Ako zjednodušiť zložité čísla

Algebra často zahŕňa zjednodušenie výrazov, ale s niektorými výrazmi je mätúce viac ako s inými. Komplexné čísla zahŕňajú množstvo známe akoi, „imaginárne“ číslo s vlastnosťoui= √−1. Ak musíte jednoducho použiť výraz obsahujúci komplexné číslo, mohlo by sa vám to zdať skľučujúce, ale ak sa naučíte základné pravidlá, je to celkom jednoduchý proces.

TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)

Zjednodušte zložité čísla podľa pravidiel algebry so zložitými číslami.

Čo je to komplexné číslo?

Komplexné čísla sú definované ich zahrnutímivýraz, čo je druhá odmocnina mínus jedna. V matematike na základnej úrovni odmocniny záporných čísel v skutočnosti neexistujú, ale občas sa prejavia v problémoch s algebrou. Všeobecný formulár pre komplexné číslo ukazuje ich štruktúru:

z = a + bi

Kdezoznačí komplexné číslo,apredstavuje ľubovoľné číslo (nazýva sa „skutočná“ časť) abpredstavuje ďalšie číslo (nazývané „imaginárna“ časť), ktoré môže byť kladné alebo záporné. Príklad komplexného čísla je teda:

z = 2 −4i

Pretože všetky druhé odmocniny záporných čísel môžu byť reprezentované násobkami

instagram story viewer
i, toto je formulár pre všetky komplexné čísla. Po technickej stránke regulárne číslo iba popisuje špeciálny prípad komplexného čísla, kdeb= 0, takže všetky čísla možno považovať za zložité.

Základné pravidlá pre algebru s komplexnými číslami

Ak chcete sčítať a odčítať zložité čísla, jednoducho sčítajte alebo odčítajte skutočnú a imaginárnu časť zvlášť. Takže pre komplexné číslaz​ = 2 – 4​iaw​ = 3 + 5​i, súčet je:

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

Odčítanie čísel funguje rovnakým spôsobom:

\ begin {zarovnané} z- w & = (2 - 4i) - (3 + 5i) \\ & = (2 - 3) + (-4 - 5) i \\ & = -1 -9i \ end {zarovnané }

Násobenie je ďalšia jednoduchá operácia so zložitými číslami, pretože funguje ako bežné násobenie, až na to, že si to musíte pamätaťi2 = −1. Takže na výpočet 3i​ × −4​i​:

3i × -4i = -12i ^ 2

Ale odkedyi2= -1, potom:

-12i ^ 2 = -12 × -1 = 12

S úplnými komplexnými číslami (pomocouz​ = 2 – 4​iaw​ = 3 + 5​iznova), vynásobíte ich rovnakým spôsobom ako pri bežných číslach ako (a​ + ​b​) (​c​ + ​d) pomocou metódy „prvý, vnútorný, vonkajší, posledný“ (FÓLIA) dať (a​ + ​b​) (​c​ + ​d​) = ​ac​ + ​pred n. l​ + ​reklama​ + ​bd. Všetko, čo musíte pamätať, je zjednodušiť všetky prípadyi2. Napríklad:

\ begin {aligned} z × w & = (2 -4i) (3 + 5i) \\ & = (2 × 3) + (-4i × 3) + (2 × 5i) + (−4i × 5i) \ \ & = 6 -12i + 10i - 20i ^ 2 \\ & = 6 -2i + 20 \\ & = 26 + 2i \ end {zarovnané}

Delenie zložitých čísel

Delenie komplexných čísel spočíva v vynásobení čitateľa a menovateľa zlomku komplexným konjugátom menovateľa. Komplexný konjugát znamená iba verziu komplexného čísla s imaginárnou časťou obrátenou v znamení. Tak prez​ = 2 – 4​i, komplexný konjugátz = 2 + 4​i, a prew​ = 3 + 5​i​, ​w = 3 −5​i. Pre problém:

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

Potrebný konjugát jew*. Vydeľte čitateľa a menovateľa týmto spôsobom, čím získate:

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

A potom sa prepracujete ako v predchádzajúcej časti. Čitateľ dáva:

\ begin {aligned} (2 -4i) (3 -5i) & = 6 -12i- 10i + 20i ^ 2 \\ & = -14-22i \ end {aligned}

A menovateľ dáva:

\ begin {aligned} (3 + 5i) (3-5i) & = 9 + 15i - 15i -25i ^ 2 \\ & = 9 + 25 \\ & = 34 \ end {align}

To znamená:

\ begin {zarovnané} \ frac {z} {w} & = \ frac {-14 - 22i} {34} \\ \, \\ & = \ frac {-14} {34} - \ frac {22i} { 34} \\ \, \\ & = \ frac {-7} {17} - \ frac {11i} {17} \ end {zarovnaný}

Zjednodušenie zložitých čísel

Podľa potreby použite vyššie uvedené pravidlá na zjednodušenie zložitých výrazov. Napríklad:

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

To sa dá zjednodušiť použitím pravidla sčítania v čitateli, pravidla násobenia v menovateli a následného dokončenia rozdelenia. Pre čitateľa:

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

Pre menovateľa:

\ begin {zarovnané} (2 + 2i) (2+ i) & = 4 + 4i + 2i + 2i ^ 2 \\ & = (4 -2) + 6i \\ & = 2 + 6i \ end {zarovnané}

Ich vrátením na miesto získate:

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

Vynásobenie obidvoch častí konjugátom menovateľa vedie k:

\ begin {aligned} 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 {zarovnané}

To teda znamenázzjednodušuje nasledovne:

\ begin {aligned} z & = \ frac {(4 + 2i) + (2 - i)} {(2 + 2i) (2+ i)} \\ & = \ frac {9} {20} - \ frac {17i} {20} \\ \ end {zarovnané}

Teachs.ru
  • Zdieľam
instagram viewer