複數是 域
,是 形如
的數字,其中
和
是 實數,而 i 是 虛數單位,等於 平方根
,
。當使用單個字母
表示複數時,有時稱為“附標”。在分量表示法中,
可以寫成
。域 複數包括 域 實數 作為 子域。
複數集在 Wolfram 語言 中實現為Complexes。數字
然後可以被測試以檢視它是否是複數,使用命令Element[x,Complexes],並且作為複數的表示式具有Head的Complex.
複數是有用的抽象量,可以用於計算併產生物理上有意義的解。然而,認識到這一事實是數學家們花了很長時間才接受的。例如,約翰·沃利斯寫道:“這些虛數(通常被稱為)從負平方的假定根(當它們發生時)被認為意味著所提出的情況是不可能的”(Wells 1986,第 22 頁)。
透過 尤拉公式,複數
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(1)
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可以寫成“相量”形式
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(2)
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這裡,
被稱為 複數模(或有時稱為複數範數),而
被稱為 複數輻角 或 相位。上面的圖顯示了所謂的 阿根圖,表示點
,其中虛線圓表示 複數模
的
,角度
表示其 複數輻角。從歷史上看,複數作為平面中一個點的幾何表示非常重要,因為它使複數的整個概念更容易接受。特別是,“虛數”部分地透過其視覺化而被接受。
與實數不同,複數沒有自然的排序,因此沒有複數值不等式的類似物。然而,當將它們視為 複平面 中的元素時,這個性質並不令人驚訝,因為平面中的點也缺乏自然的排序。
絕對平方
定義為
,其中
是 複共軛,並且輻角可以從下式計算
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(3)
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實部
和 虛部
由下式給出
棣莫弗恆等式 關聯了複數的 冪,對於實數
,透過
![z^n=|z|^n[cos(ntheta)+isin(ntheta)].](/images/equations/ComplexNumber/NumberedEquation4.svg) |
(8)
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複數
的 冪 到正整數指數
可以寫成閉合形式
![z^n=[x^n-(n; 2)x^(n-2)y^2+(n; 4)x^(n-4)y^4-...]
+i[(n; 1)x^(n-1)y-(n; 3)x^(n-3)y^3+...].](/images/equations/ComplexNumber/NumberedEquation5.svg) |
(9)
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前幾個顯式地是
(Abramowitz 和 Stegun 1972)。
複數加法
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(14)
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複數減法
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(15)
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複數乘法
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(16)
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和 複數除法
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(17)
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也可以為複數定義。複數也可以取複數冪。例如,複數指數運算 遵循
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(18)
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其中
是 複數輻角。
參見
絕對平方,
阿根圖,
複數輻角,
複數除法,
複數指數運算,
複數模,
複數乘法,
複平面,
複數減法,
i,
虛數,
相位,
相量,
實數,
超實數 在 課堂中探索此主題
使用 探索
參考文獻
Abramowitz, M. 和 Stegun, I. A. (編). Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover, pp. 16-17, 1972.Arfken, G. Mathematical Methods for Physicists, 3rd ed. Orlando, FL: Academic Press, pp. 353-357, 1985.Bold, B. "Complex Numbers." Ch. 3 in Famous Problems of Geometry and How to Solve Them. New York: Dover, pp. 19-27, 1982.Courant, R. 和 Robbins, H. "Complex Numbers." §2.5 in What Is Mathematics?: An Elementary Approach to Ideas and Methods, 2nd ed. Oxford, England: Oxford University Press, pp. 88-103, 1996.Ebbinghaus, H. D.; Hirzebruch, F.; Hermes, H.; Prestel, A; Koecher, M.; Mainzer, M.; 和 Remmert, R. Numbers. New York: Springer-Verlag, 1990.Krantz, S. G. "Complex Arithmetic." §1.1 in Handbook of Complex Variables. Boston, MA: Birkhäuser, pp. 1-7, 1999.Mazur, B. Imagining Numbers (Particularly the Square Root of Minus Fifteen). Farrar, Straus and Giroux, 2003.Morse, P. M. 和 Feshbach, H. "Complex Numbers and Variables." §4.1 in Methods of Theoretical Physics, Part I. New York: McGraw-Hill, pp. 349-356, 1953.Nahin, P. J. An Imaginary Tale: The Story of -1. Princeton, NJ: Princeton University Press, 2007.Press, W. H.; Flannery, B. P.; Teukolsky, S. A.; 和 Vetterling, W. T. "Complex Arithmetic." §5.4 in Numerical Recipes in FORTRAN: The Art of Scientific Computing, 2nd ed. Cambridge, England: Cambridge University Press, pp. 171-172, 1992.Wells, D. The Penguin Dictionary of Curious and Interesting Numbers. Middlesex, England: Penguin Books, pp. 21-23, 1986.Wolfram, S. A New Kind of Science. Champaign, IL: Wolfram Media, p. 1168, 2002.在 上被引用
複數
請引用本文為
Weisstein, Eric W. "複數。" 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/ComplexNumber.html
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