Kuinka yksinkertaistaa monimutkaisia ​​numeroita

Algebraan liittyy usein lausekkeiden yksinkertaistamista, mutta jotkut lausekkeet ovat hämmentävämpiä käsitellä kuin toiset. Kompleksiluvut sisältävät määrän, joka tunnetaan nimelläi, "kuvitteellinen" numero ominaisuuden kanssai= √−1. Jos joudut yksinkertaisesti lausekkeeseen, johon sisältyy kompleksiluku, se saattaa tuntua pelottavalta, mutta se on melko yksinkertainen prosessi, kun olet oppinut perussäännöt.

TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)

Yksinkertaista kompleksilukuja noudattamalla algebran ja kompleksilukujen sääntöjä.

Mikä on kompleksiluku?

Kompleksiluvut määritellään sisällyttämällä niihinitermi, joka on neliöjuuri miinus yksi. Perustason matematiikassa negatiivisten lukujen neliöjuuria ei oikeastaan ​​ole, mutta ne näkyvät toisinaan algebraongelmissa. Kompleksiluvun yleinen muoto osoittaa niiden rakenteen:

z = a + bi

Missäzmerkitsee kompleksiluvun,aedustaa mitä tahansa numeroa (kutsutaan "todelliseksi" osaksi) jabedustaa toista lukua (kutsutaan ”kuvitteelliseksi” osaksi), jotka molemmat voivat olla positiivisia tai negatiivisia. Joten esimerkki kompleksiluvusta on:

z = 2-4i

Koska kaikki negatiivisten lukujen neliöjuuret voidaan esittää kerrallai, tämä on lomake kaikille kompleksiluvuille. Teknisesti säännöllinen numero kuvaa vain kompleksiluvun erityistapausta missäb= 0, joten kaikkia lukuja voidaan pitää monimutkaisina.

Perussäännöt algebralle, jossa on monimutkaiset numerot

Jos haluat lisätä ja vähentää kompleksilukuja, lisää tai vähennä todelliset ja kuvitteelliset osat erikseen. Joten kompleksiluvuillez​ = 2 – 4​ijaw​ = 3 + 5​i, summa on:

\ aloita {tasattu} z + w & = (2 - 4i) + (3 + 5i) \\ & = (2 + 3) + (-4 + 5) i \\ & = 5 + 1i \\ & = 5 + i \ end {tasattu}

Numeroiden vähentäminen toimii samalla tavalla:

\ alku {tasattu} z- w & = (2 - 4i) - (3 + 5i) \\ & = (2 - 3) + (-4 - 5) i \\ & = -1 - 9i \ loppu {tasattu }

Kertolasku on toinen yksinkertainen operaatio monimutkaisilla numeroilla, koska se toimii kuten tavallinen kertolasku, paitsi että sinun on muistettava sei2 = −1. Joten laskea 3i​ × −4​i​:

3i × -4i = -12i ^ 2

Mutta siitä lähtieni2= −1, sitten:

-12i ^ 2 = -12 × -1 = 12

Täydellisillä kompleksiluvuilla (käyttäenz​ = 2 – 4​ijaw​ = 3 + 5​iuudelleen), kerrot ne samalla tavalla kuin tavallisilla numeroilla kuten (a​ + ​b​) (​c​ + ​d) käyttäen menetelmää ”ensimmäinen, sisempi, ulompi, viimeinen” (FOIL),a​ + ​b​) (​c​ + ​d​) = ​ac​ + ​bc​ + ​ilmoitus​ + ​bd. Ainoa, mitä sinun on muistettava, on yksinkertaistaa kaikkia esiintymiäi2. Joten esimerkiksi:

\ aloita {kohdistettu} z × w & = (2 -4i) (3 + 5i) \\ & = (2 × 3) + (-4i × 3) + (2 × 5i) + (−4i × 5i) \ \ & = 6 -12i + 10i - 20i ^ 2 \\ & = 6 -2i + 20 \\ & = 26 + 2i \ loppu {tasattu}

Monimutkaisten numeroiden jakaminen

Kompleksilukujen jakamiseen sisältyy murto-osan osoittaja ja nimittäjä kertomalla nimittäjän kompleksikonjugaatilla. Kompleksikonjugaatti tarkoittaa vain kompleksiluvun versiota kuvitteellisen osan kanssa käänteisenä merkkinä. Jotenz​ = 2 – 4​i, monimutkainen konjugaattiz = 2 + 4​ijaw​ = 3 + 5​i​, ​w = 3 −5​i. Ongelma:

\ frac {z} {w} = \ frac {2 -4i} {3 + 5i}

Tarvittava konjugaatti onw*. Jaa osoittaja ja nimittäjä tällä saadaksesi:

\ frac {z} {w} = \ frac {(2-4i) (3-5i)} {(3 + 5i) (3-5i)}

Ja sitten työskentelet läpi kuten edellisessä osassa. Osoittaja antaa:

\ alku {tasattu} (2 -4i) (3 -5i) & = 6-12- 10i + 20i ^ 2 \\ & = -14-22i \ loppu {tasattu}

Ja nimittäjä antaa:

\ alku {tasattu} (3 + 5i) (3-5i) & = 9 + 15i - 15i -25i ^ 2 \\ & = 9 + 25 \\ & = 34 \ loppu {tasattu}

Tämä tarkoittaa:

\ begin {tasattu} \ frac {z} {w} & = \ frac {-14 - 22i} {34} \\ \, \\ & = \ frac {-14} {34} - \ frac {22i} { 34} \\ \, \\ & = \ frac {-7} {17} - \ frac {11i} {17} \ loppu {tasattu}

Monimutkaisten numeroiden yksinkertaistaminen

Käytä yllä olevia sääntöjä tarpeen mukaan yksinkertaistaaksesi monimutkaisia ​​lausekkeita. Esimerkiksi:

z = \ frac {(4 + 2i) + (2 -i)} {(2 + 2i) (2+ i)}

Tätä voidaan yksinkertaistaa käyttämällä laskurin lisäyssääntöä, nimittäjän kertolasääntöä ja suorittamalla sitten jakaminen loppuun. Osoittaja:

(4 + 2i) + (2 - i) = 6 + i

Nimittäjä:

\ alku {tasattu} (2 + 2i) (2+ i) & = 4 + 4i + 2i + 2i ^ 2 \\ & = (4-2) + 6i \\ & = 2 + 6i \ loppu {tasattu}

Näiden asettaminen takaisin paikalleen antaa:

z = \ frac {6 + i} {2 + 6i}

Molempien osien kertominen nimittäjän konjugaatilla johtaa:

\ aloita {tasattu} z & = \ frac {(6 + i) (2-6i)} {(2 + 6i) (2-6i)} \\ \, \\ & = \ frac {12 + 2i -36i -6i ^ 2} {4 + 12i -12i -36i ^ 2} \\ \, \\ & = \ frac {18 - 34i} {40} \\ \, \\ & = \ frac {9 - 17i} {20} \\ \, \\ & = \ frac {9} {20} - \ frac {17i} {20} \\ \ end {tasattu}

Joten tämä tarkoittaazyksinkertaistuu seuraavasti:

\ begin {tasattu} z & = \ frac {(4 + 2i) + (2 - i)} {(2 + 2i) (2+ i)} \\ & = \ frac {9} {20} - \ frac {17i} {20} \\ \ loppu {tasattu}

  • Jaa
instagram viewer