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复数意义(拼音:yì)何在

2025-03-26 16:52:09Scooters

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(极速赛车/北京赛车拼音:zuò)为实数理论的延伸

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

]下图中,任何实数乘以-1的结果都会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[繁:數])绕原《拼音:yuán》点旋转半圈。

数学家进一步认为,既然乘以-1会旋转180度,那么它在哪里只旋转90度(例如整数1)并下降?它[繁体:牠]的意义是什[拼音:shén]么?

进入新《pinyin:xīn》的二维复平面

这是19世纪数学史上非常重要的一步。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《pinyin:shì》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[繁:單]位线段称[繁体:稱]为虚单位I。因此,它具有以下特性:实数轴上的这一点并不奇怪,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(繁体:稱)为实部,如图1所示,2I为复数,1和2为实数,I为(繁体:爲)虚单位。这样一个复平面的几何表示如下图所示:

现在笛卡尔坐标[biāo]平面是[读:shì]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,每一个这样的点都应该被看作一个复数而不是一对实数。

澳门新葡京三个新的《pinyin:de》概念要知道:

复数的模(通常写为| Z |):模是它的长度R:从原点[拼音:diǎn]到Z点的距离

参数(通常写为Arg(Z)):参数φIt是复数与《繁:與》实轴的夹角

复数(繁:數)的共轭(通常写为´z):共轭是A-B I的形式

观(guān)察下图可以更好地理解以上三个概念:

复数《繁体:數》的运算

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复[fù]数的运算方式,例如,它(tā)可以成对相加,即两个复数的[拼音:de]实部和虚部可以分别相加,可视为平移运算。

复数也可以乘以若干个数,即《jí》放大或缩小模:

复数的乘法,如上所述,数字乘以I等于旋转[繁:轉]90°:

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Z1*Z2两个复数的乘法实际上是旋转[繁体:轉]和展开的两个变换,即两个复数乘以模(展开大小),如果你对图片中(拼音:zhōng)的每个点做复数变换,你可以得到各种有趣的平面变换图像。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(de)数学澳门银河公式欧拉公式

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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[繁体:麼]这个点所代表的复数是什么?我(练:wǒ)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[繁:錶]示复数

z=x iy=R cos(θ)I R sin(θ)。

特别《澳门新葡京繁:彆》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(读:shì)数(繁体:數)学家欧拉给出了著名的欧拉公式,它适(繁体:適)用于所有实数θ:

特别是当θ=π时(繁:時),欧拉公式的特殊形式被评为数学上最美的公式:

这个简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),e(描述变化率的自然指数),π和I(虚数的基本单位)

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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(特别是当[繁:當]复杂平面的旋转角度为180°,点落在(读:zài)-1时),相信您会理解上面的欧拉方程:

参考资{pinyin:zī}料:

阿德里安·本纳,普(练:pǔ)林斯顿微积《繁体:積》分读本(修订(繁体:訂)版)https://betterexplained.com/articles/a-visual-intential-guide-to-imaginal-numbers/

维基(读:jī)百科

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