Слайд 2
Определение комплексного числа
Комплексные числа называются числа
вида:
z = x + i y,
где x и y - действительные числа.
Слайд 3
Мнимая единица
Мнимая единица — число, квадрат
которого равен
−1.
Таким образом i —это решение
уравнения
или
Степени i повторяются в цикле:
, , ,
, .
Слайд 5
Равные комплексные числа
Сравнение:
x + yi = c
+ di означает, что x = c и y
= d
(два комплексных числа равны между собой тогда и только тогда, когда равны их действительные и мнимые части).
Слайд 6
Комплексная плоскость
Рассмотрим координатную плоскость и
поставим в соответствие каждому
комплексному
числу точку с
координатами
.
Тогда устанавливается взаимно
однозначное соответствие между полем
и множеством точек координатной
плоскости. Координатную плоскость в этом
случае будем называть комплексной
плоскостью.
Слайд 7
Ось абсцисс –вещественная ось, а ось ординат-мнимая
ось.
С каждой точкой комплексной плоскости можно
связать вектор, идущий из
нуля в эту точку
(радиус-вектор). Координаты этого вектора —
вещественная и мнимая части его конца.
Радиус-вектор числа равен сумме радиус-векторов чисел и .
Аналогично с вычитанием.
Слайд 9
Комплексно-сопряженные
Комплексное число
z =
x– iy
называется сопряженным числу
z = x+ iy.
Два комплексных числа, отличающиеся
лишь знаком комплексной
части , называются комплексно-
сопряженными .
Слайд 11
Пример №1:
Найдите число, сопряжённое к
комплексному числу (1 + 2i)(3 – 4i).
Решение:
Имеем
Следовательно,
Ответ. 11 – 2i.
Слайд 12
Пример №2:
Вычислите :
Решение:
Имеем
Ответ. i.
Слайд 13
Алгебраическая форма
Запись комплексного числа в виде
z = x+ iy
называется алгебраической формой
комплексного числа.
Число называют вещественной
(реальной) частью комплексного числа
и обозначают .
Число называют мнимой частью
комплексного числа
и обозначают .
Слайд 14
Сложение комплексных чисел
Суммой двух комплексных чисел z1 =
x+ yi и z2 = c + di называется
комплексное число
z = (x+c) + (y+d)i.
Слайд 16
Вычитание комплексных чисел
z = (x+yi) - (c+di) =
(x-c) + (y-d)i.
Разностью двух комплексных чисел z1= a
+ bi и z2= с + di называется комплексное число х + уi, которое в сумме с вычитаемым дает уменьшаемое.
Слайд 18
Произведение комплексных чисел
Произведением комплексных чисел
z 1= x
+ yi и z2 = c + di
называется
комплексное число
z = (xc-yd) + (xd + yc)i,
z1z2 = (x+ yi)(c + di) = (xc - yd) + (xd + yc)i.
Слайд 20
Деление комплексных чисел
Деление комплексных чисел
определяется, как
домножение
числителя на выражение, сопряженное
знаменателю.
Результат определен для всех
Слайд 22
Тригонометрическая форма
Если вещественную x
и мнимую y части комплексного числа выразить через модуль
r = | z | и аргумент
(x = rcos φ, y = rsin φ), то всякое комплексное число z, кроме нуля, можно записать в тригонометрической форме
z = r(cos φ + isin φ).
Слайд 23
Пример
Записать число
в
тригонометрической форме.
Найдём
модуль этого числа:
Аргумент данного числа находится из системы
Значит, один из аргументов числа
равен
Получаем:
Ответ.
Слайд 24
Произведение и частное
Арифметические действия над комплексными числами, записанными
в тригонометрической форме, производятся следующим образом. Пусть z1 =
r1(cos φ1 + i sin φ1) и z2 = r2(cos φ2 + i sin φ2). Имеем:
Слайд 25
Видно, что в тригонометрической форме операции умножения
и деления производятся особенно просто: для того, чтобы перемножить
(разделить) два комплексных числа, нужно перемножить (разделить) их модули и сложить (вычесть) их аргументы.
Отсюда следует, что для того чтобы перемножить n комплексных чисел, нужно перемножить их модули и сложить аргументы: если φ1, φ2, ..., φn – аргументы чисел z1, z2, ..., zn, то
Слайд 26
Первая формула Муавра
В частности, если все эти числа
равны между собой, то получим формулу, позволяющую возводить комплексное
число в любую натуральную степень.
Первая формула Муавра:
Где r — модуль, а — аргумент комплексного числа.
Слайд 28
Как было найдено в предыдущем примере, данное число
в тригонометрической форме имеет вид
По первой формуле Муавра получаем:
Ответ.
Слайд 29
Аналогичная формула применима также и при вычислении корней
-ой степени из ненулевого комплексного числа:
Отметим, что корни -й степени из ненулевого комплексного числа всегда существуют, и их количество равно . На комплексной плоскости, как видно из формулы, все эти корни являются вершинами правильного -угольника, вписанного в окружность радиуса с центром в начале координат (см. рисунок).
Слайд 31
Показательная форма
Показательная форма записи комплексных
чисел, тесно связанна с тригонометрической через формулу Эйлера:
z = reiφ,
где eiφ — расширение экспоненты, для случая комплексного показателя степени.
Слайд 32
Показательная и тригонометрические
функции в области
комплексных чисел
связаны между собой формулой
которая носит название формулы
Эйлера.
Слайд 33
Пусть комплексное число в
тригонометрической форме имеет
вид
На основании формулы Эйлера выражение
в
скобках можно заменить на
показательное выражение. В результате
получим
Эта запись называется показательной формой комплексного числа.
тригонометрической
форме, здесь
, .