19_zespolone.docx

(387 KB) Pobierz

Ciało liczb zespolonych. Interpretacja geometryczna liczby zespolonej, postać trygonometryczna liczby zespolonej, działania na liczbach zespolonych, pierwiastki z jedności. Podstawowe twierdzenie algebry.

 

 

Paweł Krakowiak

Łukasz Blaźniak

 

 

1. Ciało liczb zespolonych.

 

Definicja 1.

Element i=0,1C nazywamy jednostką urojoną.

i2=0,10,1=0∙0-1∙1,0∙1+1∙0=-1,0=-1

Każdą liczbę zespoloną z=x,y można zapisać w postać kanonicznej z=x+yi.

Liczby rzeczywiste x oraz y nazywamy odpowiednio częścią rzeczywistą oraz częścią urojoną.

Oznaczamy x=Re z, y=Im z.

 

Definicja 2.

Dla liczby zespolonej z=x+yi liczbę rzeczywistą z=x2+y2 nazywamy modułem, a liczbę zespoloną z=x-yi=x+-yi nazywamy sprzężeniem liczby z.

 

Definicja 3.

Zbiór C=R x R wraz z działaniami określonymi wzorami:

·         x,y+x',y'=x+x',y+y'

·         x,yx',y'=x+yix'+y'i=xx'+xy'i+yx'i+yy'i2=xx'-yy'+xy'+yx'i=xx'-yy',xy'+yx' dla x,y, x',y' C

Stanowi ciało nazywane ciałem liczb zespolonych, a jego elementy liczbami zespolonymi.

Zauważmy, że dla x,0, y,0 C,

x,0+y,0=x+y,0; x,0y,0=xy,0

Można więc liczbę zespoloną x,0 utożsamić z liczbą rzeczywistą x i w tym sensie można pisać R= C.

Liczbę zespoloną (x,y) utożsamiamy z x,y ~ x+yi.

 

Twierdzenie 1.

Zbiór ( C ,+, ∙) stanowi ciało, którego zerem jest element (0,0), a jedynką jest element (1,0)

 

2. Interpretacja geometryczna liczby zespolonej



 

 

 

 

 

·         punkt w układzie współrzędnych to liczba zespolona postaci z=x+yi=(x,y), gdzie na osi OX znajduje się jej część rzeczywista, a na osi OY jej część urojona .

·         dodawanie i odejmowanie liczb zespolonych z1, z2 odpowiada dodawaniu i odejmowaniu wektorów Oz1 i Oz2.

 

·         Sprzężenie liczby zespolonej z polega na symetrycznym odbiciu liczby zespolonej z względem osi OX.

·         Moduł liczby zespolonej z jest długością punktu z=(x,y) od początku układu współrzędnych.

 

Przykład 1. Poniżej kilka liczb zespolonych zaznaczonych na płaszczyźnie zespolonej.



Przykłady:

 

                   {z∈C:z=1}                                                               {z∈C:z≤1}



 

 

 

 

 

 

 

 







 

3. Własności liczb zespolonych

 

Twierdzenie 2. Dla z, z1, z2∈C zachodzą wzory:

 

1.       zz=z2

              dowód: niech z=x+yi

              zz=x+yix-yi=x2-xyi-y2i2=x2+y2=(x2+y2)2=z2

2.       z1±z2=z1±z2

              dowód: niech z=x+yi

              z1±z2=x1±x2-y1±y2i=x1-y1i±x2-y2i=z1±z2

3.       z1z2=z1z2 

              dowód: niech z=x+yi

              z1z2=x1x2-y1y2-x1y2-y1x2i=x1-y1ix2-y2i=z1z2

4.       z1z2=z1z2

5.       z1z2=z1z2

6.       z1z2=z1z2 o ile z20

7.       z1+z2z1+z2

8.       Re z=z+z2

9.       Im z=z-z2i

10.    Argz1z2=Argz1+Argz2

 ...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin