複素数とは何ですか?

複素数とは何ですか?
Anonim

複素数は次の形式の数です。 #a + bi# どこで #a# そして #b# 実数であり #私# と定義されている #i = sqrt(-1)#.

(上記は複素数の基本的な定義です。それらについてもう少し詳しく読んでください。)

実数の集合を次のように表す方法とよく似ています。 #RR#複素数の集合を #CC#。すべての実数は、実数のように複素数でもあることに注意してください。 #バツ# 次のように書くことができます #x + 0i#.

複素数を考える #z = a + bi#、私達はそれを言う #a# それは 実部 複素数の # "Re"(z)#)と #b# それは 虚数部 複素数の # "Im"(z)#).

複素数で演算を実行することは、二項式で演算を実行することと似ています。 2つの複素数を考える #z_1 = a_1 + b_1i# そして #z_2 = a_2 + b_2i#

#z_1 + z_2 = a_1 + b_1i + a_2 + b_2i =(a_1 + a_2)+(b_1 + b_2)i#

#z_1-z_2 = a_1 + b_1 - (a_2 + b_2i)=(a_1-a_2)+(b_1-b_2)i#

#z_1xxz_2 =(a_1 + b_1i)(a_2 + b_2i)#

#= a_1a_2 + a_1b_2i + a_2b_1i + b_1b_2i ^ 2#

#= a_1a_2 + a_1b_2i + a_2b_1i-b_1b_2# (覚えている #i = sqrt(-1)#)

#=(a_1a_2-b_1b_2)+(a_1b_2 + a_2b_1)i#

#z_1-:z_2 =(a_1 + b_1i)/(a_2 + b_2i)#

#=(((a_1 + b_1i)(a_2-b_2i))/((a_2 + b_2i)(a_2-b_2i))#

#=(((a_1a_2 + b_1b_2)+(a_2b_1-a_1b_2)i)/(a_2 ^ 2 + b_2 ^ 2)#

#=(a_1a_2 + b_1b_2)/(a_2 ^ 2 + b_2 ^ 2)+(a_2b_1-a_1b_2)/(a_2 ^ 2 + b_2 ^ 2)i#

分割については、 #(a + bi)(a-bi)= a ^ 2 + b ^ 2#。複素数を考える #z = a + bi# 私達は呼ぶ #a-bi# の 複素共役 の #z# そしてそれを表す #bar(z)# それは(上で見たように)有用な特性です #zbar(z)# 常に実数です。

複素数には多くの有用なアプリケーションと属性がありますが、早い時期によく遭遇するのは多項式の因数分解での使用です。実数だけに限定するならば、のような多項式 #x ^ 2 + 1# これ以上因数分解することはできませんが、複素数を許容すれば、 #x ^ 2 + 1 =(x + i)(x-i)#.

実際、複素数を許容するならば、 どれか 次数の単一変数多項式 #n# の積として書くことができる #n# 線形因子(場合によっては同じものもあります)。この結果は、 代数の基本定理 そして、その名前が示すように、代数にとって非常に重要であり、広い応用があります。