# 尤拉公式

在单位圆的圆周上等速旋转的一个点,其角度可以看成是线性的,不妨写成 ωt\omega t。根据三角函数,该点的水平座标为 cos(ωt)\cos(\omega t),而垂直座标为 sin(ωt)\sin(\omega t),因此在复平面上,该点的位置可以表示如下:

cos(ωt)+jsin(ωt)\cos(\omega t) + j \sin(\omega t)

根据尤拉公式 ejωt=cos(ωt)+jsin(ωt)e^{j\omega t} = \cos(\omega t) + j \sin(\omega t),所以该点的位置也可以写成 ejωte^{j\omega t};也就是说 ejωte^{j\omega t} 代表的就是一个角速度为 ω\omega 等速旋转的讯号点。参见下图:

如果我们把尤拉公式中的 ω\omega 改成 ω-\omega,然后跟上式一起运用,做一点简单的运算,可以得到以下的公式:

cos(ωt)=ejωt+ejωt2\cos(\omega t) = \frac{e^{j\omega t}+e^{-j\omega t}}{2}

换句话说,cos(ωt)\cos(\omega t) 可以看成是两个讯号点的合成,其中一个是 12ejωt\frac12 e^{j\omega t},另外一个是 12ejωt\frac12 e^{-j\omega t}

练习


  1. 试着把 sin(ωt)\sin(\omega t) 写成 ejωte^{j\omega t}ejωte^{-j\omega t} 的线性组合。
  2. 试着把 cos(ωt+θ)\cos(\omega t+\theta) 写成 ejωte^{j\omega t}ejωte^{-j\omega t} 的线性组合。