复数意义何(读:hé)在

2025-03-26 16:30:18Biological-SciencesScience

复数的本质是什么?复数作为实数的一种延伸,有着悠久的历史。它曾被称为虚构的。直到18世纪初,在demover和Euler的大力推广下,数学家们才逐渐接受复数,理解复数需要一点时间,但并不复杂,而且它还能画出非常漂亮的变换和分形图形,这次,让我们用图形化的方式来理解这个概念

复数的本质是什么?

复数作为实数的一种延伸,有着悠久的历史。它曾被称为虚构的。直到18世纪初,在demover和Euler的大力推广下,数学家们才逐渐接受复数,理解复数需要一点时间,但并不复杂,而且它还能画出非常漂亮的变换和分形图形,这次,让我们用图形化的方式来理解这个概念。

复数,作为澳门银河实数理论的延《yán》伸

让我们先看看实数轴上两个数的加、减(繁:減)、乘、除四种运算。观察到两个红蓝点(数字)在不同计[繁:計]算下结果(绿点)的变化,无论数字如何【pinyin:hé】变化,总是落在数字轴上(除法分母为0时,[当然没有意义

]下图中,任何实数乘以-1的结(繁体:結)果都会【练:huì】落下关于原点的相应对称位置。因此,乘以-1的计算可以理解为点(数)绕原点旋转半圈。

数学家进一步认为,既然《pinyin:rán》乘以-1会旋转180度,那么me 它在哪里只旋转90度(例如整数1)并下(pinyin:xià)降?它的意义是什么?

进入《拼音:rù》新的二维复平面

这是19世{shì}纪数(繁:數)学史上非【练:fēi】常重要的一步。现在它不是在一维实数轴上,而是在二维复平面上,考虑到两个90度的旋转正好达到-1,我们认为-1的平方根是一个90度的旋转,对应于1(即1*I*I=-1),这样的话,垂直于平面上实数轴的单位线段称为虚单位I。因此,它具有以下特性:实数轴上的这一《练:yī》点并不奇怪,实际上落在复平面(或algon平面)上。复平面上的所有数都满足Z=a,bi的结构,称为复数

其中a称为实部,B称为实部,如图1所示,2I为复数,1和2为实数,I为虚单位。这样一个【pinyin:gè】复平面的几何表示如下图[繁:圖]所示:

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现在笛卡尔坐标平面是二维的,需要两个数字(x,y)来描述任意点的位置,但现在一个复数就足够(繁:夠)了,可以用实数组(a,b)来表示复数,而且可以画在复杂的平面上。但是请记住,每一个这样yàng 的点都应该被看作一个复数而不是一对实数。

有【yǒu】三个新的概念要知道:

复数(繁体:數)的模(通常写为| Z |):模是它的长度R:从原点到Z点的距离

参数(通常写为Arg(Z)):参数φIt是复数与{pinyin:yǔ}实轴的夹角

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复数的共轭(通常写为´z):共轭是A-B I的形(练:xíng)式

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观察下图可以更好地理解以上三个概念:

复(繁体:覆)数的运算

复数的运《繁:運》算方式,例如,它可以成对相加,即两个复数的实部和虚部可kě 以分别相加,可视为平移运算。

复数也可以乘(拼音:chéng)以若干个数,即放大或缩小模:

复数的乘法,如上所述,数《繁:數》字乘以I等于旋转90°:

Z1*Z2两个复数的乘法实际上是旋转和展开的两【练:liǎng】个变换,即两个复数乘以模(展开大小),如果你对图片中的每个点做复数变换,你可以得到各种有趣的平面(繁:麪)变换图像。在这里,为了纪念欧拉神,以他老人的头为例,做两个I-旋转90°,同时放大2倍的函数变换,另一个[繁体:個]变换函数是立方的,你也可以想想为什么它会变成这个形状?:-)

最美的数(shù)学公式欧拉公式

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复平面上的一个点可以变换成极坐标(R,θ)的形式,那么这个点所代(pinyin:dài)表的复数澳门银河是什么?我们可以把x=R cos(θ)和y=R sin(θ)变换成笛卡尔坐标。所以极坐标(R,θ)表示复数

z=x iy=R cos(θ)I R sin(θ)。

特《练:tè》别是如果R=1,那么z=cos(θ)I sin(θ)的复数

如re^(Iθ)是极坐标形式,对应的x iy是笛卡尔形式,瑞士数学家欧拉《练:lā》给出了著名的欧拉公式,它适用《pinyin:yòng》于所有实数(繁:數)θ:

特别是当θ=π时,欧拉公(pinyin:gōng)式的特殊形式被评为数学上最美的公式:

这个简【繁:簡】明的公式包括数学上最重要的五个常数:0,1(自然数的基本单位),澳门威尼斯人e(描述变化率的自然指数),π和I(虚数的基本单位)

我们可以用几何方法快速地证明这个方程。观察极坐标e^θ,对应下图中θ的不同值。请注意动画的停顿(特别是(shì)当复杂平《píng》面的旋转角度为180°,点落在-1时),相信您会理解上面的欧拉方程:

参考资《繁体澳门金沙:資》料:

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