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对高中数学的突发奇想之2:负底数指数函数有什么应用价值呢?

对高中数学的突发奇想之2:负底数指数函数有什么应用价值呢?
前面一篇短文通过对高中数学中指数函数的底必须是正号进行质疑,据此提出了新的问题:有没有负底数指数函数呢?它们有什么性质呢?
本篇短文将集中探讨负底数指数函数到底有什么应用价值。
一 、负底数指数函数的转化
若采用负底数指数函数的原始形式,如下图。
由于其在实数域内性质不良好,所以很少能直接应用。但是如果利用欧拉公式(如下图)将其扩展到复数域内,就可直接应用。
二、转化为复数的应用:交流电电压函数
设交流电电压是U,满足下图式子,是负底数指数函数形式。
根据欧拉公式可转化为
上式最右端的实部表示电压峰值是U0时t时刻的电压大小。呈周期变化。
下图表示相位
交流电电压每过半个周期T秒电压反向一次,翻转180度。每过2T秒电压完成一个周期。
所以,负底数指数函数由于函数形态不良,无法直接应用。但是,使用欧拉公式转化成为复数后,可直接应用于与交流电电压相关的函数中。该函数同时能表示两个信息,一是实部,表示交流电电压函数。二是复底数指数幂形式中出现相位函数。
上面的应用所涉及的应用领域有,电力工程,电子通信,振动声学等。
一次小小的质疑和猜测,可以再创造出负底数指数函数,在许多与电相关的领域中竟然还有应用价值。
 大胆的想象和思考吧!勇敢的提出问题吧!

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