Определение. Два комплексных числа, имеющие одну и ту же действительную часть и взаимно противоположные коэффициенты мнимых частей, называются взаимно) сопряженными.
Для любого комплексного числа z существует одно и только одно сопряженное с ним комплексное число, которое обозначается . Если
, то
. Очевидно,
тогда и только тогда, когда z — действительное число.
Отметим, что сумма и произведение двух сопряженных комплексных чисел являются действительными числами:
Ранее было выведено правило деления комплексных чисел. Это правило можно проще получить с помощью сопряженных комплексных чисел.
Умножим числитель и знаменатель дроби — на число комплексно сопряженное со знаменателем. Выполнив действия и отделив действительную часть от мнимой, получаем:
Этот результат совпадает с формулой, полученной в п. 6.
Эту формулу можно не запоминать, а только помнить, что при делении надо числитель и знаменатель дроби умножить на число, комплексно сопряженное со знаменателем.
Теорема 1. Число, сопряженное с суммой или произведением комплексных чисел, есть сумма или соответственно произведение чисел, сопряженных данным комплексным числам:
Доказательство. Пусть . Тогда
. Имеем:
Точно так же
Эта теорема показывает, что, поставив в соответствие каждому комплексному числу сопряженное с ним число, мы получили взаимно однозначное отображение поля комплексных чисел К на это же поле при котором сохраняются операции сложения и умножения.
Из теоремы 1 непосредственно вытекает следующее
Следствие 1. Число, сопряженное (натуральной) степени комплексного числа, равно той же степени числа, сопряженного данному:
Далее, если нам дан многочлен
коэффициенты которого — комплексные числа, то, заменив каждый коэффициент сопряженным ему комплексным числом
мы получим новый многочлен, который обозначим через
Если теперь в полученном многочлене произвольное значение переменной заменить сопряженным ему значением
то в силу доказанной выше теоремы и следствия I полученное значение многочлена
будет комплексным числом, сопряженным с исходным значением многочлена
Если, в частности, все коэффициенты многочлена
действительные числа, то
один и тот же многочлен, и формула (3) дает:
Таким образом, мы получили
Следствие 2. При замене в многочлене с действительными коэффициентами произвольного значения аргумента сопряженным ему числом значение многочлена также заменяется сопряженным ему числом.
30. Комплексным числом называется число вида
, где
и
– действительные числа,
– так называемая мнимая единица. Число
называется действительной частью (
) комплексного числа
, число
называется мнимой частью (
) комплексного числа
.
– это ЕДИНОЕ ЧИСЛО, а не сложение. Действительную и мнимую части комплексного числа, в принципе, можно переставить местами:
или переставить мнимую единицу:
– от этого комплексное число не изменится. Но стандартно комплексное число принято записывать именно в таком порядке:
Чтобы всё было понятнее, сразу приведу геометрическую интерпретацию. Комплексные числа изображаются на комплексной плоскости:
Как упоминалось выше, буквой принято обозначать множество действительных чисел. Множество же комплексных чисел принято обозначать «жирной» или утолщенной буквой
. Поэтому на чертеже следует поставить букву
, обозначая тот факт, что у нас комплексная плоскость.
Комплексная плоскость состоит из двух осей: – действительная ось
– мнимая ось
Правила оформления чертежа практически такие же, как и для чертежа в декартовой системе координат (см. Графики и свойства элементарных функций). По осям нужно задать размерность, отмечаем:
ноль .
единицу по действительной оси .
мнимую единицу по мнимой оси.
Не нужно проставлять все значения: …–3, –2, –1, 0, 1, 2, 3,… и .
Да чего тут мелочиться, рассмотрим чисел десять.
Построим на комплексной плоскости следующие комплексные числа:,
,
,
,
,
,
,
По какому принципу отмечены числа на комплексной плоскости, думаю, очевидно – комплексные числа отмечают точно так же, как мы отмечали точки еще в 5-6 классе на уроках геометрии.
Рассмотрим следующие комплексные числа: ,
,
. Вы скажете, да это же обыкновенные действительные числа! И будете почти правы. Действительные числа – это частный случай комплексных чисел. Действительная ось
обозначает в точности множество действительных чисел
, то есть на оси
сидят все наши «обычные» числа. Более строго утверждение можно сформулировать так: Множество действительных чисел
является подмножеством множества комплексных чисел
.
Числа ,
,
– это комплексные числа с нулевой мнимой частью.
Числа ,
,
– это, наоборот, чисто мнимые числа, т.е. числа с нулевой действительной частью. Они располагаются строго на мнимой оси
.
В числах ,
,
,
и действительная и мнимая части не равны нулю. Такие числа тоже обозначаются точками на комплексной плоскости, при этом, к ним принято проводить радиус-векторы из начала координат (обозначены красным цветом на чертеже). Радиус-векторы к числам, которые располагаются на осях, обычно не чертят, потому что они сливаются с осями.
![Анастасия](/wp-content/uploads/2023/11/expert.webp)