Знаков после запятой: 2

save Сохранить extension Виджет

Сложение комплексных чисел

Комплексные числа складываются ровно так же, как и многочлены:

Умножение комплексных чисел

Помня о том, что i*i=-1, легко выразить формулу для умножения комплексных чисел:

Деление комплексных чисел

Формулу деления комплексных чисел проще всего вывести, путем умножения числителя и знаменателя на сопряженное комплексное число, для того, чтобы избавиться от мнимой единицы в знаменателе:

Сопряженное комплексное число, это число вида:

Раскрывая скобки получаем:

Возведение в целую степень

Проще всего комплексное число возводить в степень используя показательную форму:

Вычисление корня степени n

Из формулы Муавра вытекает решение для корней степени n из комплексного числа:
,
всего получается n корней, где k = 0..n-1 — целое число, определяющее индекс корня. Корни располагаются на комплексной плоскости, как вершины правильного многоугольника.

2 в степени i n

Вы искали 2 в степени i n? На нашем сайте вы можете получить ответ на любой математический вопрос здесь. Подробное решение с описанием и пояснениями поможет вам разобраться даже с самой сложной задачей и 2i n, не исключение. Мы поможем вам подготовиться к домашним работам, контрольным, олимпиадам, а так же к поступлению в вуз. И какой бы пример, какой бы запрос по математике вы не ввели — у нас уже есть решение. Например, «2 в степени i n».

Применение различных математических задач, калькуляторов, уравнений и функций широко распространено в нашей жизни. Они используются во многих расчетах, строительстве сооружений и даже спорте. Математику человек использовал еще в древности и с тех пор их применение только возрастает. Однако сейчас наука не стоит на месте и мы можем наслаждаться плодами ее деятельности, такими, например, как онлайн-калькулятор, который может решить задачи, такие, как 2 в степени i n,2i n,2i n формула,i в 2 степени,i в степени 2,n 2 i,n 2 в степени i,n 2i,n 2i формула,информатика 2 степени,степени по информатике,формула 2i n,формула n 2 в степени i,формула n 2i. На этой странице вы найдёте калькулятор, который поможет решить любой вопрос, в том числе и 2 в степени i n. Просто введите задачу в окошко и нажмите «решить» здесь (например, 2i n формула).

Где можно решить любую задачу по математике, а так же 2 в степени i n Онлайн?

Решить задачу 2 в степени i n вы можете на нашем сайте https://pocketteacher.ru. Бесплатный онлайн решатель позволит решить онлайн задачу любой сложности за считанные секунды. Все, что вам необходимо сделать — это просто ввести свои данные в решателе. Так же вы можете посмотреть видео инструкцию и узнать, как правильно ввести вашу задачу на нашем сайте. А если у вас остались вопросы, то вы можете задать их в чате снизу слева на странице калькулятора.

Таблица степеней 2 (двойки)

Приведенная таблица кроме степени двойки показывает максимальные числа, которые может хранить компьютер для заданного числа бит. Причем как для целых так и чисел со знаком.

Исторически сложилось, что компьютеры используют двоичную систему счисления, а, соответственно, и хранения данных. Таким образом, любое число можно представить как последовательность нулей и единиц (бит информации). Существует несколько способов представления чисел в виде двоичной последовательности. 

Рассмотрим наиболее простой из них — это целое положительное число. Тогда чем больше число нам нужно записать, тем более длинная последовательность бит нам необходима.

Как пользоваться таблицей степеней числа два? 

Первый столбец — это степень двойки, который одновременно, обозначает число бит, которое представляет число.

Второй столбец — значение двойки в соответствующей степени (n). 

Пример нахождения степени числа 2. Находим в первом столбце число 7. Смотрим по строке вправо и находим значение два в седьмой степени (2⁷) — это 128

Третий столбец — максимальное число, которое можно представить с помощью заданного числа бит (в первом столбце). 

Пример определения максимального целого числа без знака. Если использовать данные из предыдущего примера, мы знаем, что 2⁷ = 128. Это верно, если мы хотим понять, какое количество чисел, можно представить с помощью семи бит. Но, поскольку первое число — это ноль, то максимальное число, которое можно представить с помощью семи бит 128 — 1 = 127 . Это и есть значение третьего столбца.

Необходимо принять во внимание, что не все числа в компьютере представлены таким образом. Существуют и другие способы представления данных. Например, если мы хотим записывать не только положительные, но и отрицательные числа, то нам потребуется еще один бит для хранения значения «плюс/минус». Таким образом, количество бит, предназначенных для хранения чисел у нас уменьшилось на один. Какое максимальное число может быть записано в виде целого числа со знаком можно посмотреть в четвертом столбце.

Для этого же самого примера ( 2⁷ ) семью битами можно записать максимум число +63, поскольку один бит занят знаком «плюс». Но мы можем хранить и число «-63», что было бы невозможно, если бы все биты были бы зарезервированы под хранение числа.

Примеры использования таблицы степеней числа два

Аналогично, 2 в 11 степени равно 2048.
2 в 13 степени равно 8,192.
2 в 15 степени равно 32,768
2 в 17 степени равно 131,072

Формула Эйлера — Википедия

Формула Эйлера связывает комплексную экспоненту с тригонометрическими функциями. Названа в честь Леонарда Эйлера, который её ввёл.

Формула Эйлера утверждает, что для любого вещественного числа x{\displaystyle x} выполнено следующее равенство:

eix=cos⁡x+isin⁡x{\displaystyle e^{ix}=\cos x+i\sin x},

где e{\displaystyle e} — одна из важнейших математических констант, определяющаяся следующей формулой: e=limx→∞(1+1x)x{\displaystyle e=\lim _{x\to \infty }\left(1+{\frac {1}{x}}\right)^{x}},

i{\displaystyle i} — мнимая единица.

Формула Эйлера впервые была приведена в статье английского математика Роджера Котса (помощника Ньютона) «Логометрия» (лат. Logometria), опубликованной в журнале «Философские труды Королевского общества» в 1714 году^[1] и перепечатана в книге «Гармония мер» (лат. Harmonia mensurarum), которая была издана в 1722 году, уже после смерти автора^[2]. Котс привёл её как небольшое предложение среди множества геометрических построений, которое после перевода на современный математический язык и исправления ошибки в знаке, имеет вид^[3]:

ln⁡(cos⁡x+isin⁡x)=ix{\displaystyle \ln(\cos x+i\sin x)=ix}.

Эйлер опубликовал формулу в её привычном виде в статье 1740 года и в книге «Введение в анализ бесконечно малых» (лат. Introductio in analysin infinitorum) (1748)^[4], построив доказательство на равенстве бесконечных разложений в степенные ряды правой и левой частей. Ни Эйлер, ни Котс не представляли себе геометрической интерпретации формулы: представление о комплексных числах как точках на комплексной плоскости появилось примерно 50 лет спустя у К. Весселя.

При помощи формулы Эйлера можно определить функции sin{\displaystyle \sin } и cos{\displaystyle \cos } следующим образом:

sin⁡x=eix−e−ix2i{\displaystyle \sin x={\frac {e^{ix}-e^{-ix}}{2i}}},

cos⁡x=eix+e−ix2{\displaystyle \cos x={\frac {e^{ix}+e^{-ix}}{2}}}.

Далее можно ввести понятие тригонометрических функций комплексной переменной. Пусть x=iy{\displaystyle x=iy}, тогда:

sin⁡iy=e−y−ey2i=ishy{\displaystyle \sin iy={\frac {e^{-y}-e^{y}}{2i}}=i\mathop {\mathrm {sh} } \,y},

cos⁡iy=e−y+ey2=chy{\displaystyle \cos iy={\frac {e^{-y}+e^{y}}{2}}=\mathop {\mathrm {ch} } \,y}.

Известное тождество Эйлера, связывающее пять фундаментальных математических констант:

eiπ+1=0{\displaystyle e^{i\pi }+1=0}

является частным случаем формулы Эйлера при x=π{\displaystyle x=\pi }.

В аналитической теории чисел часто рассматриваются специальные суммы вида ∑x∈Xe2πif(x){\displaystyle \sum \limits _{x\in X}{e^{2\pi if(x)}}}, где X{\displaystyle X} — некоторое множество рассматриваемых объектов, а f: X→R{\displaystyle f:\ X\to {\mathbb {R} }} — функция, отражающая изучаемые свойства объектов.

Для теории чисел, изучающей целые числа, имеют значение прежде всего выводимые из формулы Эйлера индикаторные тождества, касающиеся произвольного целого числа n{\displaystyle n}.

∑k=1pe2πnkpi=p[p|n]={p,n≡0(modp)0,n≢0(modp){\displaystyle \sum \limits _{k=1}^{p}{e^{2\pi {\frac {nk}{p}}i}}=p[p|n]=\left\{{\begin{matrix}p,&n\equiv 0{\pmod {p}}\\0,&n\not \equiv 0{\pmod {p}}\end{matrix}}\right.}

∫01e2πnαi=[n=0]={1,n=00,n≠0{\displaystyle \int \limits _{0}^{1}{e^{2\pi n\alpha i}}=[n=0]=\left\{{\begin{matrix}1,&n=0\\0,&n\not =0\end{matrix}}\right.}

Благодаря формуле Эйлера появилась так называемая тригонометрическая и показательная запись комплексного числа: x=a+ib=|x|(cos⁡φ+isin⁡φ)=|x|eiφ{\displaystyle x=a+ib=|x|(\cos \varphi +i\sin \varphi )=|x|e^{i\varphi }}.

Также значительным следствием можно считать формулы возведения комплексного числа в произвольную степень: x=|x|eiφ{\displaystyle x=|x|e^{i\varphi }}, xn=|x|neniφ{\displaystyle x^{n}=|x|^{n}e^{ni\varphi }}. Геометрический смысл данной формулы следующий: при возведении числа x{\displaystyle x} в степень n{\displaystyle n} его расстояние до центра возводится в степень n{\displaystyle n}, а угол поворота относительно оси OX{\displaystyle OX} увеличивается в n{\displaystyle n} раз.

Формула возведения в степень верна не только для целых n{\displaystyle n}, но и для вещественных. В частности, показательная запись числа позволяет находить корни любой степени из любого комплексного числа.

Формула Эйлера предоставляет связь между математическим анализом и тригонометрией, а также позволяет интерпретировать функции синуса и косинуса как взвешенные суммы экспоненциальной функции:

cos⁡x=Re(eix)=eix+e−ix2{\displaystyle \cos x=\mathrm {Re} \left(e^{ix}\right)={e^{ix}+e^{-ix} \over 2}}

sin⁡x=Im(eix)=eix−e−ix2i.{\displaystyle \sin x=\mathrm {Im} \left(e^{ix}\right)={e^{ix}-e^{-ix} \over 2i}.}

Вышеуказанные уравнения могут быть получены путём сложения или вычитания формул Эйлера:

eix=cos⁡x+isin⁡x{\displaystyle e^{ix}=\cos x+i\sin x\;}

e−ix=cos⁡(−x)+isin⁡(−x)=cos⁡x−isin⁡x{\displaystyle e^{-ix}=\cos(-x)+i\sin(-x)=\cos x-i\sin x\;}

с последующим решением относительно синуса или косинуса.

Также эти формулы могут служить определением тригонометрических функций комплексной переменной. Например, выполняя подстановку x = iy, получаем:

cos⁡(iy)=e−y+ey2=cosh⁡(y){\displaystyle \cos(iy)={e^{-y}+e^{y} \over 2}=\cosh(y)}

sin⁡(iy)=e−y−ey2i=−1iey−e−y2=isinh⁡(y).{\displaystyle \sin(iy)={e^{-y}-e^{y} \over 2i}=-{1 \over i}{e^{y}-e^{-y} \over 2}=i\sinh(y).}

Комплексные экспоненты позволяют упростить тригонометрические расчеты, поскольку ими проще манипулировать, нежели синусоидальными компонентами. Один из подходов предусматривает преобразование синусоид в соответствующие экспоненциальные выражения. После упрощения результат выражения остается вещественным. Например:

cos⁡x⋅cos⁡y=(eix+e−ix)2⋅(eiy+e−iy)2=12⋅ei(x+y)+ei(x−y)+ei(−x+y)+ei(−x−y)2=12[ei(x+y)+e−i(x+y)2⏟cos⁡(x+y)+ei(x−y)+e−i(x−y)2⏟cos⁡(x−y)].{\displaystyle {\begin{aligned}\cos x\cdot \cos y&={\frac {(e^{ix}+e^{-ix})}{2}}\cdot {\frac {(e^{iy}+e^{-iy})}{2}}\\&={\frac {1}{2}}\cdot {\frac {e^{i(x+y)}+e^{i(x-y)}+e^{i(-x+y)}+e^{i(-x-y)}}{2}}\\&={\frac {1}{2}}\left[\underbrace {\frac {e^{i(x+y)}+e^{-i(x+y)}}{2}} _{\cos(x+y)}+\underbrace {\frac {e^{i(x-y)}+e^{-i(x-y)}}{2}} _{\cos(x-y)}\right].\end{aligned}}}

Суть другого подхода в представлении синусоид в качестве вещественных частей комплексного выражения и проведения манипуляций непосредственно с комплексным выражением. Например:

cos⁡(nx)=Re{ einx }=Re{ ei(n−1)x⋅eix }=Re{ ei(n−1)x⋅(eix+e−ix−e−ix) }=Re{ ei(n−1)x⋅(eix+e−ix)⏟2cos⁡(x)−ei(n−2)x }=cos⁡[(n−1)x]⋅2cos⁡(x)−cos⁡[(n−2)x].{\displaystyle {\begin{aligned}\cos(nx)&=\mathrm {Re} \{\ e^{inx}\ \}=\mathrm {Re} \{\ e^{i(n-1)x}\cdot e^{ix}\ \}\\&=\mathrm {Re} \{\ e^{i(n-1)x}\cdot (e^{ix}+e^{-ix}-e^{-ix})\ \}\\&=\mathrm {Re} \{\ e^{i(n-1)x}\cdot \underbrace {(e^{ix}+e^{-ix})} _{2\cos(x)}-e^{i(n-2)x}\ \}\\&=\cos[(n-1)x]\cdot 2\cos(x)-\cos[(n-2)x].\end{aligned}}}

Данная формула используется для рекурсивного вычисления значений cos(nx) для целых значений n и произвольных значений x (в радианах).

Доказательство формулы Эйлера можно провести с использованием ряда Маклорена. Разложим функцию eix{\displaystyle e^{ix}} в ряд Тейлора в окрестности точки a = 0 (в ряд Маклорена) по степеням x{\displaystyle x}. Получим:

eix=1+ix1!+(ix)22!+(ix)33!+…=(1−x22!+x44!−x66!+…)+i(x1!−x33!+x55!−x77!+…){\displaystyle e^{ix}=1+{\frac {ix}{1!}}+{\frac {(ix)^{2}}{2!}}+{\frac {(ix)^{3}}{3!}}+\ldots =\left(1-{\frac {x^{2}}{2!}}+{\frac {x^{4}}{4!}}-{\frac {x^{6}}{6!}}+\ldots \right)+i\left({\frac {x}{1!}}-{\frac {x^{3}}{3!}}+{\frac {x^{5}}{5!}}-{\frac {x^{7}}{7!}}+\ldots \right)}

Но

1−x22!+x44!−x66!+…=cos⁡x{\displaystyle 1-{\frac {x^{2}}{2!}}+{\frac {x^{4}}{4!}}-{\frac {x^{6}}{6!}}+\ldots =\cos x}

x1!−x33!+x55!−x77!+…=sin⁡x{\displaystyle {\frac {x}{1!}}-{\frac {x^{3}}{3!}}+{\frac {x^{5}}{5!}}-{\frac {x^{7}}{7!}}+\ldots =\sin x}

Поэтому eix=cos⁡x+isin⁡x{\displaystyle e^{ix}=\cos x+i\sin x}, что и требовалось доказать.

Наглядная демонстрация[править | править код]

Известно, что ex=limn→∞(1+xn)n{\displaystyle e^{x}=\lim _{n\to \infty }\left(1+{\frac {x}{n}}\right)^{n}}. Нижеследующие изображения иллюстрируют, что предел eiφ=limn→∞(1+iφn)n{\displaystyle e^{i\varphi }=\lim _{n\to \infty }\left(1+{\frac {i\varphi }{n}}\right)^{n}} стремится к точке, находящейся на единичной окружности, и длина дуги от этой точки до точки 1 равняется φ{\displaystyle \varphi }. Это, в частности, связано с тем, что limx→0sin⁡xx=1{\displaystyle \lim \limits _{x\to 0}{\frac {\sin x}{x}}=1}.

Процесс изменения eφi{\displaystyle e^{\varphi i}} при изменении φ{\displaystyle \varphi } можно также наглядно продемонстрировать через производную. Общеизвестно, что (ex)′=ex{\displaystyle \left({e^{x}}\right)’=e^{x}} и (ef(x))′=f′(x)ef(x){\displaystyle \left({e^{f(x)}}\right)’=f'(x)e^{f(x)}}. Этот же факт остаётся верным и для комплексного значения функции. Рассматривая функцию f(φ)=eφi{\displaystyle f(\varphi )=e^{\varphi i}}, получим f′(φ)=if(φ){\displaystyle f'(\varphi )=if(\varphi )}. Поскольку в геометрическом представлении комплексных чисел умножение на i{\displaystyle i} аналогично повороту на 90 градусов, то графическое изображение функции f(φ)=eφi{\displaystyle f(\varphi )=e^{\varphi i}} и её производной будет аналогично чертежу действия центростремительной силы, для которого известен физический смысл.

Показательная и тригонометрические формы комплексных чисел связаны между собой формулой Эйлера.

Пусть комплексное число z{\displaystyle z} в тригонометрической форме имеет вид z=r(cos⁡φ+isin⁡φ){\displaystyle z=r(\cos \varphi +i\sin \varphi )} . На основании формулы Эйлера выражение в скобках можно заменить на показательное выражение. В результате получим:

z=reiφ{\displaystyle z=re^{i\varphi }}

Эта запись называется показательной формой комплексного числа. Так же, как и в тригонометрической форме, здесь r=|z|{\displaystyle r=|z|} , φ=arg⁡z{\displaystyle \varphi =\arg z}.

Калькулятор онлайн — Решение комплексных чисел: сумма, разность, произведение, частное, n-ая степень и корень n-ой степени (с подробным решением)

С помощью данного калькулятора вы можете сложить, вычесть, умножить, и разделить комплексные числа.
Программа решения комплексных чисел не просто даёт ответ задачи, она приводит подробное решение с пояснениями, т.е. отображает процесс нахождения решения.

Данная программа может быть полезна учащимся старших классов общеобразовательных школ при подготовке к контрольным работам и экзаменам, при проверке знаний перед ЕГЭ, родителям для контроля решения многих задач по математике и алгебре. А может быть вам слишком накладно нанимать репетитора или покупать новые учебники? Или вы просто хотите как можно быстрее сделать домашнее задание по математике или алгебре? В этом случае вы также можете воспользоваться нашими программами с подробным решением.

Таким образом вы можете проводить своё собственное обучение и/или обучение своих младших братьев или сестёр, при этом уровень образования в области решаемых задач повышается.

Правила ввода действительной и мнимой части

Примеры подробного решения >>

Введите действительную и мнимую части чисел \( z_1 \) и \( z_2 \).
У каждого числа нужно ввести как минимум одну часть — действительную или мнимую.

Обнаружено что не загрузились некоторые скрипты, необходимые для решения этой задачи, и программа может не работать.
Возможно у вас включен AdBlock.
В этом случае отключите его и обновите страницу.

Понятие комплексного числа

Определение.
Комплексными числами называют выражения вида а + bi где а и b — действительные числа, а i — некоторый символ, для которого по определению выполняется равенство i² = -1.

Название «комплексные» происходит от слова «составные» — по виду выражения а + bi. Число а называется действительной частью комплексного числа а + bi, а число b — его мнимой частью. Число i называется мнимой единицей. Например, действительная часть комплексного числа 2-3i равна 2, мнимая часть равна -3. Запись комплексного числа в виде а + bi называют алгебраической формой комплексного числа.

Равенство комплексных чисел

Определение.
Два комплексных числа а + bi и c + di называются равными тогда и только тогда, когда а = с и b = d, т. е. когда равны их действительные и мнимые части.

Сложение и умножение комплексных чисел

Операции сложения и умножения двух комплексных чисел определяются следующим образом.

Определения.
Суммой двух комплексных чисел а + bi и c + di называется комплексное число (a + c) + (b + d)i, т.е.
(a + bi) + (c + di) = (a + c) + (b + d)i.
Произведением двух комплексных чисел а + bi и c + di называется комплексное число (ac — bd) + (ad + bc)i, т. е.
(а + bi)(с + di) = (ас-bd) + (ad + bc)i.

Из двух предыдущих формул следует, что сложение и умножение комплексных чисел можно выполнять по правилам действий с многочленами. Поэтому нет необходимости запоминать эти формулы, их можно получить по обычным правилам алгебры, считая, что i² = -1.

Основные свойства сложения и умножения комплексных чисел

1. Переместительное свойство
\( z_1 + z_2 = z_2 + z_1 , \qquad z_1z_2 = z_2z_1 \)

2. Сочетательное свойство
\( (z_1 + z_2) + z_3 = z_1 + (z_2 + z_3) , \qquad (z_1z_2)z_3 = z_1(z_2z_3) \)

3. Распределительное свойство
\( z_1(z_2 + z_3) = z_1z_2 + z_1z_3 \)

Комплексно сопряженные числа

Определение.
Сопряженным с числом z = a + bi называется комплексное число а -bi, которое обозначается \( \overline{z} \), т. е.
\( \overline{z} = \overline{a+bi} = a-bi \)

Например, \( \overline{3 + 4i} = 3-4i, \qquad \overline{-2-5i} = -2+5i, \qquad \overline{i} = -i \)

Отметим, что \( \overline{a-bi} = a+bi \), поэтому для любого комплексного числа z имеет место равенство
\( \overline{(\overline{z})} = z \)
Равенство \( \overline{z} = z \) справедливо тогда и только тогда, когда z — действительное число.

Модуль комплексного числа

Определение.
Модулем комплексного числа z = а + bi называется число \( \sqrt{a^2+b^2} \), т.е.
\( |z|=|a+bi| = \sqrt{a^2+b^2} \)

Из данной формулы следует, что \( |z| \geq 0 \) для любого комплексного числа z, причем |z|=0 тогда и только тогда, когда z=0, т.е. когда a=0 и b=0.

Вычитание комплексных чисел

Определение.
Комплексное число (–1)z называется противоположным комплексному числу z и обозначается –z.
Если z = a+bi, то –z = –a–bi. Например, –(3–5i) = –3+5i. Для любого комплексного числа z выполняется равенство
z+(–z) = 0.

Вычитание комплексных чисел вводится как операция, обратная сложению: для любых комплексных чисел z₁ и z₂ существует, и притом только одно, число z, такое, что
z + z₂ = z₁,
т.е. это уравнение имеет только один корень.

Деление комплексных чисел

Деление комплексных чисел вводится как операция, обратная умножению: для любых комплексных чисел \( z_1 \) и \( z_2 \neq 0 \) существует, и притом только одно, число \( z \), такое, что \( zz_2=z_1 \) т.е. это уравнение относительно z имеет только один корень, который называется частным чисел \( z_1 \) и \( z_2 \) и обозначается \( z_1:z_2 \), или \( \frac{z_1}{z_2} \), т.е. \( z=z_1:z_2 = \frac{z_1}{z_2} \)

Комплексное число нельзя делить на нуль.

Частное комплексных чисел \( z_1 \) и \( z_2 \neq 0 \) можно найти по формуле
\( \large \frac{z_1}{z_2} = \frac{z_1 \cdot \overline{z_2}}{|z_2|^2} \)

Каждое комплексное число z, не равное нулю, имеет обратное ему число w, такое, что z*w = 1, где
\( \large w= \frac{1}{z} = \frac{a}{a^2+b^2}-\frac{b}{a^2+b^2}i \)

Если z₁ = a₁ + b₁i, z₂ = a₂ + b₂i, то формулу частного комплексных чисел можно представить в виде
\( \large \frac{z_1}{z_2} = \frac{a_1+b_1i}{a_2+b_2i}= \frac{(a_1+b_1i)(a_2-b_2i)}{a^2_2+b^2_2} = \frac{a_1a_2+b_1b_2}{a^2_2+b^2_2}+ \frac{a_2b_1-a_1b_2}{a^2_2+b^2_2}i \)

Геометрическая интерпретация комплексного числа. Комплексная плоскость

Действительные числа геометрически изображаются точками числовой прямой. Комплексное число а + bi можно рассматривать как пару действительных чисел (а; b). Поэтому естественно комплексные числа изображать точками плоскости.

Пусть на плоскости задана прямоугольная система координат. Комплексное число z = a + bi изображается точкой плоскости с координатами (а; b), и эта точка обозначается той же буквой z.

Такое соответствие между комплексными числами и точками плоскости взаимно однозначно: каждому комплексному числу а + bi соответствует одна точка плоскости с координатами (а; b) и, наоборот, каждой точке плоскости с координатами (а; b) соответствует одно комплексное число a + bi. Поэтому слова «комплексное число» и «точка плоскости» часто употребляются как синонимы. Так, вместо слов «точка, изображающая число 1 + i» говорят «точка 1 + i». Можно, например, сказать «треугольник с вершинами в точках i, 1+i, -i».

При такой интерпретации действительные числа a, т.е. комплексные числа а+0i, изображаются точками с координатами (а; 0), т.е. точками оси абсцисс. Поэтому ось абсцисс называют действительной осью. Чисто мнимые числа bi = 0+bi изображаются точками с координатами (0; b), т.е. точками оси ординат, поэтому ось ординат называют мнимой осью. При этом точка с координатами (0; b) обозначается bi. Например, точка (0; 1) обозначается i, точка (0; -1) — это -i , точка (0; 2) — это точка 2i. Начало координат — это точка O. Плоскость, на которой изображаются комплексные числа, называют комплексной плоскостью.

Отметим, что точки z и -z симметричны относительно точки 0 (начала координат), а точки \( z \) и \( \overline{z} \) симметричны относительно действительной оси.

Комплексное число z = a+bi можно изображать вектором с началом в точке 0 и концом в точке z. Этот вектор будем обозначать той же буквой z, длина этого вектора равна |z|.

Число z₁ + z₂ изображается вектором, построенным по правилу сложения векторов z₁ и z₂ а вектор z₁-z₂ можно построить как сумму векторов z₁ и -z₂.

Геометрический смысл модуля комплексного числа

Выясним геометрический смысл модуля комплексного числа |z|. Пусть z = а+bi. Тогда по определению модуля \( |z|= \sqrt{a^2+b^2} \). Это означает, что |z| — расстояние от точки 0 до точки z.

Например, равенство |z| = 4 означает, что расстояние от точки 0 до точки z равно 4. Поэтому множество всех точек z, удовлетворяющих равенству |z| = 4, является окружностью с центром в точке 0 радиуса 4. Уравнение |z| = R является уравнением окружности с центром в точке 0 радиуса R, где R — заданное положительное число.

Геометрический смысл модуля разности комплексных чисел

Выясним геометрический смысл модуля разности двух комплексных чисел, т.е. |z₁—z₂|.
Пусть z₁ = a₁+b₁i, z₂ = a₂+b₂i.
Тогда \( |z_1-z_2| = |(a_1-a_2) + (b_2-b_2)i| = \sqrt{(a_1+a_2)^2 + (b_1+b_2)^2} \)

Из курса геометрии известно, что это число равно расстоянию между точками с координатами (а₁; b₁) и (a₂; b₂).

Итак, |z₁-z₂| — расстояние между точками z₁ и z₂.

Тригонометрическая форма комплексного числа. Аргумент комплексного числа

Определение
Аргумент комплексного числа \( z \neq 0 \) — это угол \( \varphi \) между положительным направлением действительной оси и вектором Oz. Этот угол считается положительным, если отсчет ведется против часовой стрелки, и отрицательным при отсчете по часовой стрелке.

Связь между действительной и мнимой частями комплексного числа z = а + bi, его модулем r=|z| и аргументом \( \varphi \) выражается следующими формулами:
\( \left\{ \begin{array}{l} a=r \cos \varphi \\ b=r \sin \varphi \end{array} \qquad (1) \right. \)

\( \left\{ \begin{array}{l} \cos \varphi =\frac{a}{\sqrt{a^2+b^2}} \\ \sin \varphi =\frac{b}{\sqrt{a^2+b^2}} \end{array} \qquad (2) \right. \)

Аргумент комплексного числа z = a+bi ( \( z\neq 0 \) ) можно найти, решив систему (2). Эта система имеет бесконечно много решений вида \( \varphi =\varphi_0+2k\pi \), где \( k\in\mathbb{Z} , \;\; \varphi_0 \) — одно из решений системы (1), т.е. аргумент комплексного числа определяется неоднозначно.

Для нахождения аргумента комплексного числа z = а+bi ( \( z\neq 0 \) ) можно воспользоваться формулой
\( tg \varphi = \large \frac{b}{a} \normalsize \qquad (3) \)

При решении уравнения (3) нужно учитывать, в какой четверти находится точка z = а+bi.

Запись комплексного числа в тригонометрической форме

Из равенства (1) следует, что любое комплексное число z = a+bi, где \( z\neq 0 \), представляется в виде
\( z = r(\cos\varphi +i\sin\varphi ) \qquad (4) \)
где \( r=|z|=\sqrt{a^2+b^2} \) — модуль комплексного числа z, \( \varphi \) — его аргумент. Запись комплексного числа в виде (4), где r>0, называют тригонометрической формой комплексного числа z.

Умножение и деление комплексных чисел, записанных в тригонометрической форме

С помощью тригонометрической формы записи комплексных чисел удобно находить произведение и частное комплексных чисел z₁ и z₂. Если два комплексных числа записаны в тригонометрической форме:
\( z_1 = r_1(\cos\varphi_1 +i\sin\varphi_1), \quad z_2 = r_2(\cos\varphi_2 +i\sin\varphi_2) \) то произведение этих комплексных чисел можно найти по формуле:
\( z_1z_2 = r_1r_2(\cos(\varphi_1+\varphi_2) +i\sin(\varphi_1+\varphi_2)) \)

Из этой формулы следует, что при перемножении комплексных чисел их модули перемножаются, а аргументы складываются.

Формула для нахождения частного комплексных чисел:
\( \frac{z_1}{z_2} = \frac{r_1}{r_2}(\cos(\varphi_1-\varphi_2) +i\sin(\varphi_1-\varphi_2)) \)

Из этой формулы следует, что модуль частного двух комплексных чисел равен частному модулей делимого и делителя, а разность аргументов делимого и делителя является аргументом частного.

Формула Муавра

Для любого \( n \in \mathbb{Z} \) справедлива формула
\( z^n = r^n(\cos \varphi + i \sin \varphi)^n = r^n(\cos (n\varphi) + i \sin (n\varphi) ) \) которую называют формулой Муавра.