7.Поле комплексних чисел. Алгебраїчна та тригонометрична форма.

Нехай на площині вибрана прямокутна декартова система координат.

Озн. 1. Впорядков. пара чисел а, b наз. комплексним числом і позначається =а,b.

Озн. 2. Два компл. числа =а,b, =c,d наз. рівними, якщо а=сb=d і записуємо =.

Озн. 3. “Сумою” + 2-ох комп. чис. =а,b, =c,d наз. ком.. число =k,m, для якого k=a+c  m=b+d.

Озна.4. “Добутком” · двох компл. чисел  та  наз. таке комп. число =r,n, для якого r=ac-bd  n=ad+bc

Ці операції є бінарні. Доведемо, що мн-на всіх компл. чисел, відносно операцій “+” та ”·” утворює поле. Перевіримо виконання втмог (1-7) поля.

Довед. вл. 2. ( , , )((·)·=·(·)) . (·)·=(a,b c,d) k,m=ac-bd, ad+bc k,m=(ac-bd)k-(ad+bc)m,(ac-bd)m+(ad+bc)k=ack-bdk-adm-bcm, acm-bdm+adk+bck права част. ·(·)=а,b (c,d k,m)=a,b·ck-dm, cm+dk=a(ck-dm)-b(cm-dk), a(cm+dk)+b(ck-dm)=ack-adm-bcm-bdk, acm+adk+bck-bdm Отже, (·)·=·(·)

Довед.3. Покажемо, що для ∀ ,  р-ння += має розв. Справді a,b+x,y=c,d. => х=с-а, y=d-b. Отже, =c-a, d-b - розв’язок р-ння +=.

Дов.7. Очевидно, що =0,0. Покажемо, що р-ння ·=,  має розв. Справді a,bx,y=c,d. => =>

Поле ком. чис. позн. С.

Різницею - двох комплексних чисел буде a-c,b-d,

Часткою буде . Якщо =, то одиничн. ел-ом буде 1, 0. Якщо =1, 0, то

.

Побудоване поле комплексних чисел є розшир. поле дійсн. чис. Точки, які належать осі 0х, виду а,0> взаємно однозначно відповідають множині дійсних чисел. Так як а,0+с,0=а+с,0 а,0·с,0=а·с,0,

то комплексні числа виду а,0 додаються і перемножуються як дійсні числа.

Точка 0,1 лежить на осі ординат, її квадрат =(-1).Цю точку прийнято позначати буквою і, і²=-1. Комплексне число а,b можна записати ще так

а,b=а,0+0,b=а,0+b,00,1=а+b·і

Озн. 5. Представлення компл. числа а,b у виді а+bі називається алгебраїчною формою.

Компл. число і наз. уявною одиницею, числа виду b·і – уявн. числами. В записі = а+bі

числа а наз. дійсною частиною числа , а bі – уявною. Пл-ну, точками якої є комплексні числа, наз. комплексною. Вісь абсцис наз. дійсною віссю, а вісь у – уявною.

Дії над компл. числами в алгебраїчній формі здійснюються так:

(а+bі)+(c+di)=(a+c)+(b+d)і, (a+bi)-(c+di)=(a-c)+(b-d)i.

Множ. компл. чис. здійсн. за правилами множ. двочленів.(a+bi)(c+di)=(ac-bd)+(ad+bc)i

Полож. т. на площ. повністю визнач. заданням її полярних корд.: віддалі r від поч.. коорд. до точки  і кута  між додатн. напр.. осі абсцис і напрямом від початку корд. на цю точку.

Число r – завжди додат, і =0 лише для т. 0; його наз. модулем компл числа і позн. .

Кут  наз. аргументом компл. числа і позн. arg . Вваж., що 0 arg 2 або - arg .

Між декартовими і полярними координатами точки справедливі такі співвідношення

a=r cos , b=r sin  (1), r= (2)

Тоді a+bi=r cos+i r sin=r(cos+i sin) (3), тригонометр. форма запису

З (1) => cos₀=cos, тобто arg=₀. Отже, кожне комплексне число однозначно записується в виді (3), де r=_i i = arg .

Дії над компл. чис. в тригон. формі: Нехай =r(cos +i sin ), =(cos +i sin ). Перемнож. їх ·=[ r(cos +i sin )][=(cos +i sin )]=r(cos  cos  +i cos  sin +i sin  cos +i² sin  sin )= r(cos(+)+i sin(+)).

Щоб помн. два комп. ч-ла в триг. формі потрібно перемн. мод. і арг. дод.

Нехай 0, тоді

Щоб поділ. компл. числа в тригон. формі потрібно їх модулі поділити, а аргументи відняти.