
- •Алгебраическая форма записи комплексного числа. Арифметические операции с комплексными числами в алгебраической форме записи.
- •Геометрическая интерпретация комплексного числа на комплексной плоскости.
- •Модуль и аргумент комплексного числа.
- •Тригонометрическая форма записи комплексного числа. Формула Муавра.
- •Извлечение корня из комплексного числа.
- •Понятие многочлена. Наибольший общий делитель.
- •Основная теорема. Следствие из основной теоремы.
- •Доказательство.
- •Доказательство.
- •Понятие квадратичной формы. Приведение квадратичной формы к каноническому виду.
- •Закон инерции.
- •Вещественное евклидово пространство и его простейшие свойства.
- •Ортонормированный базис конечномерного евклидового пространства.
- •Неравенство Коши - Буняковского.
- •Комментарии
- •Понятие нормы
- •Норма в кольце гауссовых целых чисел
- •Норма в действительном квадратичной расширении кольца целых чисел
- •Линейный оператор. Действия над линейными операторами.
- •Ядро линейного оператора. Основные свойства.
- •Образ линейного оператора. Основные свойства.
- •Ранг линейного оператора. Основные свойства.
- •Матричная запись линейных операторов. Собственные значения и собственные векторы линейных операторов.
- •Определение унитарного оператора. Критерий существования унитарного оператора в Евклидовом пространстве.
- •Определение нормального оператора. Связь унитарного и нормального оператора.
- •Кольцо. Изоморфизм колец
- •Первая теорема
- •Вторая теорема
- •Третья теорема
- •Поле. Изоморфизм полей.
- •Группа. Свойства групп.
- •Простейшие свойства
- •Изоморфизм групп.
- •Первая теорема
- •Вторая теорема
- •Третья теорема
- •Разложение группы по подгруппе.
- •Циклические группы
Алгебраическая форма записи комплексного числа. Арифметические операции с комплексными числами в алгебраической форме записи.
Ко́мпле́ксные
чи́сла
— расширение множества вещественных
чисел,
обычно обозначается
.
Любое комплексное число может быть
представлено как формальная сумма
,
где
и
—
вещественные числа,
—
мнимая
единица.
Запись
комплексного числа
в
виде
,
,
называется алгебраической формой
комплексного числа.
Сумма
и произведение комплексных чисел могут
быть вычислены непосредственным
суммированием и перемножением таких
выражений, как обычно раскрывая скобки
и приводя подобные, чтобы представить
результат тоже в стандартной форме (при
этом надо учесть, что
):
Свойство сложени: Сумма двух
комплексных чисел z1=a+bi и z2=c+di будет
комплексное число вида
z=z1+z2=
a+bi
+
c+di
=
a+c
+(b+d)i
Свойство вычитания: Разность двух комплексных чисел z1=a+bi и z2=c+di будет комплексное число вида z=z1−z2= a+bi − c+di = a−c +(b−d)i
Свойство умножения: Произведение
двух комплексных чисел z1=a+bi и z2=c+di будет
комплексное число вида
z=z1
z2=
a+bi
c+di
=
ac−bd
+(ad+bc)i
Свойство деления: Частное двух комплексных чисел z1=a+bi и z2=c+di будет комплексное число вида z=z2z1=c+dia+bi=c2+d2ac+bd+c2+d2bc−adi
Геометрическая интерпретация комплексного числа на комплексной плоскости.
Рассмотрим
плоскость с прямоугольной
системой координат. Каждому
комплексному числу
сопоставим
точку плоскости с координатами
(а
также радиус-вектор,
соединяющий начало координат с этой
точкой). Такая плоскость называется
комплексной.
Вещественные числа на ней занимают
горизонтальную ось, мнимая единица
изображается единицей на вертикальной
оси; по этой причине горизонтальная и
вертикальная оси называются соответственно
вещественной и мнимой осями.
Часто бывает удобно рассматривать на комплексной плоскости также полярную систему координат, в которой координатами точки являются расстояние до начала координат (модуль) и угол радиус-вектора точки (показанного синей стрелкой на рисунке) с горизонтальной осью (аргумент). Подробнее см. ниже.
В этом наглядном представлении сумма комплексных чисел соответствует векторной сумме соответствующих радиус-векторов. При перемножении комплексных чисел их модули перемножаются, а аргументы складываются. Если модуль второго сомножителя равен 1, то умножение на него геометрически означает поворот радиус-вектора первого числа на угол, равный аргументу второго числа. Этот факт объясняет широкое использование комплексного представления в теории колебаний, где вместо терминов «модуль» и «аргумент» используются термины «амплитуда» и «фаза».
Модуль и аргумент комплексного числа.
Модулем (абсолютной величиной) комплексного числа называется длина радиус-вектора соответствующей точки комплексной плоскости (или, что то же, расстояние между точкой комплексной плоскости, соответствующей этому числу, и началом координат).
Модуль
комплексного числа
обозначается
и
определяется выражением
.
Часто обозначается буквами
или
.
Если
является
вещественным
числом, то
совпадает
с абсолютной
величиной этого вещественного
числа.
Для
любых
имеют
место следующие свойства модуля. :
1)
,
причём
тогда
и только тогда, когда
;;
2)
(неравенство
треугольника);
3)
;
4)
.
Из
третьего свойства следует
,
где
.
Данное свойство модуля вместе с первыми
двумя свойствами вводят на множестве
комплексных чисел структуру двумерного
нормированного
пространства над полем
.
5) Для пары комплексных чисел
и
модуль
их разности
равен
расстоянию между соответствующими
точками комплексной плоскости.
Угол
(в
радианах) радиус-вектора
точки, соответствующей числу
,
называется аргументом числа
и
обозначается
.
Из этого определения следует, что
;
;
.
Для комплексного нуля значение аргумента не определено, для ненулевого числа аргумент определяется с точностью до
, где
— любое целое число.
Главным значением аргумента называется такое значение , что
. Часто главное значение обозначается
[4]. Главное значение аргумента обратного числа отличается знаком от аргумента исходного:
.