复数集C={a+bi∣a,b∈R}这里i=−1
复平面:两条垂直且原点重合的数轴,交点为原点。一般水平方向是实轴,竖直方向是虚轴。坐标为(a,b)的点,表示
a+bi∈C
定义
a2+b2为
z=a+bi∈C的模(长),记作
∣z∣
定义复数在平面上对应的点与原点连线和宾轴正半轴夹角为z的幅角,记作
arg(z)
两个复数相乘,模长如何变化?
z1=a1+b1i,z2=a2+b2i(a1,a2,b1,b2∈R)
∣z1∣=a12+b12,∣z2∣=a22+b22
z1z2=(a1+b1i)(a2+b2i)=a1a2+a1b2i+a2b1i+b1b2i2
∣z1z2∣=(a1a2−b1b2)2+(a1b2+a2b1)2=a12a22−2a1a2b1b2+b12b22+2a1a2b1b2+a22b12=(a12+b12)⋅(a22+b22)=∣z1∣⋅∣z2∣
arg(z1z2)=arg(z1)+arg(z2)
我们知道
e0=1,这里
e=limn→∞(1+n1)≈2.71828
我们令
eθi为模长为1,幅角为
θ的复数
则
e2πi=(eπi)2=(−1)2=1
eθi=−1,e2πi=i,eθ1i⋅eθ2i=e(θ1+θ2)i
模长为
r,幅角为
θ⋅reiθ
z1=r1eiθ1,z2=r2eiθ2
z1⋅z2=r1eiθ1⋅r2eiθ2=r1r2⋅ei(θ1+θ2)
考虑模长为1的复数:
哪些复数模长为1?
1,i,−1,−i,eiθ
x2+1=0,x=±i
x2=1,x=±1
在C上:x=1,ω,ω2(三次单位根)
-
∣x3∣=1→∣x∣3=1→∣x∣=1
-
3arg(x)=arg(x3)=0°或360°或720°
arg(x)=0°或120°或240°
x3−1=(x−1)(x2+x+1)=(x−1)(x−ω)(x−ω2)
x2+x+1=(x−ω)(x−ω2)=0
x2+x+1=0→x2+x+41=−43→(x+21)2=−43→x+21=±23i→x=−21±23i
(−21+23i)2=(−21)2+2⋅(−21)⋅23i+(23i)2=41−23i−43=−21−23i
(ω2)2=ω4=ω3⋅ω=1⋅ω=ω
虚根成对原理
设P(x)∈R[x]
若z=a+bi(b=0)是P(x)的根,则zˉ=a−bi也是P(x)的根
x±y=x±y
xy=x⋅y,xn=xn
P(x)=P(x)
例:
ax2+bx+c=a⋅x2+b⋅x+c
=ax2+bx+c=ax2+bx+c
若P(z)=0,则P(z)=P(x)=0=0