復(fù)數(shù) 復(fù)數(shù)是指能寫(xiě)成如下形式的數(shù)a+bi,這里a和b是實(shí)數(shù),i是虛數(shù)單位(即-1開(kāi)根)。 由意大利米蘭學(xué)者卡當(dāng)在十六世紀(jì)首次引入,經(jīng)過(guò)達(dá)朗貝爾、棣莫弗、歐拉、高斯等人的工作,此概念逐漸為數(shù)學(xué)家所接受。 復(fù)數(shù)有多種表示法,諸如向量表示、三角表示,指數(shù)表示等。它滿(mǎn)足四則運(yùn)算等性質(zhì)。它是復(fù)變函數(shù)論、解析數(shù)論、傅里葉分析、分形、流體力學(xué)、相對(duì)論、量子力學(xué)等學(xué)科中最基礎(chǔ)的對(duì)象和工具。另外,復(fù)數(shù)還指在英語(yǔ)中與單數(shù)相對(duì),兩個(gè)及兩個(gè)以上的可數(shù)名詞。 10 本詞條 無(wú)基本信息模塊, 歡迎各位 編輯詞條,額外獲取10個(gè)積分。
1 復(fù)數(shù) 復(fù)數(shù)是指能寫(xiě)成如下形式的數(shù)a+bi,這里a和b是實(shí)數(shù),i是虛數(shù)單位(即-1開(kāi)根)。 由意大利米蘭學(xué)者卡當(dāng)在十六世紀(jì)首次引入,經(jīng)過(guò)達(dá)朗貝爾、棣莫弗、歐拉、高斯等人的工作,此概念逐漸為數(shù)學(xué)家所接受。 復(fù)數(shù)有多種表示法,諸如向量表示、三角表示,指數(shù)表示等。它滿(mǎn)足四則運(yùn)算等性質(zhì)。它是復(fù)變函數(shù)論、解析數(shù)論、傅里葉分析、分形、流體力學(xué)、相對(duì)論、量子力學(xué)等學(xué)科中最基礎(chǔ)的對(duì)象和工具。另外,復(fù)數(shù)還指在英語(yǔ)中與單數(shù)相對(duì),兩個(gè)及兩個(gè)以上的可數(shù)名詞。 2 起源 16世紀(jì)意大利米蘭學(xué)者卡當(dāng)(Jerome Cardan1501—1576)在1545年發(fā)表的《重要的藝術(shù)》一書(shū)中,公布了三次方程的一般解法,被后人稱(chēng)之為“卡當(dāng)公式”。他是第一個(gè)把負(fù)數(shù)的平方根寫(xiě)到公式中的數(shù)學(xué)家,并且在討論是否可能把10分成兩部分,使它們的乘積等于40時(shí),他把答案寫(xiě)成(5+√-15)*(5-√-15)=25-(-15)=40,盡管他認(rèn)為5+√-15和5-√-15這兩個(gè)表示式是沒(méi)有意義的、想象的、虛無(wú)飄渺的,但他還是把10分成了兩部分,并使它們的乘積等于40。給出“虛數(shù)”這一名稱(chēng)的是法國(guó)數(shù)學(xué)家笛卡爾(1596—1650),他在《幾何學(xué)》(1637年發(fā)表)中使“虛的數(shù)”與“實(shí)的數(shù)”相對(duì)應(yīng),從此,虛數(shù)才流傳開(kāi)來(lái)。 數(shù)系中發(fā)現(xiàn)一顆新星——虛數(shù),于是引起了數(shù)學(xué)界的一片困惑,很多大數(shù)學(xué)家都不承認(rèn)虛數(shù)。德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茨(1646—1716)在1702年說(shuō):“虛數(shù)是神靈遁跡的精微而奇異的隱避所,它大概是存在和虛妄兩界中的兩棲物”。瑞士數(shù)學(xué)大師歐拉(1707—1783)說(shuō):“一切形如,√-1,√-2的數(shù)學(xué)式子都是不可能有的,想象的數(shù),因?yàn)樗鼈兯硎镜氖秦?fù)數(shù)的平方根。對(duì)于這類(lèi)數(shù),我們只能斷言,它們既不是什么都不是,也不比什么都不是多些什么,更不比什么都不是少些什么,它們純屬虛幻?!比欢?,真理性的東西一定可以經(jīng)得住時(shí)間和空間的考驗(yàn),最終占有自己的一席之地。法國(guó)數(shù)學(xué)家達(dá)朗貝爾(1717—1783)在1747年指出,如果按照多項(xiàng)式的四則運(yùn)算規(guī)則對(duì)虛數(shù)進(jìn)行運(yùn)算,那么它的結(jié)果總是a+bi的形式(a、b都是實(shí)數(shù))。法國(guó)數(shù)學(xué)家棣莫弗(1667—1754)在1730年發(fā)現(xiàn)了著名的棣莫弗定理(見(jiàn)上文)。歐拉在1748年發(fā)現(xiàn)了有名的關(guān)系式,并且是他在《微分公式》(1777年)一文中第一次用i來(lái)表示-1的平方根,首創(chuàng)了用符號(hào)i作為虛數(shù)的單位?!疤摂?shù)”實(shí)際上不是想象出來(lái)的,而它是確實(shí)存在的。挪威的測(cè)量學(xué)家成塞爾(1745—1818)在1779年試圖給于這種虛數(shù)以直觀的幾何解釋?zhuān)⑹紫劝l(fā)表其作法,然而沒(méi)有得到學(xué)術(shù)界的重視。 德國(guó)數(shù)學(xué)家阿甘得(1777—1855)在1806年公布了虛數(shù)的圖象表示法,即所有實(shí)數(shù)能用一條數(shù)軸表示,同樣,虛數(shù)也能用一個(gè)平面上的點(diǎn)來(lái)表示。在直角坐標(biāo)系中,橫軸上取對(duì)應(yīng)實(shí)數(shù)a的點(diǎn)A,縱軸上取對(duì)應(yīng)實(shí)數(shù)b的點(diǎn)B,并過(guò)這兩點(diǎn)引平行于坐標(biāo)軸的直線,它們的交點(diǎn)C就表示復(fù)數(shù)a+bi。象這樣,由各點(diǎn)都對(duì)應(yīng)復(fù)數(shù)的平面叫做“復(fù)平面”,后來(lái)又稱(chēng)“阿甘得平面”。高斯在1831年,用實(shí)數(shù)組(a,b)代表復(fù)數(shù)a+bi,并建立了復(fù)數(shù)的某些運(yùn)算,使得復(fù)數(shù)的某些運(yùn)算也象實(shí)數(shù)一樣地“代數(shù)化”。他又在1832年第一次提出了“復(fù)數(shù)”這個(gè)名詞,還將表示平面上同一點(diǎn)的兩種不同方法——直角坐標(biāo)法和極坐標(biāo)法加以綜合。統(tǒng)一于表示同一復(fù)數(shù)的代數(shù)式和三角式兩種形式中,并把數(shù)軸上的點(diǎn)與實(shí)數(shù)一一對(duì)應(yīng),擴(kuò)展為平面上的點(diǎn)與復(fù)數(shù)一一對(duì)應(yīng)。高斯不僅把復(fù)數(shù)看作平面上的點(diǎn),而且還看作是一種向量,并利用復(fù)數(shù)與向量之間一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系,闡述了復(fù)數(shù)的幾何加法與乘法。至此,復(fù)數(shù)理論才比較完整和系統(tǒng)地建立起來(lái)了。 經(jīng)過(guò)許多數(shù)學(xué)家長(zhǎng)期不懈的努力,深刻探討并發(fā)展了復(fù)數(shù)理論,才使得在數(shù)學(xué)領(lǐng)域游蕩了200年的幽靈——虛數(shù)揭去了神秘的面紗,顯現(xiàn)出它的本來(lái)面目,原來(lái)虛數(shù)不虛。虛數(shù)成為了數(shù)系大家庭中一員,從而實(shí)數(shù)集才擴(kuò)充到了復(fù)數(shù)集。 隨著科學(xué)和技術(shù)的進(jìn)步,復(fù)數(shù)理論已越來(lái)越顯出它的重要性,它不但對(duì)于數(shù)學(xué)本身的發(fā)展有著極其重要的意義,而且為證明機(jī)翼上升力的基本定理起到了重要作用,并在解決堤壩滲水的問(wèn)題中顯示了它的威力,也為建立巨大水電站提供了重要的理論依據(jù)。復(fù)數(shù)理論在生活中也有。
3 定義 復(fù)數(shù) 數(shù)集拓展到實(shí)數(shù)范圍內(nèi),仍有些運(yùn)算無(wú)法進(jìn)行。比如判別式小于0的一元二次方程仍無(wú)解,因此將數(shù)集再次擴(kuò)充,達(dá)到復(fù)數(shù)范圍。 形如z=a+bi的數(shù)稱(chēng)為復(fù)數(shù)(complex number),其中規(guī)定i為虛數(shù)單位,且i^2=i×i=-1(a,b是任意實(shí)數(shù)) 我們將復(fù)數(shù)z=a+bi中的實(shí)數(shù)a稱(chēng)為復(fù)數(shù)z的實(shí)部(real part)記作Rez=a 實(shí)數(shù)b稱(chēng)為復(fù)數(shù)z的虛部(imaginary part)記作 Imz=b. 已知:當(dāng)b=0時(shí),z=a,這時(shí)復(fù)數(shù)成為實(shí)數(shù);當(dāng)且僅當(dāng)a=b=0時(shí),它是實(shí)數(shù)0; 當(dāng)a=0且b≠0時(shí),z=bi,我們就將其稱(chēng)為純虛數(shù)。 將復(fù)數(shù)的實(shí)部與虛部的平方和的正的平方根的值稱(chēng)為該復(fù)數(shù)的模,記作∣z∣. 即對(duì)于復(fù)數(shù)z=a+bi,它的模 ∣z∣=√(a^2+b^2) 復(fù)數(shù)的集合用C表示,實(shí)數(shù)的集合用R表示,顯然,R是C的真子集。 復(fù)數(shù)集是無(wú)序集,不能建立大小順序?! ?fù)數(shù)是指能寫(xiě)成如下形式的數(shù)a+bi,這里a和b是實(shí)數(shù),i是虛數(shù)單位(即-1開(kāi)根)。 由意大利米蘭學(xué)者卡當(dāng)在十六世紀(jì)首次引入,經(jīng)過(guò)達(dá)朗貝爾、棣莫弗、歐拉、高斯等人的工作,此概念逐漸為數(shù)學(xué)家所接受。 復(fù)數(shù)有多種表示法,諸如向量表示、三角表示,指數(shù)表示等。它滿(mǎn)足四則運(yùn)算等性質(zhì)。它是復(fù)變函數(shù)論、解析數(shù)論、傅里葉分析、分形、流體力學(xué)、相對(duì)論、量子力學(xué)等學(xué)科中最基礎(chǔ)的對(duì)象和工具。另外,復(fù)數(shù)還指在英語(yǔ)中與單數(shù)相對(duì),兩個(gè)及兩個(gè)以上的可數(shù)名詞。
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