Numere complexe: definiție, operații, exemple

Tu numere complexe apar din nevoia de a rezolva ecuații care au rădăcină numerică negativă, ceea ce, până atunci, nu a fost posibil de rezolvat prin lucrul cu numere reale. Numerele complexe pot fi reprezentate în trei moduri: a forma algebrică (z = a + bi), compus dintr-o parte reală și o parte imaginară B; Formă geometrică, reprezentat în planul complex cunoscut și sub numele de plan Argand-Gauss; și a ta formă trigonometrică, cunoscută și sub numele de formă polară. Pe baza reprezentării lor, deoarece lucrăm cu un set numeric, numerele complexe au operații bine definite: adunare, scădere, înmulțire, divizare și potențare.

Prin reprezentarea geometrică în planul complex, definim și modulul (reprezentat de |z|) a unui număr complex - care este distanța de la punctul care reprezintă numărul complex la origine - și care este argumentul unui număr complex - care este unghiul format între axa orizontală și pista care leagă originea de punctul care reprezintă numărul complex.

Reprezentarea algebrică a numerelor complexe.
Reprezentarea algebrică a numerelor complexe

nevoie de numere complexe

În matematică, extinderea unui set numeric la un set nou, de-a lungul istoriei, a fost ceva destul de obișnuit. Se pare că, în cursul acesteia, matematica s-a dezvoltat și apoi, spre satisfac nevoile vremii, s-a observat că există numere care nu aparțineau setului numeric la care se referea. Așa a fost odată cu apariția seturi numerice numere întregi, raționale, iraționale și reale și nu era diferit atunci când era nevoie să extindem setul numerelor reale la cel al numerelor complexe.

Când încercăm să rezolvăm ecuații pătratice, este destul de obișnuit să găsim rădăcină pătrată a unui număr negativ, ceea ce este imposibil de rezolvat în mulțimea numerelor reale, de unde necesitatea numerelor complexe. Începutul studiului acestor numere a primit contribuții de la matematicieni importanți, precum Giralmo Cardono, dar setul lor a fost oficializat de Gauss și Argand.

Citește și: Reprezentarea geometrică a sumei numerelor complexe

forma algebrică a unui număr complex

Când s-a încercat rezolvarea unei ecuații pătratice cum ar fi x² = –25, s-a spus adesea că este de nerezolvat. Cu toate acestea, într-o încercare de a algebrize, reprezentare algebrică, care face posibilă efectuarea operațiilor cu aceste numere, chiar dacă nu puteți calcula rădăcina pătrată a unui număr negativ.

Pentru a facilita rezolvarea situațiilor în care lucrați cu rădăcină pătrată a unui număr negativ, unitate imaginară.

Deci, analizând ecuația prezentată x² = -25, avem că:

Astfel, soluțiile pentru ecuație sunt -5eu e5eu.

Pentru a defini forma algebrică, scrisoare eu, cunoscut ca unitate imaginară a unui număr complex. Un număr complex este reprezentat de:

z = + Beu

Pe ce și B sunt numere reale.

The: partea reală, indicată prin a = Re (z);

B: parte imaginară, indicată de Im (z);

eu: unitate imaginară.

  • Exemple

) 2 + 3eu

B) -1 + 4eu

ç) 50,2eu

d) -1 3eu

cand partea reală este nulă, numărul este cunoscut sub numele de imaginar pur, de exemplu, -5eu și 5eu sunt imaginar pur, deoarece nu au nici o parte reală.

Când partea imaginară este nulă, numărul complex este, de asemenea, un număr real.

Operații cu numere complexe

Ca orice set numeric, operațiile trebuie să fie bine definit, prin urmare, este posibil să se efectueze cele patru operații de bază ale numerelor complexe luând în considerare forma algebrică prezentată.

  • Adăugarea a două numere complexe

Pentru a efectua plus a două numere complexe z1 ez2, vom adăuga partea reală a z1 ez2 și suma părții imaginare, respectiv.

Fi:

z1 = a + beu

z2 = c + deu

z1 +z2 = (a + c) + (b + d)eu

  • Exemplul 1

Realizarea sumei z1 și z2.

z1 = 2 + 3eu

z2 = 1 + 2eu

z1 +z2= (2 + 1) + (3 + 2)eu

z1 +z2= 3 + 5eu

  • Exemplul 2

Realizarea sumei z1 și z2.

z1 = 5 – 2eu

z2 = – 3 + 2eu

z1+z2 = (5 + (–3)) + (–2 + 2)eu

z1+z2 = (5 – 3) + 0eu

z1 +z2= 3 + 0eu = 3

Vezi și: Reprezentarea geometrică a sumei numerelor complexe

  • Scăderea a două numere complexe

Înainte să vorbim despre scădere, trebuie să definim ce este inversul unui număr complex, adică z = a + beu. Inversul lui z, reprezentat de –z, este numărul complex –z = –a –beu.

Pentru a efectua scăderea dintre z1și -z2, precum și în plus, vom face scădere între părți reale și între părți imaginare separat, dar este necesar să înțelegem că -z2 este inversul unui număr complex, ceea ce face necesar să joci jocul de semne.

  • Exemplul 1

Efectuarea scăderii lui z1 și z2.

z1 = 2 + 3eu

z2 = 1 + 2eu

z1z2 = (2 – 1) + (3 – 2)eu

z1z2= 1 + 1eu = 1+ eu

  • Exemplul 2

Efectuarea scăderii lui z1 și z2.

z1= 5 – 2eu

z2 = – 3 + 2eu

z1z2= (5 – (–3)) + (–2 – 2)eu

z1z2= (5 + 3) + (–4)eu

z1 z2= 8 + (–4)eu

z1 z2= 8 –4eu

  • Puteri de unitate imaginare

Înainte de a vorbi despre multiplicare, trebuie să înțelegem puterea unității imaginare. În căutarea unei metode de calcul al puterilor de euNu, este necesar să ne dăm seama că aceste puteri se comportă într-un mod ciclic. Pentru aceasta, să calculăm câteva potențiale în eu.

Se pare că următoarele puteri nu sunt altceva decât repetarea ei, rețineți că:

eu 4 = eu 2 · eu 2 = (–1) (–1) = 1

eu 5 = eu 2 · eu 3 = (–1) (–eu) = eu

Pe măsură ce continuăm să calculăm puterile, răspunsurile vor fi întotdeauna elemente ale mulțimii {1, i, –1, -eu}, apoi pentru a găsi o putere a unității euNu, vom împărți n (exponentul) la 4 și valoarea odihnădin această divizie (r = {0, 1, 2, 3}) va fi noul exponent al eu.

  • Exemplu1

Calculul i25

Când împărțim 25 la 4, coeficientul va fi 6, iar restul va fi egal cu 1. Deci trebuie să:

eu 25 = eu1 = eu

  • Exemplul 2

Calculul eu 403

Când împărțim 403 la 4, coeficientul va fi 100, deoarece 100 · 4 = 400, iar restul va fi 3, deci trebuie să:

eu 403 =eu 3 = -i

  • Înmulțirea numerelor complexe

Pentru a efectua înmulțirea a două numere complexe, să aplicăm proprietate distributivă. Fi:

z1= a + beu

z2= c + deu, apoi produsul:

z1 · z2 = (a + beu) (c + deu), aplicarea proprietății distributive,

z1 · z2 = ac + anunțeu + cbeu + bdeu 2, dar așa cum am văzut, eu ² = -1

z1 · z2 = ac + anunțeu + cbeu - bd

z1 · z2= (ac bd) + (ad + cb)eu

Folosind această formulă, este posibil să găsiți produsul oricăror două numere complexe, dar într-un În general, nu trebuie decorat, deoarece, pentru calculul în cauză, aplicăm doar proprietatea distributiv.

  • Exemplu

Calculul produsului de (2 + 3eu) (1 – 4eu):

(2+3eu) (1 – 4eu) = 2 8eu + 3eu 12eu ², amintindu-mi asta = -1:

(2 + 3eu) (1 – 4eu) = 2 8eu + 3eu+ 12

(2 + 3eu) (1 – 4eu) = (2 + 12) + (8 + 3)eu

(2+3eu) (1 – 4eu) = 14 5eu

De asemenea, accesați: Adunarea, scăderea și înmulțirea numărului complex

  • Conjugat număr complex

Înainte de a vorbi despre diviziune, trebuie să înțelegem care este conjugatul unui număr complex. Conceptul este simplu, pentru a găsi conjugatul unui număr complex, doar a schimbamos semnul părții imaginare.

  • împărțirea a două numere complexe

Pentru a efectua împărțirea a două numere complexe, trebuie să înmulțim fracția cu conjugatul numitorului astfel încât ceea ce este partea reală și ceea ce este partea imaginară să fie bine definite.

  • Exemplu

Calculul diviziunii lui (6 - 4eu): (4 + 2eu)

Vezi și: Opus, conjugat și egalitatea numerelor complexe

Plan complex sau plan Argand-Gauss

Cunoscut ca plan complex sau Un planrgand-gauss, el permite reprezentare în formă geometrică dintr-un număr complex, acest plan este o adaptare în Avion cartezian pentru a reprezenta numere complexe. Axa orizontală este cunoscută sub numele de axa reală a piesei Re (z), iar axa verticală este cunoscută sub numele de axa părții imaginare Im (z). Deci numărul complex reprezentat de a + beu generează punctele din planul complex format din perechea ordonată (a, b).

  • Exemplu
    Reprezentarea numărului 3 + 2eu în forma geometrică Z (3,2).

  • Modulo și argument de număr complex

Modulul unui număr complex, geometric, este distanță de punctul (a, b) care reprezintă acest număr în planul complex la origine, adică punctul (0,0).

După cum putem vedea, | z | este ipotenuza de triunghi dreptunghic, prin urmare, poate fi calculat prin aplicarea teorema lui Pitagora, deci trebuie să:

  • Exemplu:

Calculul modulului z = 1 + 3eu

O argument dintr-un număr complex, geometric, este unghi format din axa orizontală și | z |

Pentru a găsi valoarea unghiului, trebuie să:

Scopul este de a găsi unghiul θ = arg z.

  • Exemplu:

Găsiți argumentul numărului complex: z = 2 + 2eu:

Deoarece a și b sunt pozitive, știm că acest unghi se află în primul cadran, deci să calculăm | z |.

Cunoscând | z |, este posibil să se calculeze sinusul și cosinusul.

Deoarece, în acest caz, a și b sunt egale cu 2, atunci, atunci când calculăm sinθ, vom găsi aceeași soluție pentru cosinus.

Cunoașterea valorilor sinθ și cosθ, consultând tabelul unghiurilor notabile și știind că θ aparține primului cadran, deci θ poate fi găsit în grade sau radiani, deci concluzionăm ce:

Formă trigonometrică sau polară

Reprezentarea numărului complex în formă trigonometrică este posibil doar după ce înțelegem conceptul de modul și argument. Pe baza acestei reprezentări, sunt dezvoltate concepte importante pentru studiul numerelor complexe la un nivel mai avansat. Pentru a efectua reprezentarea trigonometrică, ne vom aminti forma algebrică z = a + bi, cu toate acestea, atunci când analizăm planul complex, trebuie să:

Înlocuind, în formă algebrică, valorile lui a = | z | cos θ și b = | z | sen θ, trebuie să:

z = a + beu

Cu z = | z | cos θ + | z | senθ eu, punerea | z | în dovadă, ajungem la formula formei trigonometrice:

z = | z | (cos θ + eu · Păcat θ)

  • Exemplu: Scrieți, în formă trigonometrică, numărul

Pentru a scrie în formă trigonometrică, avem nevoie de argument și modulul lui z.

Primul pas - Calculul | z |

Cunoscând | z |, este posibil să se găsească valoarea lui θ consultând tabelul unghiurilor notabile.

Acum este posibil să scriem numărul z în forma sa trigonometrică cu unghiul în grade sau cu unghiul măsurat în radiani.

Citește și: Radiația numerelor complexe în formă trigonometrică

exerciții rezolvate

Intrebarea 1 - (UFRGS) Având în vedere numerele complexe z1 = (2, –1) și z2 = (3, x), se știe că produsul între z1 și z2 este un număr real. Deci x este egal cu:

a) -6

b) -3/2

c) 0

d) 3/2

e) 6

Rezoluţie

Alternativa D.

Pentru ca produsul să fie un număr real, atunci partea imaginară este egală cu zero.

Scriind aceste numere în formă algebrică, trebuie să:

z1 = 2 – 1eu și z2 = 3 + xeu

z1 · Z2 = (2 – 1eu) (3 + xeu)

z1 · Z2 = 6 + 2xeu –3eu - Xeu ²

z1 · Z2 = 6 + 2xeu –3i + X

z1 · Z2 = 6+ x + (2x - 3)eu

Deoarece interesul nostru este că partea imaginară este egală cu zero, atunci vom rezolva pentru 2x - 3 = 0

Intrebarea 2 - (UECE) Dacă i este numărul complex al cărui pătrat este egal cu -1, atunci valoarea de 5eu 227 + eu 6eu 13 este la fel ca:

) eu + 1

b) 4eu –1

c) -6eu –1

d) -6eu

Rezoluţie

Alternativa C.

Pentru a rezolva această expresie, este necesar să se găsească restul fiecăruia dintre numerele împărțite la 4.

227: 4 are ca rezultat coeficientul 56 și restul 3.

eu 227 = eu 3 = –eu

6: 4 rezultă în coeficientul 1 și restul 2.

eu 6 = eu 2 = –1

13: 4 rezultă în coeficientul 3 și restul 1.

eu 13 = eu1 = eu

Deci trebuie să:

5eu 227 + eu 6eu 13

5 (–eu) + (–1) – eu

–5eu –1 – eu

–6eu – 1

De Raul Rodrigues de Oliveira
Profesor de matematică 

Sursă: Școala din Brazilia - https://brasilescola.uol.com.br/matematica/numeros-complexos.htm

Alimentele ultraprocesate pot contribui la creșterea cazurilor de cancer

Cercetările indică faptul că consumul de alimente ultraprocesate contribuie semnificativ la creșt...

read more

Pisica devine jaguar pentru a apăra puiul de atacul șarpelui; Ceas!

Știm cu toții cum își apără o mamă copiii, nu-i așa? În natura sălbatică, aceasta capătă o altă p...

read more

Cele 4 zodii care sunt adevărați pasionați de curățenie

Mediile curate și organizate aduc satisfacții multor oameni, dar pentru unii pasiunea pentru cură...

read more
instagram viewer