Kompleksan broj
Kompleksni brojevi su u prvobitnoj predstavi izrazi oblika
Sabiranje, množenje i deljenje kompleksnih brojeva definiše se formulama:
U kompleksnom broju
Kompleksan broj čiji je realni deo jednak nuli naziva se čisto imaginarni broj.
Realni brojevi predstavljaju poseban slučaj kompleksnih brojeva (kad je koeficijent uz
Nije manje važna ni primena kompleksnih brojeva na čisto matematičke probleme. Tako na primer, za nalaženje korena kubne jednačine potrebne su operacije s kompleksnim brojevima. Istorijski, kompleksni brojevi su uvedeni radi rešavanja kvadratne jednačine. Činjenica da kompleksni brojevi ne izražavaju veličine dala je povod za idealističko tumačenje kompleksnih brojeva (G. Lajbnic). velika zasluga u smislu materijalističkog tumačenja kompleksnih brojeva pripada L. Ojleru. Kompleksni broj se aksiomatski definiše kao uređen par realnih brojeva
Par
Definiciju kompleksnih brojeva kao uređenih parova dao je William R. Hamilton , irski matematičar (1805– 1865.) Ta se definicija temelji samo na osobini realnih brojeva, čime se izbjegava donekle nerazjašnjeni pojam broja
S druge strane, zapis oblika
Oba oblika kompleksnog broja
Skup kompleksnih brojeva
Posebno je
- Algebarski oblik kompleksnog broja je
- Trigonometrijski oblik kompleksnog broja je
pri čemu je
- Eksponencijalni oblik kompleksnog broja je
pri čemu je
Dva kompleksna broja su jednaka ako su im jednaki realni i imaginarni dijelovi.
Konjugirano kompleksni broj broja
Modul ili apsolutna vrijednost kompleksnog broja
Osobine sabiranja kompleksnih brojeva
Kompleksni broj
Kompleksni broj
Osobine množenja kompleksnih brojeva
Realan proizvod dva kompleksna broja
U skupu kompleksnih brojeva skalarnom proizvodu vektora odgovara pojam realnog proizvoda kompleksnih brojeva koji je skalarni proizvod vektora koji su određeni kompleksnim brojevima koji se množe. Definicija
Realan proizvod kompleksnih brojeva
Neka su A i B tačke određene kompleksnim brojevima
Osobine realnog proizvoda dva kompleksna broja
(za tačke A i B kompleksne ravni određene kompleksnim brojevima i )
Realan proizvod kompleksnih brojeva
Tačka
Neka su tačke
Središte kružnice opisane oko trougla
Kompleksan proizvod dva kompleksna broja
Kompleksan proizvod dva kompleksna broja je analogan vektorskom proizvodu vektora.
- Definicija
Kompleksan broj
Neka su
Neka su
gdje je , )
Ako su
Neka su
Neka su
- Tačke
, , su kolinearne
Neka su
Dijeljenje kompleksnih brojeva
U svakom skupu brojeva dijeljenje se definiše kao množenje inverznim elementom. Uvjerimo se da za
Neka je
imamo
Konjugovano kompleksni brojevi
Kompleksan broj
Brojevi
Lako se provjerava da vrijedi
Neka je
Na ovaj način dobijamo opšti oblik De Moavrova teorema koji ima važnu ulogu u elektrotehnici
Stepenovanje kompleksnog broja
Korjenovanje kompleksnog broja
za
gdje je
Kvadratni korjen imaginarnog broja
Ovaj rezultat možemo dobiti na sljedeći način
Dobijamo dvije jednačine
čija su rješenja
Izbor glavnog korjena daje
Rezultat možemo dobiti pomoću Moavrova formule
Apsolutna vrijednost argumenta
Apsolutna vrijednost (ili modul ili veličine) kompleksnog broja
Kvadrat apsolutne vrijednosti je
Množenje i dijeljenje u polarnom obliku
Iz trigonometrijskih identiteta
imamo
- Primjer
Dijeljenje
Trigonometrijski oblik
Ponekad je kompleksne brojeve pogodno pisati u trigonometrijskom obliku:
Kompleksni brojevi se često predstavljaju vektorima u kompleksnoj ravni (slika dole). Geometrijski smisao brojeva
Dužina vektora
Kompleksni brojevi u trigonometrijskom obliku su usko povezani s eksponencijalnom funkcijom imaginarnog argumenta. Važi sledeća Ojlerova formula:
tj.
pomoću nje se definiše stepenovanje kompleksnih brojeva, logaritam kompleksnog broja i dr.
Kompleksni brojevi obrazuju algebarsko zatvoreno polje. Polje kompleksnih brojeva je proširenje polja realnih brojeva pridruživanjem ovom polju elementa
- Množenje
Množenje kompleksnih brojeva u trigonometrijskom obliku je slično množenju kompleksnih brojeva u standardnom obliku.
Neka su zadani kompleksni brojevi
onda je
- Dijeljenje
Neka su zadani kompleksni brojevi
De Moavrova formula
Neka je
Na ovaj način dobijamo opšti oblik De Moavrova teorema koji ima važnu ulogu u elektrotehnici