
【計】 complex arithmetic
complex number; plural; pluralism; plurality
【計】 complex number
【經】 complex number
arithmetic
【計】 arithmetic expression
複數算術(Complex Arithmetic)指對複數進行的數學運算,包括加法、減法、乘法、除法和模運算等。複數由實部(Real Part)和虛部(Imaginary Part)構成,标準形式為 ( a + bi ),其中 ( a ) 和 ( b ) 為實數,( i ) 是虛數單位(滿足 ( i = -1 ))。
複數定義(Complex Number)
複數擴展了實數集,引入虛數單位 ( i ) 表示 (sqrt{-1})。例如,( 3 + 4i ) 的實部為 3,虛部為 4。
來源:《數學分析教程》(高等教育出版社)
複平面(Complex Plane)
複數可表示為複平面上的點,橫軸為實部,縱軸為虛部。例如,複數 ( 1 + i ) 對應坐标 (1,1)。
來源:《工程數學基礎教程》(清華大學出版社)
加法/減法
實部與實部相加減,虛部與虛部相加減:
[ (a + bi) pm (c + di) = (a pm c) + (b pm d)i ]
例:( (2+3i) + (1-5i) = 3 - 2i )
乘法
遵循分配律并應用 ( i = -1 ):
[ (a + bi)(c + di) = (ac - bd) + (ad + bc)i ]
例:( (1+i)(2-i) = 1cdot2 + 1cdot(-i) + icdot2 + icdot(-i) = 3 + i )
除法
需将分母實數化(乘以共轭複數):
[ frac{a+bi}{c+di} = frac{(a+bi)(c-di)}{c+d} = frac{(ac+bd) + (bc-ad)i}{c+d} ]
例:( frac{1+i}{1-i} = frac{(1+i)}{1+(-1)} = i )
模與幅角(Modulus & Argument)
複數 ( z = a + bi ) 的模為 ( |z| = sqrt{a+b} ),幅角 ( theta = arctan(b/a) ) 表示複平面中的向量方向。
來源:《複變函數與積分變換》(科學出版社)
工程與物理應用
複數廣泛用于交流電路分析(阻抗計算)、信號處理(傅裡葉變換)及量子力學(波函數描述)。
來源:《電磁場與電磁波》(電子工業出版社)
來源:《高等代數》(北京大學出版社)
複數算術是數學中研究複數及其基本運算規則的分支。以下從定義、運算規則和應用三個方面詳細解釋:
複數是由實數和虛數構成的數,形如 ( z = a + bi ),其中:
複數算術包括以下基本運算:
加減法
實部與實部相加減,虛部與虛部相加減。例如:
[
(3+2i) + (5-4i) = 8-2i
]。
乘法
通過分配律展開,利用 ( i = -1 ) 化簡。例如:
[
(2+3i)(4-5i) = 8-10i+12i-15i = 23+2i
]。
除法
通過乘以分母的共轭複數實現。例如:
[
frac{3+4i}{2-3i} = frac{(3+4i)(2+3i)}{(2) + (3)} = -frac{6}{13} + frac{17}{13}i
]。
運算律
複數滿足交換律、結合律、分配律等基本運算律。
複數算術擴展了實數運算體系,通過引入虛數單位 ( i ),解決了實數域中無法處理的方程問題,并在工程、物理等領域有廣泛應用。
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