Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

11.2 Арифметика з комплексними числами

  • Page ID
    54419
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Ідея комплексного числа може бути важко осягнути, особливо коли ви починаєте думати про абсолютну цінність. У минулому ви, можливо, думали про абсолютне значення числа як про саме число або його позитивну версію. Як слід думати про абсолютне значення комплексного числа?

    Арифметичні операції з комплексними числами

    Комплексні числа дотримуються всіх тих же правил, що і дійсні числа для операцій додавання, віднімання, множення і ділення. Є кілька важливих ідей, які слід пам'ятати при роботі зі складними числами:

    1. При спрощенні ви повинні пам'ятати, щоб поєднувати уявні частини з уявними частинами і реальні частини з реальними частинами. Наприклад,\(4+5 i+2-3 i=6+2 i\)

    2. Якщо в кінцевому підсумку ви отримаєте комплексне число в знаменнику дробу, усуньте його, множивши і чисельник, і знаменник на складний сполучений знаменника.

    3. Повноваження\(i\) є:

    • \(i=\sqrt{-1}\)
    • \(i^{2}=-1\)
    • \(i^{3}=-\sqrt{-1}=-i\)
    • \(i^{4}=1\)
    • \(i^{5}=i\)
    • \(\ldots\)і візерунок повторюється

    Розглянемо це складний вислів:

    \((2+3 i)(1-5 i)-3 i+8\)

    Спочатку помножте два біноміали, а потім об'єднайте уявні частини з уявними частинами, а реальні частини з реальними частинами.

    \(=2-10 i+3 i-15 i^{2}-3 i+8\)

    \(=10-10 i+15\)

    \(=25-10 i\)

    Зверніть увагу, що потужність вище 1 of\(i\) може бути спрощена за допомогою шаблону вище.

    Комплексна площина встановлюється так само, як і правильна\(x, y\) площина, за винятком того, що дійсні числа підраховуються горизонтально, а комплексні числа підраховуються вертикально. Нижче наведено число,\(4+3 i\) нанесене в комплексній числовій площині. Зверніть увагу, як точка чотири одиниці більше і три одиниці вгору.

    Абсолютне значення комплексного числа\(|4+3 i|\) like визначається як відстань від комплексного числа до початку. Ви можете використовувати теорему Піфагора, щоб отримати абсолютне значення. В даному випадку,\(|4+3 i|=\sqrt{4^{2}+3^{2}}=\sqrt{25}=5\).

    Приклади

    Приклад 1

    Раніше вас запитали, як думати про абсолютне значення комплексного числа. Хороший спосіб подумати про абсолютне значення для всіх чисел - визначити його як відстань від числа до нуля. У випадку комплексних чисел, де окреме число фактично є координатою на площині, нуль є початком.

    Приклад 2

    Обчислити наступну потужність вручну і використовувати калькулятор для підтримки вашої роботи.

    \((\sqrt{3}+2 i)^{3}\)

    \((\sqrt{3}+2 i) \cdot(\sqrt{3}+2 i) \cdot(\sqrt{3}+2 i)\)

    \(=(3+4 i \sqrt{3}-4)(\sqrt{3}+2 i)\)

    \(=(-1+4 i \sqrt{3})(\sqrt{3}+2 i)\)

    \(=-\sqrt{3}-2 i+12 i-8 \sqrt{3}\)

    \(=-9 \sqrt{3}+10 i\)

    TI-84 можна переключити в уявний режим, а потім обчислити саме те, що ви тільки що зробили. Зверніть увагу, що калькулятор дасть десяткове наближення для\(-9 \sqrt{3}\).

    Приклад 3

    Спростіть наступний складний вираз.

    \(\frac{7-9 i}{4-3 i}+\frac{3-5 i}{2 i}\)

    Для додавання дробів потрібно знайти спільний знаменник.

    \(\frac{(7-9 i) \cdot 2 i}{(4-3 i) \cdot 2 i}+\frac{(3-5 i) \cdot(4-3 i)}{2 i \cdot(4-3 i)}\)

    \(=\frac{14 i+18}{8 i+6}+\frac{12-20 i-9 i-15}{8 i+6}\)

    \(=\frac{15-15 i}{8 i+6}\)

    В останню чергу усуньте уявну складову від знаменника за допомогою сполучення.

    \(=\frac{(15-15 i) \cdot(8 i-6)}{(8 i+6) \cdot(8 i-6)}\)

    \(=\frac{120 i-90+120+90 i}{100}\)

    \(=\frac{30 i+30}{100}\)

    \(=\frac{3 i+3}{10}\)

    Приклад 4

    Спростити наступне комплексне число.

    \(i^{2013}\)

    При спрощенні комплексних чисел, не\(i\) повинні мати ступінь більше 1. Повноваження\(i\) повторення в циклі з чотирьох частин:

    \(i^{5}=i=\sqrt{-1}\)

    \(i^{6}=i^{2}=-1\)

    \(i^{7}=i^{3}=-\sqrt{-1}=-i\)

    \(i^{8}=i^{4}=1\)

    Тому потрібно просто визначити, де 2013 рік знаходиться в циклі. Для цього слід визначити залишок при діленні 2013 року на 4. Залишок - 1 так\(i^{2013}=i\).

    Приклад 5

    Покладіть наступне комплексне число на комплексній координатній площині і визначте його абсолютне значення.

    \(-12+5 i\)

    Сторони прямокутного трикутника - 5 і\(12,\) які ви повинні розпізнати як піфагорієць

    потрійний з гіпотенузою 13. \(|-12+5 i|=13\).

    Рецензія

    Спростити наступні комплексні числа.

    1. \(i^{252}\)

    2. \(i^{312}\)

    3. \(i^{411}\)

    4. \(i^{2345}\)

    Для кожного з наступних, нанесіть комплексне число на комплексній координатній площині і

    визначити його абсолютне значення.

    5. \(6-8 i\)

    6. \(2+i\)

    7. \(4-2 i\)

    8. \(-5 i+1\)

    Нехай\(c=2+7 i\) і\(d=3-5 i\)

    9. Що таке\(c+d ?\)

    10. Що таке\(c-d ?\)

    11. Що таке\(c \cdot d ?\)

    12. Що таке\(2 c-4 d ?\)

    13. Що таке\(2 c \cdot 4 d ?\)

    14. Що таке\(\frac{c}{d}\)?

    15. Що таке\(c^{2}-d^{2} ?\)