3. prednáška. Komplexné čísla

Σχετικά έγγραφα
Matematika Funkcia viac premenných, Parciálne derivácie

Polynómy, algebraické rovnice, korene a rozklad racionálnej funkcie. priesvitka 1

Komplexné čísla, Diskrétna Fourierova transformácia 1

Príklady na precvičovanie komplexné čísla, postupnosti a funkcie

Obvod a obsah štvoruholníka

Matematika prednáška 4 Postupnosti a rady 4.5 Funkcionálne rady - mocninové rady - Taylorov rad, MacLaurinov rad

Motivácia Denícia determinantu Výpo et determinantov Determinant sú inu matíc Vyuºitie determinantov. Determinanty. 14. decembra 2010.

ARMA modely čast 2: moving average modely (MA)

PREHĽAD ZÁKLADNÝCH VZORCOV A VZŤAHOV ZO STREDOŠKOLSKEJ MATEMATIKY. Pomôcka pre prípravný kurz

1. Limita, spojitost a diferenciálny počet funkcie jednej premennej

7. FUNKCIE POJEM FUNKCIE

Cvičenie č. 4,5 Limita funkcie

Algebraické štruktúry I algebraické štruktúry, grupa, základné vlastnosti grupy, morfizmy

Lineárna algebra I - pole skalárov, lineárny priestor, lineárna závislosť, dimenzia, podpriestor, suma podpriestorov, izomorfizmus

Tomáš Madaras Prvočísla

Regresná analýza x, x,..., x

6 Limita funkcie. 6.1 Myšlienka limity, interval bez bodu

Goniometrické substitúcie

ARMA modely čast 2: moving average modely (MA)

Integrovanie racionálnych funkcií

Goniometrické rovnice a nerovnice. Základné goniometrické rovnice

priradí skalár ( αβ, ) C sa nazýva skalárny súčin vtedy a len vtedy, ak platia tieto 4 axiómy:,

Matematika 2. časť: Analytická geometria

M6: Model Hydraulický systém dvoch zásobníkov kvapaliny s interakciou

Úvod do lineárnej algebry. Monika Molnárová Prednášky

Start. Vstup r. O = 2*π*r S = π*r*r. Vystup O, S. Stop. Start. Vstup P, C V = P*C*1,19. Vystup V. Stop

Ján Buša Štefan Schrötter

1. písomná práca z matematiky Skupina A

Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ M A T E M A T I K A

x x x2 n

6. Mocniny a odmocniny

VLASTNÉ ČÍSLA A JORDANOV KANONICKÝ TVAR. Michal Zajac. 3 T b 1 = T b 2 = = = 2b

1.4 Rovnice, nerovnice a ich sústavy

Deliteľnosť a znaky deliteľnosti

Analýza vlastností funkcií mierky a waveletov v ortogonálnom prípade. - funkcia mierky a wavelet spĺňajúca relácie zmeny rozlíšenia

Ekvačná a kvantifikačná logika

2. prednáška. Teória množín I. množina operácie nad množinami množinová algebra mohutnosť a enumerácia karteziánsky súčin

1. Komplexné čísla. Doteraz ste pracovali s číslami, ktoré pochádzali z nasledovných množín:

ALGEBRA. Číselné množiny a operácie s nimi. Úprava algebrických výrazov

Súčtové vzorce. cos (α + β) = cos α.cos β sin α.sin β cos (α β) = cos α.cos β + sin α.sin β. tg (α β) = cotg (α β) =.

Funkcie komplexnej premennej

Matematika 2. časť: Funkcia viac premenných Letný semester 2013/2014

Obsah. 1.1 Reálne čísla a ich základné vlastnosti Komplexné čísla... 8

TREDNÁ ODBORNÁ ŠKOLA STRÁŽSKE PRACOVNÝ ZOŠIT. k predmetu Matematika pre

STRIEDAVÝ PRÚD - PRÍKLADY

Úvod 2 Predhovor... 2 Sylaby a literatúra... 2 Označenia... 2

7 Derivácia funkcie. 7.1 Motivácia k derivácii

Vektorový priestor V : Množina prvkov (vektory), na ktorej je definované ich sčítanie a ich

FUNKCIE N REÁLNYCH PREMENNÝCH

Základné vzťahy medzi hodnotami goniometrických funkcií

Reálna funkcia reálnej premennej

Priamkové plochy. Ak každým bodom plochy Φ prechádza aspoň jedna priamka, ktorá (celá) na nej leží potom plocha Φ je priamková. Santiago Calatrava

Riešenie sústavy lineárnych rovníc. Priame metódy.

Numerické metódy Učebný text pre bakalárske štúdium

Definícia parciálna derivácia funkcie podľa premennej x. Definícia parciálna derivácia funkcie podľa premennej y. Ak existuje limita.

UNIVERZITA KOMENSKÉHO V BRATISLAVE FAKULTA MATEMATIKY, FYZIKY A INFORMATIKY TEÓRIA FOURIEROVÝCH RADOV

4 Reálna funkcia reálnej premennej a jej vlastnosti

24. Základné spôsoby zobrazovania priestoru do roviny

STREDOŠKOLSKÁ MATEMATIKA

3. Striedavé prúdy. Sínusoida

Prechod z 2D do 3D. Martin Florek 3. marca 2009

Príklady na precvičovanie číselné rady a kritériá ich konvergencie a divergencie

XVIII. ročník BRKOS 2011/2012. Pomocný text. Kde by bola matematika bez čísel? Čísla predstavujú jednu z prvých abstrakcií, ktorú

Obyčajné diferenciálne rovnice

Návrh vzduchotesnosti pre detaily napojení

Signály operácie (OPAKOVANIE) Základné operácie: +, -, *, /,,, urychlenie, spomalenie, posun signalov, otočenie signálov... Pokročilé operácie

ibemo Kazakhstan Republic of Kazakhstan, West Kazakhstan Oblast, Aksai, Pramzone, BKKS office complex Phone: ; Fax:

MONITOR 9 (2007) riešenia úloh testu z matematiky

19 ΙΑΦΟΡΕΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ

1 Polynómy a racionálne funkcie Základy Polynómy Cvičenia Racionálne funkcie... 17

4. Výrokové funkcie (formy), ich definičný obor a obor pravdivosti

Kontrolné otázky na kvíz z jednotiek fyzikálnych veličín. Upozornenie: Umiestnenie správnej a nesprávnych odpovedí sa môže v teste meniť.

p(α 1 ) = u 1. p(α n ) = u n. Definícia (modulárna reprezentácia polynómu). Zobrazenie

TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACH STROJNÍCKA FAKULTA MATEMATIKA 1. Funkcia jednej premennej a jej diferenciálny počet

Prednáška Fourierove rady. Matematická analýza pre fyzikov IV. Jozef Kise lák

MATEMATICKÁ ANALÝZA 1

KATEDRA DOPRAVNEJ A MANIPULAČNEJ TECHNIKY Strojnícka fakulta, Žilinská Univerzita

3. kapitola. Axiomatická formulácia modálnej logiky Vzťah medzi syntaxou a sémantikou. priesvitka 1

Goniometrické rovnice riešené substitúciou

1 Úvod Predhovor Sylaby a literatúra Základné označenia... 3

Polynómy. Hornerova schéma. Algebrické rovnice

1 Koeficient kovariancie

Numerická lineárna algebra. Zobrazenie

Logaritmus operácie s logaritmami, dekadický a prirodzený logaritmus

d) Rovnici < 0 nevyhovuje žiadne prirodzené íslo.

Postupnosti. Definícia :

Fakulta matematiky, fyziky a informatiky. Univerzita Komenského. Contents I. Úvod do problematiky numeriky 2

Funkcie - základné pojmy

KOMUTATIVNI I ASOCIJATIVNI GRUPOIDI. NEUTRALNI ELEMENT GRUPOIDA.

Motivácia pojmu derivácia

1 Prevod miestneho stredného slnečného času LMT 1 na iný miestny stredný slnečný čas LMT 2

Limity okolo nás. T (konečná) = 0, U (konečná) = mgr, max. max

FUNKCIE. Funkcia základné pojmy. Graf funkcie

NUMERICKÁ MATEMATIKA. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/ Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ. Fakulta elektrotechniky a informatiky

9. kapitola Boolove funkcie a logické obvody

Mocniny : 1. časť. A forma. B forma. 1. Kontrolná práca z matematiky 8. ročník

Moto armonico: T : periodo, ω = pulsazione A: ampiezza, φ : fase

Cieľom cvičenia je zvládnuť riešenie diferenciálnych rovníc pomocou Laplaceovej transformácie,

Gramatická indukcia a jej využitie

Katedra informatiky Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave ÚVOD DO DISKRÉTNYCH ŠTRUKTÚR.

Transcript:

3. predáška Komplexé čísla

Úvodé pozámky Vieme, že existujú také kvadratické rovice, ktoré emajú riešeie v obore reálych čísel. Študujme kvadratickú rovicu x x + 5 = 0 Použitím štadardej formule pre výpočet koreňov kvadra-tickej rovice dostaeme a f x, = ± 4 = ± 4 = ± Hovoríme, že táto rovica emá riešeie v obore reálych čísel. Zavedieme ové "číslo" i (imagiára jedotka), ktoré vyhovuje podmieke i = i = Riešeie kvadratickej rovice má potom tvar x, = ± i Čísla tohto tvaru budeme azývať komplexé. Kvadratická rovica má vždy riešeie v obore komplexých čísel.

Základé vlastosti komplexých čísel Nech komplexé číslo má tvar z = x + iy kde i je imagiára jedotka vyhovujúca podmieke i =-. Číslo x je reála časť komplexého čísla a y je imagiára časť komplexého čísla af af Re z = x, Re z = y Komplexé číslo je graficky zázoreé v Gaussovej rovie Mociy imagiárej jedotky i 0 3 4 5 i =, i = i, i =, i = i, i =, i = i,... i i 3 i = = = i, i = =, i = = = i,... 3 i i i i i i i 3

Operácie ad komplexými číslami () Absolúta hodota komplexého čísla z=x+iy je ezáporé reále číslo určeé vzťahom z = x + y V Gaussovej rovie absolúta hodota je vzdialeosť medzi bodom-číslom a počiatkom súradicového systému. () Komplexe združeé číslo ku komplexému číslu z=x+iy je určeé vzťahom z = x iy Pre absolútu hodotu komplexého čísla z=x+iy potom platí z = zz z = zz 4

(3) Dve komplexé čísla z =x +iy a z =x +iy sa rovajú vtedy a le vtedy ak sa rovajú ich reále časti a imagiáre časti z = z x = x y = y (4) Komplexé číslo z=x+iy je súčtom komplexých čísel z =x +iy a z =x +iy a f a f z = z + z z = x + x + i y + y (5) Komplexé číslo z=x+iy je súčiom reáleho čísla α a komplexého čísla z'=x'+iy' a f z = αz z = α x + iy = αx + iαy (6) Komplexé číslo z=x+iy je súčiom komplexých čísel z =x +iy a z =x +iy a fa f a f z = z z = x + iy x + iy = x x y y + i x y + x y 5

(7) Komplexé číslo z=x+iy je podielom komplexých čísel z =x +iy a z =x +iy z z = = z x x + iy + iy = x x + iy + iy x x iy iy = x x x + y y + y + i y x x x y + y Pozameajme, že podiel je defiovaý le pre z >0. (8) Odmocia z komplexého čísla z=x+iy je určeá vzťahom Predpokladajme, že odmocia potom musí platiť z = ± HG x + x + y y + x + x + y z má tvar e j z = a + ib c h a f z = z a + ib = x + iy a b + iab = x + iy Z podmieky rovosti dvoch komplexých čísel dostaeme dve rovice pre "ezáme a a b a b = x ab = y Z druhej rovice dostaeme b=y/(a), dosadeím tohto vzťahu do prvej rovice a vyásobeím a I KJ i 6

dostaeme bikvadratickú rovicu pre a 4 a a x y = 0 4 Riešeím tejto rovice zistíme, že a môže mať tieto dve hodoty x + x + y a = ± Dosadeím tohto výsledku do vzťahu b=y/(a) dostaeme ± y b = x + x + y e (9) Operácia komplexého združeia a algebraické operácie defiovaé ad komplexými číslami vyhovujú týmto vzťahom z = z, αz = αz z + z = x, z z = iy, zz = x + y af a f a f a f, a f z z z z cz h af =, = z I HG z KJ z b g = pre z > 0 z z z + z = z + z z z = z z j 7

(0) Operácia absolútej hodoty vyhovuje týmto vzťahom z z z = z = z = zz z z = z z, = pre z > z z b g 0 z z z + z z + z 8

Goiometrický tvar komplexého čísla Majme komplexé číslo z=x+iy Goiometrický tvar komplexého čísla a x = z cos ϕ, y = z siϕ pre 0 ϕ < π a b z = x + iy = z cosϕ + i siϕ f a f a fg = z cos ϕ + kπ + i si ϕ + kπ f 9

Príklad. Vyjadrite v goiometrickom tvare čísla, i, - a -i Absolúte hodoty všetkých štyroch čísel sú a f a f I I K + H + K a f a f I K + H + = cos 0 + kπ + i si 0 + kπ = H + π π i cos kπ i si kπ = cos π + kπ + i si π + kπ = H + 3π 3π i cos kπ i si kπ I K 0

Násobeie komplexých čísel v goiometrickom tvare Majme komplexé čísla z a z v goiometrickom tvare a a z = z cosϕ + i siϕ z = z cosϕ + i siϕ Použitím štadardých súčtových vzorcov pre fukcie si a cos dostaeme vzťah pre súči komplexých čísel v goiometrickom tvare b f f a f a fg z z = z z cos ϕ + ϕ + i si ϕ + ϕ

Podiel dvoch komplexých čísel v goiometrickom tvare z z zb = cos ϕ ϕ + i si ϕ ϕ z a f a fg Umocňovaie komplexého čísla v goiometrickom tvare Majme komplexé číslo a f z = z cosϕ + i siϕ -tá mocia komplexého čísla z má tvar (Moivrova veta) b a f a fg z = z cos ϕ + i si ϕ

-tá odmocia komplexého čísla z má tvar Odmocňovaie komplexého čísla v goiometrickom tvare HG H I K + + H ϕ + kπ ϕ kπ z = z cos i si I K I K J pre k=0,,...,-. Príklad. Vypočítajte (+i) 0 3

+ = H + π π i cos i si 4 4 Použitím Moivrovej vety pre daú mociu komplexého čísla dostaeme a f I I 0 0 + i = c h H π 0 0 4K + i H π cos si 4K HG I K J = b a f a fg b a f a fg b af afg a f 0 = cos 5π + i si 5π = 0 = cos 4π + π + i si 4π + π = 0 = cos π + i si π = = + 0 = 0 0 I K 4

Príklad. Vypočítajte druhú odmociu i. Pre druhú odmociu komplexého čísla z = x + iy existuje explicitý výraz z = ± Dosadeím x=0 a y= dostaeme HG x + x + y y + x + x + y e j = ± H + i i Rovaký výraz musíme dostať aj použitím všeobecého vzťahu pre -tú odmociu komplexého čísla v goiometrickom tvare k k z = z HG + I H K i + + II ϕ π ϕ π cos sih K K J Goiometrický tvar imagiárej jedotky i je i = H πi I cos K + i si H π K I K I KJ i 5

a f HG I K J a f = af a f π + kπ π + kπ i = cos i si k 0, HG I K J + π π i cos i si i k 0 4 4 c h = = + = + 5π 5π i cos i si i k 4 4 c h = = + = 6

Riešeie biomickej rovice x + a = 0 kde a je reále číslo. Riešeie môžeme písať v tvare a f x = a Odmocia sa bude počítať pomocou všeobecého vzťahu pre výpočet -tej odmociy komplexého čísla Uhol ϕ je určeý vzťahom HG H I K + + H ϕ + kπ ϕ kπ z = z cos i si I K I K J 7

ϕ R S a f a f = 0 pre a < 0 Tπ pre a > 0 () a<0 a f I a = a k k H π + i π K a f cos si k = 0,,..., () a>0 HG I K J = a f a f a f k + k + a = a π a f + i π cos si k 0,,..., 8

Príklad. Riešte biomickú rovicu x 4 +=0 Požitím všeobecého výrazu pre riešeie biomickej rovice pre a= a =4 dostaeme a f a f a f 4 k + π k + π a f = cos + i si k = 0,,, 3 4 4 Dosadeím do tejto formule dostaeme da f i 4 π π = x = cos + i si = + i k = 0 4 4 da fi x i i k 4 3π 3π = = cos + si = + = 4 4 da fi x i i k 4 5π 5π = 3 = cos + si = = 4 4 da fi x i i k 4 7π 7π = 4 = cos + si = = 3 4 4 9

Expoeciály tvar komplexého čísla Eulerova formula e iϕ = cosϕ + i si ϕ kde ϕ je reále číslo. Dôkaz Eulerovej formule bude môcť byť vykoaý a záver letého semestra pomocou Taylorovho rozvoja fukcií si x a cos x. Pomocou tejto formule môže byť prepísaý goiometrický tvar komplexého čísla do tzv. expoeciáleho tvaru z = z e i ϕ Pomocou tejto formule sa jedoducho dokáže Moivrova veta. 0

Príklad. Vypočítajte i i. Expociály tvar imagiáreh jedotky i je i = e i π Ak takto určeú imagiáru jedotku i formále umiocíme a imagiáru jedotku i dostaeme i i i i = H G π I K J π = = π i e e e