- •1.Понятие комплексного числа, его вещественная и мнимая часть
- •2.Модуль и аргумент комплексного числа.
- •3. Геометрическая модель
- •Тригонометрическая и показательная формы
- •4.Умножение комплексных чисел в тригонометрической форме
- •5. Сопряженное комплексное число
- •6.Определение матрицы над полем
- •Свойства обратной матрицы
- •13.Невырожденная матрица
- •14.Элементарные преобразования матрицы
- •15. Определение векторного пространства
- •16.Линейная выражаемость вектора, линейная оболочка системы векторов.
- •17.Подпространство
- •18.Линейно-зависимые и линейно-независимые системы векторов
- •Свойства
- •19.Базис системы векторов
- •20. Ранг системы векторов, размерность подпространства
- •21. Основные свойства базиса в конечномерном пространстве
- •22.Координаты вектора.
- •23. Формула преобразования координат вектора
- •24.Сумма и пересечение подпространств.
- •25Определение прямой суммы подпространств
- •27.Линейное преобразование над векторным пространством
- •28.Матрицы линейного преобразования
- •29.Изменение матрицы линейного преобразования при замене базиса
- •30.Собственные вектор и значения линейнго преобразования
- •40.Пространство линейных функционалов (сопряженное пространство).
- •Линейно-сопряжённое пространство — определение
- •Свойства
- •Обозначения
- •41.Определение преобразования, сопряженное к данному преобразованию
- •42.Матрица сопряженного преобразования.
- •43.Определение нормального преобразования.
- •44.Теорема о диагонализуемости нормального оператора.
- •45.Определение симметричных (эрмитовы) и кососимметричных (косоэрмитовых) преобразования.
- •Примеры
- •46.Канонический вид матрицы симметричного преобразования.
- •47.Определение ортогонального (унитарного) преобразования.
- •Свойства
- •Размерность два
- •48.Изометричные преобразования, их связь с унитарными (ортогональными).
- •49.Матрица перехода от одного ортонормированного базиса к другому.
- •51.Определение билинейной формы.
- •52.Матричное представление билинейной формы.
- •53.Определение квадратичной формы.
- •Определения
- •Связанные определения
- •Свойства
- •54.Нормальный вид квадратичной формы над полем действительных чисел.
- •55.Закон инерции квадратичных форм.
- •56.Положительно и неотрицательно определенные квадратичные формы над полем действительных чисел.
- •57.Критерий Сильвестра положительной определенности квадратичной формы.
1.Понятие комплексного числа, его вещественная и мнимая часть
Определение. Комплексным числом называется выражение вида a + bi, где a и b – произвольные вещественные числа, а i – специальный символ.
Вещественные числа а и b называют соответственно вещественной и мнимой частями комплексного числа z = a + bi. Комплексное число, у которого мнимая часть равна нулю, т. е. комплексное число вида a + 0i записывают в виде а и отождествляют с вещественным числом а. Обозначение: a = Re z, b = Im z.
Поле комплексных чисел можно понимать как расширение поля вещественных чисел, в котором многочлен z2 + 1 имеет корень.
2.Модуль и аргумент комплексного числа.
2. Модулем (абсолютной величиной) комплексного числа называется длина радиус-вектора соответствующей точки комплексной плоскости (или, что то же, расстояние между точкой комплексной плоскости, соответствующей этому числу, и началом координат).
Модуль комплексного числа z обозначается | z | и определяется выражением . Часто обозначается буквами или . Если z является вещественным числом, то | z | совпадает с абсолютной величиной этого вещественного числа.
Для любых имеют место следующие свойства модуля. :
1) , причём тогда и только тогда, когда ;;
2) (неравенство треугольника);
3) ;
4) .
Из третьего свойства следует , где . Данное свойство модуля вместе с первыми двумя свойствами вводят на множестве комплексных чисел структуру двумерного нормированного пространства над полем .
5) Для пары комплексных чисел z1 и z2 модуль их разности | z1 − z2 | равен расстоянию между соответствующими точками комплексной плоскости.
Угол (в радианах) радиус-вектора точки, соответствующей числу z, называется аргументом числа z и обозначается .
-
Из этого определения следует, что ; ; .
-
Для комплексного нуля значение аргумента не определено, для ненулевого числа z аргумент определяется с точностью до 2kπ, где k — любое целое число.
-
Главным значением аргумента называется такое значение , что . Часто главное значение обозначается . Главное значение аргумента обратного числа отличается знаком от аргумента исходного: .
-
Модуль, аргумент, вещественная и мнимая части
3. Геометрическая модель
Геометрическое представление комплексного числа
Рассмотрим плоскость с прямоугольной системой координат. Каждому комплексному числу сопоставим точку плоскости с координатами {x,y} (а также радиус-вектор, соединяющий начало координат с этой точкой). Такая плоскость называется комплексной. Вещественные числа на ней занимают горизонтальную ось, мнимая единица изображается единицей на вертикальной оси; по этой причине горизонтальная и вертикальная оси называются соответственно вещественной и мнимой осями.
Часто бывает удобно рассматривать на комплексной плоскости также полярную систему координат, в которой координатами точки являются расстояние до начала координат (модуль) и угол радиус-вектора точки (показанного синей стрелкой на рисунке) с горизонтальной осью (аргумент). Подробнее см. ниже.
В этом наглядном представлении сумма комплексных чисел соответствует векторной сумме соответствующих радиус-векторов. При перемножении комплексных чисел их модули перемножаются, а аргументы складываются. Если модуль второго сомножителя равен 1, то умножение на него геометрически означает поворот радиус-вектора первого числа на угол, равный аргументу второго числа. Этот факт объясняет широкое использование комплексного представления в теории колебаний, где вместо терминов «модуль» и «аргумент» используются термины «амплитуда» и «фаза».