补充复数的基本知识:
1、虚数单位
由于在实数集R 内负数不能开平方,所以在实数集内方程012=+x 无解。
引入虚数,虚数单位符号为j ,并规定
(1) 它的平方等于-1,即12-=j ;
(2)j 可以和实数一起进行四则运算,原有的加、减运算规律仍然成立。
性质:j j =1;12-=j ;j j -=3;14=j
一般地,对于任意整数n ,有:
14=j n ;j j n =+14;124-=+j n ;j j n -=+34
2、复数集
定义:形如),(R b a bj a ∈+的数称为复数。
通常用大写拉丁字母Z 表示一个复数,即),(R b a bj
a Z ∈+= 其中 a 称为复数Z 的实部,a Z =)Re(;
b 称为复数Z 的虚部,b Z =)Im(;
举例:j 32+,j 51-+,j 3的实部、虚部?
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧≠=≠⎩⎨⎧=+)0a ()0a ()0b ()0b (非纯虚数纯虚数虚数无理数有理数实数复数bj a 3、复数的相等及共轭复数
定义:如果两个复数的实部相等,虚部也相等,则称这两个复数相等,即 d b c,a dj c ==⇔+=+bj a
定义:如果两个复数的实部相等,虚部互为相反数,则称这两个复数互为
共轭复数。
复数bj a Z +=的共轭复数记作bj a Z -=
例:3j 2j,1++的共轭复数
注:b a bj a bj a 22))((+=-+
4、复数的几何表示(复平面)
任何一个复数bj a +都可以由一对有序实数)b ,a (唯一确定;反之,任何一对有序实数)b ,a (都能唯一确定一个复数bj a +;因此,复数bj a Z +=与平面直角坐标系中的点)b ,a (Z 是一一对应关系。
于是,可以在平面直角坐标系中用横坐标为a ,纵坐标为b 的点)b ,a (Z 表示复数bj a Z +=。
用来表示复数的直角坐标平面称为复平面。
复数bj a Z +=与复平面上的点)b ,a (Z 是一一对应关系。
即
复数bj a Z +=↔点)b ,a (Z
矢量(或向量):既有大小又有方向。
矢量可以用带箭头的有向线段来表示,箭头的方向表示矢量的方向,线段的长度表示矢量的大小。
如下图所示:
相等矢量:大小相等且方向相同的矢量。
(1) 矢量的大小称为矢量的模;
矢量0Z 的模r 称为复数bj a Z +=的模,记作:Z 或bj a +即: b 22Z r +=+==a bj a
(2) 矢量的方向
以实轴的正半轴为始便,矢量所在的射线为终边的角θ,称为复数bj a Z +=的辐角。
非零复数的辐角有无穷多个值,他们彼此相差π2的整数倍。
通常适合于πθπ≤<-的辐角θ称为主辐角,θ值称为辐角的主值。
规定:要用主辐角表示复数bj a Z +=的辐角。
模和主辐角可以唯一确定一个非零复数。
⎪⎩
⎪⎨⎧+==b 22r b tan ααθ αθb a r c t a n = )sin (cos θθj r bj a Z +=+= r α
θ=c o s r
b
=θs i n 5、复数的指数形式
欧拉公式:θθθsin cos j e j +=
例如:3sin 3cos 3π
ππ
j e j += 对于任何一个复数:。