Matemáticas hiperconcisas D5: Números complejos

Jan 30 2023
Las coordenadas polares (r, θ) = (magnitud, ángulo en sentido antihorario con cartesiano (1, 0)) se pueden utilizar para realizar un seguimiento de los ángulos entre varios vectores en dos dimensiones. Se relacionan con las coordenadas cartesianas (x, y) a través de las ecuaciones x = r⦁cos(θ) y y = r⦁sin(θ) ((−r, θ) se refiere al punto (r, θ + τ/2 ), y si k es cualquier número entero, (r, θ + k⦁τ) se refiere al punto (r, θ)).

Las coordenadas polares (r, θ) = (magnitud, ángulo en sentido antihorario con cartesiano (1, 0)) se pueden utilizar para realizar un seguimiento de los ángulos entre varios vectores en dos dimensiones. Se relacionan con las coordenadas cartesianas (x, y) a través de las ecuaciones x = r⦁cos(θ) y y = r⦁sin(θ) ((−r, θ) se refiere al punto (r, θ + τ/2 ), y si k es cualquier número entero, (r, θ + k⦁τ) se refiere al punto (r, θ)). Resolviendo para r y θ, r² = x² + y² y

Por ejemplo,

Todos los gráficos aquí fueron hechos usando Geogebra (ligeramente modificado), bajo CC BY-SA 3.0

Multiplicar un número (un vector dimensional) por −1 lo rota τ/2 radianes alrededor de 0 (en un espacio dimensional). Se puede definir un nuevo tipo de número (i) tal que al multiplicar un número por i lo rota τ/4 radianes alrededor de 0 (en el plano complejo); cualquier número en la forma x + i⦁y, donde tanto x como y son números reales (cualquier número que pueda definirse como el límite de una expresión decimal) e i² = −1 se conoce como número complejo. El plano complejo es el espacio bidimensional que contiene todos los números complejos.

Si z es cualquier número complejo (e es una constante definida con cálculo),

Esta propiedad se puede probar con la serie de Taylor

Por ejemplo,

Estoy usando arctan(z) para representar un inverso general de tangente aquí.

Al usar las propiedades de las "funciones" inversas con números complejos, ya no puede ignorar las otras ramas:

Solo se garantiza que las propiedades funcionen para un conjunto de valores k.

Teorema fundamental del álgebra: si cada aₖ y bₖ es un número complejo que no depende de z (algunos pueden ser iguales), entonces