Kako poenostaviti kompleksne številke

Algebra pogosto vključuje poenostavitev izrazov, vendar so nekateri izrazi bolj zmedeni kot drugi. Kompleksna števila vključujejo količino, znano kotjaz, "namišljeno" število z lastnostjojaz= √−1. Če morate preprosto izraz, ki vključuje kompleksno število, se morda zdi zastrašujoč, vendar je to povsem preprost postopek, ko se naučite osnovnih pravil.

TL; DR (predolgo; Nisem prebral)

Poenostavite kompleksna števila tako, da upoštevate pravila algebre s kompleksnimi števili.

Kaj je kompleksna številka?

Kompleksna števila so opredeljena z vključitvijojazizraz, ki je kvadratni koren minus ena. V osnovni matematiki kvadratne korenine negativnih števil v resnici ne obstajajo, vendar se občasno pojavijo v težavah z algebro. Splošna oblika za kompleksno število prikazuje njihovo strukturo:

z = a + bi

Kjezoznačuje kompleksno številko,apredstavlja poljubno število (imenovano "pravi" del) inbpredstavlja drugo število (imenovano "namišljeni" del), ki je lahko pozitivno ali negativno. Primer kompleksne številke je torej:

z = 2 −4i

Ker lahko vse kvadratne korenine negativnih števil predstavimo z večkratnikijaz, to je oblika za vsa kompleksna števila. Tehnično redno število opisuje samo poseben primer kompleksnega števila, kjerb= 0, tako da lahko vsa števila štejemo za kompleksna.

Osnovna pravila za algebro s kompleksnimi številkami

Če želite seštevati in odštevati kompleksna števila, preprosto ločite ali odštejte dejanski in namišljeni del. Torej za kompleksna številaz​ = 2 – 4​jazinw​ = 3 + 5​jaz, vsota je:

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

Odštevanje števil deluje na enak način:

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

Množenje je še ena preprosta operacija s kompleksnimi števili, ker deluje kot običajno množenje, le da si tega ne morate zapomnitijaz2 = −1. Torej za izračun 3jaz​ × −4​jaz​:

3i × -4i = -12i ^ 2

Ampak sajjaz2= -1, potem:

-12i ^ 2 = -12 × -1 = 12

S polnimi kompleksnimi števili (z uporaboz​ = 2 – 4​jazinw​ = 3 + 5​jazspet), pomnožite jih na enak način kot z običajnimi števili, kot je (a​ + ​b​) (​c​ + ​d), z uporabo metode "prvi, notranji, zunanji, zadnji" (FOIL), da (a​ + ​b​) (​c​ + ​d​) = ​ak​ + ​pr​ + ​oglas​ + ​bd. Zapomniti si morate le poenostavitev primerovjaz2. Tako na primer:

\ začetek {poravnano} z × w & = (2 -4i) (3 + 5i) \\ & = (2 × 3) + (-4i × 3) + (2 × 5i) + (−4i × 5i) \ \ & = 6 -12i + 10i - 20i ^ 2 \\ & = 6 -2i + 20 \\ & = 26 + 2i \ konec {poravnano}

Delitev kompleksnih števil

Delitev kompleksnih števil vključuje množenje števca in imenovalca ulomka s kompleksnim konjugatom imenovalca. Kompleksni konjugat samo pomeni različico kompleksnega števila z namišljenim delom, obrnjenim v znak. Torej zaz​ = 2 – 4​jaz, kompleksni konjugatz = 2 + 4​jaz, in zaw​ = 3 + 5​jaz​, ​w = 3 −5​jaz. Za težavo:

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

Potrebni konjugat jew*. Števec in imenovalec delite s tem, da dobite:

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

In potem delate kot v prejšnjem razdelku. Števnik daje:

\ začetek {poravnano} (2 -4i) (3 -5i) & = 6 -12i- 10i + 20i ^ 2 \\ & = -14-22i \ konec {poravnano}

In imenovalec daje:

\ začetek {poravnano} (3 + 5i) (3-5i) & = 9 + 15i - 15i -25i ^ 2 \\ & = 9 + 25 \\ & = 34 \ konec {poravnano}

To pomeni:

\ začetek {poravnano \ frac {z} {w} & = \ frac {-14 - 22i} {34} \\ \, \\ & = \ frac {-14} {34} - \ frac {22i} { 34} \\ \, \\ & = \ frac {-7} {17} - \ frac {11i} {17} \ konec {poravnano}

Poenostavitev kompleksnih števil

Za poenostavitev zapletenih izrazov uporabite zgornja pravila. Na primer:

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

To lahko poenostavimo z uporabo pravila seštevanja v števcu, pravila množenja v imenovalcu in nato dokončanje delitve. Za števec:

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

Za imenovalec:

\ začetek {poravnano} (2 + 2i) (2+ i) & = 4 + 4i + 2i + 2i ^ 2 \\ & = (4 -2) + 6i \\ & = 2 + 6i \ konec {poravnano}

Če jih postavite nazaj na mesto, dobite:

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

Množenje obeh delov s konjugatom imenovalca vodi do:

\ začeti {poravnano} 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 {poravnano}

Torej to pomenizpoenostavlja na naslednji način:

\ začeti {poravnano} z & = \ frac {(4 + 2i) + (2 - i)} {(2 + 2i) (2+ i)} \\ & = \ frac {9} {20} - \ frac {17i} {20} \\ \ konec {poravnano}

  • Deliti
instagram viewer