Loading...
 

Postać algebraiczna liczby zespolonej

Definicja 1: Postać algebraiczna liczby zespolonej


Niech \( z=(x,y) \), gdzie \( x,y\in\mathbb{R} \) będzie dowolną liczbą zespoloną. Zauważmy, że liczbę \( z \) możemy zapisać następująco:

\( z=(x,y)=(x,0)+(0,y)=(x,0)+(y,0)\cdot (0,1). \)

Wówczas oznaczając \( x=(x,0) \), \( y=(y,0) \) oraz \( i=(0,1) \) otrzymujemy postać algebraiczną (Hamiltona, kanoniczną) liczby zespolonej \( z \)

\( z=x+iy. \)
Interpretacja geometryczna liczby zespolonej w postaci algebraicznej
Rysunek 1: Interpretacja geometryczna liczby zespolonej w postaci algebraicznej

Niech \( z=x+iy \) będzie liczbą zespoloną w postaci algebraicznej. Przypomnijmy, że liczbę \( x \) nazywamy częścią rzeczywistą liczby \( z \) i oznaczamy sybolem \( \mathfrak{Re}z \), zaś liczbę \( y \) nazywamy częścią urojoną liczby \( z \) i oznaczamy symbolem \( \mathfrak{Im}z \).

Przykład 1:


Dla liczby zespolonej \( z=3-i \) częścią rzeczywistą jest liczba \( \mathfrak{Re}z=3 \), a częścią urojoną liczba \( \mathfrak{Im}z=-1 \).


Niech \( z_{1}=(x_{1},y_{1}) \) oraz \( z_{2}=(x_{2},y_{2}) \) będą liczbami zespolonymi. Liczby \( z_{1} \) i \( z_{2} \), jako uporządkowane pary punktów, są równe wtedy i tylko wtedy, gdy \( x_{1}=x_{2} \) oraz \( y_{1}=y_{2} \). Stąd, zapisując liczby \( z_{1} \) i \( z_{2} \) w postaci algebraicznej jako \( z_{1}=x_{1}+iy_{1} \) oraz \( z_{2}=x_{2}+iy_{2} \) otrzymujemy, że \( z_{1}=z_{2} \) wtedy i tylko wtedy, gdy \( \mathfrak{Re}z_{1}=\mathfrak{Re}z_{2} \) oraz \( \mathfrak{Im}z_{1}=\mathfrak{Im}z_{2} \).

Postać kanoniczna liczby zespolonej umożliwia dodawanie i mnożenie liczb zespolonych tak samo jak wielomianów, tzn. podobny do podobnego (dla dodawania) i każdy z każdym (dla mnożenia), w przypadku mnożenia pamiętając o warunku \( i^{2}=-1 \).
Przy dzieleniu przez liczbę zespoloną \( z=x+iy \) mnożymy dzielną i dzielnik przez \( x-iy \), otrzymując w mianowniku liczbę rzeczywistą.

Przykład 2:


Niech \( z=2-3i \), \( w=-1+i \). Mamy: \( \begin{align*}&z+w=2-3i-1+i=(2-1)+(-3i+i)=1+(-2i)=1-2i.\\&z-w=2-3i-(-1+i)=(2-(-1))+(-3i-i)=3-4i.\\&z\cdot w=(2-3i)\cdot (-1+i)=-2+2i+3i-3(i)^{2}=-2+5i-3(-1)=-2+3+5i=1+5i.\\&\frac{z}{w}=\frac{2-3i}{-1+i}=\frac{(2-3i)(-1-i)}{(-1+i)(-1-i)}=\frac{-2-2i+3i+3i^{2}}{1+i-i-i^{2}}=\frac{-5+i}{2}=-\frac{5}{2}+\frac{1}{2}i.\end{align*} \)

Definicja 2: Sprzężenie liczby zespolonej


Niech \( z=x+iy \), gdzie \( x,y\in\mathbb{R} \). Sprzężeniem liczby \( z \) nazywamy liczbę \( \bar{z} \) daną wzorem
\( \bar{z}=x-iy. \)

Sprzężenie liczby zespolonej
Rysunek 2: Sprzężenie liczby zespolonej

Twierdzenie 1: Własności sprzężenia liczb zespolonych

Niech \( z,z_{1},z_{2}\in\mathbb{C} \). Prawdziwe są następujące własności:

\( \begin{align*}&a) \quad \overline{z_{1}+z_{2}}=\bar{z_{1}}+\bar{z_{2}};&&b)\quad \overline{z_{1}-z_{2}}=\bar{z_{1}}-\bar{z_{2}};\\&c)\quad \overline{z_{1}\cdot z_{2}}=\bar{z_{1}}\cdot \bar{z_{2}};&&d)\quad \overline{\left(\frac{z_{1}}{z_{2}}\right)}=\frac{\bar{z_{1}}}{\bar{z_{2}}},\quad \textrm{dla} \quad z_{2} \neq \mathbf{0};\\&e) \quad \overline{(\overline{z})}=z;&&f) \quad z+\bar{z}=2\mathfrak{Re}z;\\&g) \quad z-\bar{z}=2i\mathfrak{Im}z.\end{align*} \)

Ostatnio zmieniona Piątek 10 z Czerwiec, 2022 16:52:58 UTC Autor: Agnieszka Kowalik
Zaloguj się/Zarejestruj w OPEN AGH e-podręczniki
Czy masz już hasło?

Hasło powinno mieć przynajmniej 8 znaków, litery i cyfry oraz co najmniej jeden znak specjalny.

Przypominanie hasła

Wprowadź swój adres e-mail, abyśmy mogli przesłać Ci informację o nowym haśle.
Dziękujemy za rejestrację!
Na wskazany w rejestracji adres został wysłany e-mail z linkiem aktywacyjnym.
Wprowadzone hasło/login są błędne.