复数
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复数(Complex number),是一种“复合的数”,由实数和虚数单位所组成。所有的复数都可表达成。
虚数单位
编辑为何需要虚数单位
编辑- 解方程:
从以上一元二次方程的判别式 中,我们可以知道这条方程没有实根。如果你不曾学过虚数,大概答至这里便可了。若果你学了虚数,又应怎样答呢?
你应答 或 ,其中 是常数,其值为 ,称为虚数单位。
如上题:判别式= , ,
可记做: ,
在古代,数学的应用大多用不着复数,因此人们并没有对复数进行研究。
运算
编辑- ,其中
切记以下的计法不正确:
- 。
只能应用于 时,因为负数的开方是不连续的。
的高次方会不断作以下的循环:
- ...
练习
编辑若 是整数,试计算以下的值:
复数的表示:实部、虚部、轭、模
编辑所有复数都可以表示成 ,其中 是实数。 称为实部,而 称为虚部。例如 的实部就是 ,虚部是 。
一个复数 的轭(Conjugates)是 , 的轭就是 。如果某个复数是一条二次方程的根,其轭就是另一个根。例如 的根就是 和 。
复数 的轭写作 。复数和其轭相乘,即 ,是一个实数。将复数和轭相加, ,亦是一个实数,是其实部的两倍。将复数减去复数的轭相减, ,会得到其虚部的两倍。 称为 的模或绝对值。
练习
编辑运算
编辑四则运算
编辑在四则运算上,复数运算和一般运算无甚差异:
- 加、减法:实部加实部,虚部加虚部:
- 乘法:
- 除法:可将分母“实数化”,方法是分子、分母乘以分母的轭作扩分:
例1:
例2:求 之值。 ,
开方
编辑要找一个复数的开 次幂,可以先求 的展开式,再对应欲开 次幂的复数的虚部和实数求解。
例: ,求 。
解方程得 或 ,因此, 或
幂、对数
编辑参见#幂、对数的计算。
复数平面
编辑本来卡氏座标要有两个座标来表示位置,当有了复数后我们只需要一个复数就可以表示座标上的位置,用这样方式表示座标平面称为复座标或复平面。复平面由一实轴和虚轴组成。
有序对
编辑单位圆
编辑欧拉公式
编辑等式 称为复数的欧拉公式(Euler's complex number formula)。 当x为π时, 这是一道被誉为美妙无比的式子,因等式将数学内五个极重要的数: , , ,1,0,连起来.
幂、对数的计算
编辑棣美弗公式
编辑几何上的应用
编辑向量
编辑复数向量是表示在复平面上的向量
向量z=
在实轴上的正射影长为a,在虚轴上的正射影长为b
长度为
变换
编辑位移
编辑旋转
编辑例子
编辑凡·奥贝尔定理的证明
编辑高斯整数、艾森斯坦整数
编辑质数
编辑练习解答
编辑练习一
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