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Numeri complessi

Si introduce un oggetto i: unità immaginaria con condizione i2 = -1

z = a + bi, a, b ∈ℝ

z̅ = a + bi, a, b ∈ℝ

a = Re z = parte reale di z

b = Im z = parte immaginaria

Esempio

Re (3 - 4i) = 3

Re (2i) = 0

Im (3 - 4i) = -4

Im (8) = 0

Proprietà

  1. (a + bi) + (c + di) = (a + c) + (b + d)i
  2. (a + bi) · (c + di) = (ac - bd) + (ad + bc)i

dim(a + bi)(c + di) = ac + adi + bci + bd(i2) == ac + adi + bci - bd == (ac - bd) + (ad + bc)i

Frazione tra numeri immaginari

  1. z = 0 ⇔ Re z = 0 e Im z = 0
  2. z = w ⇔ Re z = Re w e Im z = Im w

Posto z = Re z + Im z

z ≠ 0

z = a + bi

Se suo reciproco

1/z = 1/2 = z/|z|2

dim: z̅ = z

1/z = 1/z

z = a + bi

1/2 = a/a2 + b2 - b/a2 + b2 i

num. complesso che, moltiplicato per 2, dà 1

Si introduce un oggetto i: unità immaginaria con condizione i2 = -1

z = a + bi, a, b ∈ ℝ

z̅ = a + bi, a, b ∈ ℝ

a = Re z = parte reale di z

b = Im z = parte immaginaria

Esempio

Re (3 - 4i) = 3

Im(3 - 4i) = -4

Re (2i) = 0

Im (8̅) = 0

Proprietà

  1. (a + bi) + (c + di) = (a + c) + (b + d)i
  2. (a + bi)(c + di) = (ac - bd) + (ad + bc)i

dim(a + bi)(c + di) = ac + adi + bci + bd(i2) == ac + adi + bci - bd == (ac - bd) + (ad + bc)i

Condizione tra numeri immaginari

  1. z = 0 ↔ Re z = 0 e Im z = 0
  2. z = w ↔ Re z = Re w e Im z = Im w

Due numeri sono = se hanno stessa parte reale e stessa immaginaria

Posto z = Re z + Im z

z ≠ 0

z = a + bi

E se suo reciproco

1/z = a/a2 + b2 + -b/a2 + b2 i

num. complesso che, moltiplicato per 2 di i.

1/2 = z̅/|z|2

dim: z̅ = 1/z * z = 1

z = a + bi

1/2 = (a + bi)(&LowBar;&LowBar;&LowBar;&LowBar;&LowBar;&LowBar;&LowBar;&LowBar;&LowBar;&LowBar;&LowBar;&LowBar;&LowBar;&LowBar;)(a/a2 + b2 + -b/a2 + b2 i)

Uso la proprietà: (a + bi)(c + di) = (ac - bd) + (ad + bc)i

OSS: le disequazioni tra numeri complessi non esistono.

Coniugato

Dato z = Re z + Im z

Coniugato è: z̅ = Re z - Im z

ES. z = 3 + 4i, z̅ = 3 - 4i

z = z̅ => ∂ = ∂̅

Proprietà

∀ z, w ∈ℂ

  • Re(z + w) = Re z + Re w
  • Im(z + w) = Im z + Im w
  • z̅̅ = z
  • Re z = Re z̅ ed Im z = -Im z̅
  • (z + w)̅ = z̅ + w̅
  • (z ⋅ w)̅ = z̅ ⋅ w̅
  • z = z̅ ∈ℝ => Im z = 0
  • Re z = (z + z̅)/2
  • Im z = (z - z̅)/2i

Dato: i = -i = (-1/2)(-z̅)

Modulo di un numero complesso

Dato z: Re z + i∙Im z

C → ℝ

|z| = √((Re z)2 + (Im z)2)

Esempio

Calcolare il modulo di 3 + 4i => |3 + 4i| = √32 + 42 = √25 = 5

Calcolare il modulo coniugato => |3 - 4i| = √32 + (-4i)2 = √25 = 5

Proprietà

∀ z, w ∈ℂ

  • |z| = |z̅| modulo valore assoluto
  • |Re z| ≤ |z| modulo valore assoluto
  • |Im z| ≤ |z| modulo
  • |z∙z̅| = |z|2 modulo

dim: (Re z + i∙Im z)∙(Re z - i∙Im z) == (Re z)2 - (Im z)2

  • Modulo |z∙z̅| = |z|∙|z̅| prodotto dei due moduli
  • Modulo |z + w| ≤ |z| + (|w|) somma dei due moduli
  • Disuguaglianza triangolare
  • Modulo |z| = √(Re z| + (Im z|)
  • Modulo |z| ≥ 0
  • Modulo |z| = 0 ⟺ z = 0

So che z = Re z + Im z i

z = ρ (cosθ + i senθ)

ρ2 = |z|

cosθ = Re z / |z|

senθ = Im z / |z|

Esercizi

Riscrivere in forma trigonometrica

z = 3 + √3 i

Soluzione

  1. Trovo il modulo

|z|2 = ((3)2 + (√3)2)2 = 9 + 3 = 12 → √z > √12 = 2√3

  1. Trovo parte reale ed immaginaria

Scrivo z come z / |z|

3 + √3 i = 2√3 (3/2√3 + √3/2√3 i) = 2√3 (√3/2 + 1/2 i)

Re z / |z|

Im z / |z|

Cerco un θ

cosθ = √3/2

sinθ = 1/2

θ = π/6

⇒ 2√3(cosπ/6 + i sinπ/6)

Esercizio: scrivere in forma trigonometrica

z = 4i

|z| = 4

cosθ = Re/|z| = 0

sinθ = Imm/|z| = 4/4 = 1

θ = π/2

z = 4(cosπ/2 + i sinπ/2)

z = 2 - 2i

|z| = ρ = √(22 + (-2)2) = 2√2

cosθ = Re/|z| = 2/2√2 = √2/2

sinθ = Imm/|z| = -2/2√2 = -√2/2

θ = -π/4

⇒ z = 2√2(cos(-π/4) + i sin(-π/4))

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I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher valeriatj di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Analisi matematica 1 e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Università degli Studi di Parma o del prof Mucci Domenico.
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