高中数学笔记-8-复数

第八课 复数

1. 复数的定义

  1. 复数集

    \C=\{a+bi\vert a,b\in\R\}

  2. 代数形式

    z=a+biz=a+bi

    • aa 称为实部 Re(z)=aRe(z)=a
    • bb 称为虚部 Im(z)=bIm(z)=b
    • ii 称为虚数单位 i2=−1i^2=-1
    • b=0b=0 为实数
    • b≠0b\neq 0 为虚数(a=0a=0 为纯虚数)
  3. 几何形式:复平面

    复数与复平面上的点、平面向量一一对应

  4. 模

    z=a+biz=a+bi

    ∣z∣=a2+b2\vert z\vert=\sqrt{a^2+b^2}

  5. 共轭复数

    实部相同,虚部互为相反数的复数互为共轭复数

    z=a+biz=a+bi

    z‾=a−bi\overline{z}=a-bi

  6. 共轭复数的性质

    ∣z∣=∣z‾∣\vert z\vert=\vert\overline{z}\vert

    z+z‾=2az+\overline{z}=2a

    z−z‾=2biz-\overline{z}=2bi

    z⋅z‾=a2+b2=∣z∣2∈Rz\cdot\overline{z}=a^2+b^2=\vert z\vert^2\in\R

    z1+z2‾=z1‾+z2‾\overline{z_1+z_2}=\overline{z_1}+\overline{z_2}

    z1−z2‾=z1‾−z2‾\overline{z_1-z_2}=\overline{z_1}-\overline{z_2}

    (z1z2)‾=z1‾z2‾\overline{(\dfrac{z_1}{z_2})}=\dfrac{\overline{z_1}}{\overline{z_2}}

2. 复数的代数运算

设 z1=a+biz_1=a+bi,z2=c+diz_2=c+di

  1. 加法

    z1+z2=a+c+(b+d)iz_1+z_2=a+c+(b+d)i

  2. 减法

    z1−z2=a−c+(b−d)iz_1-z_2=a-c+(b-d)i

  3. 数乘

    λz1=λa+λbi\lambda z_1=\lambda a+\lambda bi

  4. 乘法

    z1z2=ac−bd+(ad+bc)iz_1z_2=ac-bd+(ad+bc)i

  5. 除法

    z1z2=(a+bi)(c−di)(c+di)(c−di)\dfrac{z_1}{z_2}=\dfrac{(a+bi)(c-di)}{(c+di)(c-di)}

3. 复数的三角表示

  1. 定义

    a=rcos⁡θa=r\cos\theta,b=rsin⁡θb=r\sin\theta,z=a+bi=r(cos⁡θ+isin⁡θ)z=a+bi=r(\cos\theta+i\sin\theta)

    θ\theta 是幅角(不唯一),θ∈[0,2π)\theta\in[0,2\pi) 的幅角,称为幅角的主值,记 arg⁡z∈[0,2π)\arg z\in[0,2\pi)

    rr 是模长,r=a2+b2r=\sqrt{a^2+b^2}

  2. 乘法

    z1z2=r1r2[cos⁡(θ1+θ2)+isin⁡(θ1+θ2)]z_1z_2=r_1r_2[\cos(\theta_1+\theta_2)+i\sin(\theta_1+\theta_2)]

    模长相乘,幅角相加

  3. 除法

    z1z2=r1r2[cos⁡(θ1−θ2)+isin⁡(θ1−θ2)]\dfrac{z_1}{z_2}=\dfrac{r_1}{r_2}[\cos(\theta_1-\theta_2)+i\sin(\theta_1-\theta_2)]

    模长相除,幅角相减

  4. 模的性质

    ∣z1⋅z2∣=∣z1∣∣z2∣\vert z_1\cdot z_2\vert=\vert z_1\vert\vert z_2\vert

    ∣z1z2∣=∣z1∣∣z2∣\vert\dfrac{z_1}{z_2}\vert=\dfrac{\vert z_1\vert}{\vert z_2\vert}

    推广:∣z∣n=∣zn∣\vert z\vert^n=\vert z^n\vert


高中数学笔记-8-复数
https://shicj.pages.dev/2024/12/15/高中数学笔记-8-复数/
作者
shicj
发布于
2024年12月15日
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