05 complex 01

8
120 จำนวนเชิงซ้อน. COMPLEX NUMBER จานวนเชิงซ้อน (COMPLEX NUMBER) ในการแก้สมการบางสมการ เราไม่สามารถหาจานวนจริงที่มีคุณสมบัติสอดคล้องกับ สมการนั้นได้ยกตัวอย่าง เช่น x a n 2 โดยทีn เป็นจานวนเต็มและ a เป็นจานวนลบ ดังนั้น เพื่อให้สมการเหล่านี้มีคาตอบ จึงได้มีการตั้งสัญลักษณ์ขึ้นมาใหม่ คือ i โดยทีi เป็นคาตอบใน ระบบสมการ x 2 1 จะเห็นได้ว่า i ไม่ใช่เลขจานวนจริง และมีคุณสมบัติ i 2 1 1. ถ้า a และ b เป็นจานวนจริงแล้ว z = a + bi เรียกว่า จานวนเชิงซ้อน a เรียกว่า ส่วนจานวนจริง (real part) ของ z เขียนแทนด้วย Re (z) b เรียกว่า ส่วนจินตภาพ (imaginary part) ของ z เขียนแทนด้วย Im (z) 2. ให้ C = เซตของจานวนเชิงซ้อน = a bi a Rb R , จานวนเชิงซ้อน a + bi อาจเขียนแทนได้ด้วยคู่ลาดับ (a, b) 3. นิยาม การเท่ากันของจานวนเชิงซ้อน ถ้า z a bi z a bi 1 1 1 2 2 2 , แล้ว z z 1 2 ก็ต่อเมื่อ a a 1 2 และ b b 1 2 4. นิยาม การบวกและการคูณของจานวนเชิงซ้อน ถ้า z a bi z a bi 1 1 1 2 2 2 , แล้ว z z a a b b i 1 2 1 2 1 2 zz aa bb ab ab i 1 2 1 2 1 2 1 2 2 1 5. นิยาม ถ้า z = a+bi จานวนเชิงซ้อนสังยุค (Conjugate) ของจานวนเชิงซ้อน z คือ a-bi และเขียนแทนด้วย z ค่าสัมบูรณ์ (Absolute value) ของ z คือ a b 2 2 และเขียนแทนด้วย z z b a Re(z) Im (z) z = a + bi = (a,b)

Upload: iskenderbey

Post on 19-Feb-2016

220 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

complex numbers

TRANSCRIPT

Page 1: 05 Complex 01

120 จ ำนวนเชงซอน.

CO

MP

LE

X N

UM

BE

R

จ านวนเชงซอน (COMPLEX NUMBER) ในการแกสมการบางสมการ เราไมสามารถหาจ านวนจรงทมคณสมบตสอดคลองกบ

สมการนนไดยกตวอยาง เชน x an2 โดยท n เปนจ านวนเตมและ a เปนจ านวนลบ ดงนนเพอใหสมการเหลานมค าตอบ จงไดมการตงสญลกษณขนมาใหม คอ i โดยท i เปนค าตอบในระบบสมการ x2 1 จะเหนไดวา i ไมใชเลขจ านวนจรง และมคณสมบต i2 1

1. ถา a และ b เปนจ านวนจรงแลว z = a + bi เรยกวา จ านวนเชงซอน

a เรยกวา สวนจ านวนจรง (real part) ของ z เขยนแทนดวย Re (z)

b เรยกวา สวนจนตภาพ (imaginary part) ของ z เขยนแทนดวย Im (z) 2. จ ำนว นเชงซอนทสวนจ ำนว นจรงเป นศนย เรยกวำ จ ำ นวนจ นตภำพ

2. ให C = เซตของจ านวนเชงซอน = a bi a R b R ,

จ านวนเชงซอน a + bi อาจเขยนแทนไดดวยคล าดบ (a, b)

3. นยาม การเทากนของจ านวนเชงซอน

ถา z a b i z a b i1 1 1 2 2 2 , แลว

z z1 2 กตอเมอ a a1 2 และ b b1 2

4. นยาม การบวกและการคณของจ านวนเชงซอน

ถา z a b i z a b i1 1 1 2 2 2 ,

แลว z z a a b b i1 2 1 2 1 2

z z a a b b a b a b i1 2 1 2 1 2 1 2 2 1

5. นยาม ถา z = a+bi

จ านวนเชงซอนสงยค (Conjugate) ของจ านวนเชงซอน z

คอ a-bi และเขยนแทนดวย z

คาสมบรณ (Absolute value) ของ z

คอ a b2 2 และเขยนแทนดวย z

z b

a Re(z)

Im (z) z = a + bi = (a,b)

Page 2: 05 Complex 01

Tutor Oui 121

CO

MP

LE

X N

UM

BE

R

6. คณสมบตของระบบจ านวนเชงซอน

6.1. คณสมบตปดของการบวก และการคณ (Closure law) ถา z z C1 2, แลว จะไดวา z z C1 2 และ z z C1 2

6.2. คณสมบตเปลยนกลม (Associative law) ถา z z1 2, และ z C3 แลวจะไดวา z z z z z z1 2 3 1 2 3 และ z z z z z z1 2 3 1 2 3

6.3. เอกลกษณการบวก และการคณ (Identity) ม 0 0 i หรอ 0 เปนเอกลกษณการบวก นนคอ z z z 0 0 ทกคา z C ม 1 0 i หรอ 1 เปนเอกลกษณการคณ นนคอ z z z 1 1 ทกคา z C

6.4. อนเวอรสของการบวก และการคณ (Inverse) ถา z a bi แลว จะไดวา - a - bi เปนอนเวอรสการบวกของ z นนคอ a bi a bi a bi a bi 0

ถา z a bi โดยท 0z แลวจะไดวา 1

a bi หรอ a bi

a b

2 2

เปนอนเวอรสการคณของ z นนคอ

biaba

bia1

ba

biabia

2222

และ

2z

z

z

1

6.5. คณสมบตการสลบทของการบวกและการคณ (Commutative law) ถา z z C1 2, แลว จะไดวา 1221 zzzz และ 1221 zzzz

6.6. คณสมบตการแจกแจงของการบวกและการคณ (Distributive law) ถา z z1 2, และ z C3 แลว จะไดวา z z z z z z z1 2 3 1 2 1 3

Page 3: 05 Complex 01

122 จ ำนวนเชงซอน.

CO

MP

LE

X N

UM

BE

R

ทฤษฎบท (ทส าคญ)

ให z z z C, ,1 2 จะไดวา

แถม

2221211121212

21 zzzzzzzz)zz()zz(zz

2221

21 z)zzRe(2z

2221

21 z)zzRe(2z

Page 4: 05 Complex 01

Tutor Oui 123

CO

MP

LE

X N

UM

BE

R

ระบบพกดเชงขว (Polar Co-ordinate System)

ถา z a bi แลว จะไดวา z r i cos sin

โดยท 22 bar และ a

btan

โดยท 20 [ ดรปประกอบดวย ]

เรยก r วาเปน Amplitude หรอ modulus ของ z

เรยก วาเปน Phase หรอ Arqument ของ z

ทฤษฎบท ให 1111 sinicosrz 1111 rcisr

2222 sinicosrz 2222 rcisr แลวจะได

21212121 sinicosrrzz 2121rr

21212

1

2

1 sinicosr

r

z

z 21

2

1

r

r ; 0z2

ทฤษฎบทของเดอมวฟ

ถา n I และ sinicosrz แลวจะไดวา

nsinincosrz nn nrn

n

k2sini

n

k2cosrz n

1

n

1

kn

2

nr

n

โดยท 1n,...,2,1,0k

Note 1. ถา sinicosrbiazn และ n321 z,...,z,z,z เปนรากของสมการนแลวจะไดวา n

n321 rz...zzz

2. ถา sinicosrz แลว sinicosrz sinicosr

3. ถา sinicosz แลว sinicoszz1

y

a

r b

x

a+bi

Page 5: 05 Complex 01

124 จ ำนวนเชงซอน.

CO

MP

LE

X N

UM

BE

R

พสจน

1. เนองจาก 1z )sini(cosr 111

และ 2z )sini(cosr 222

ดงนน 21zz )]sini(cosr[ 111 )]sini(cosr[ 222

)]sini(cos)sini[(cosrr 221121

)sinsincossinisincosicos(cosrr 2121212121

)sinsincos[(cosrr 212121 )]cossinsin(cosi 2121

นนคอ 21zz )]sin(i)[cos(rr 212121

2. จาก 1z )sini(cosr 111

และ 2z )sini(cosr 222

ดงนน 2

1

z

z )sini(cosr

)sini(cosr

222

111

)sini(cos

)sini(cos

r

r

22

11

2

1

)sini(cos

)sini(cos

22

22

2

22

2

21212121

2

1

sincos

sinsincossinisincosicoscos

r

r

)]sin(i)[cos(r

r2121

2

1

นนคอ 2

1

z

z )]sin(i)[cos(r

r2121

2

1

ทฤษฎบท ในระบบจ านวนเชงซอนสมการพหนามก าลง n ในรป a x a x a x an

nn

n

11

1 0 0...... จะมราก (ค าตอบ) จ านวน n ราก (อาจมบางรากซ ากน) และจะไดวา

1. ผลบวกของทกราก = a

a

n

n

1

2. ผลคณของทกราก = a

an

n0 1

ทฤษฎบท ถา P(x) เปนพหนามในระบบจ านวนเชงซอนทมทกสมประสทธเปนจ านวนจรง และ z เปนจ านวนเชงซอนทท าให P z 0 แลวจะได P z 0

Page 6: 05 Complex 01

Tutor Oui 125

CO

MP

LE

X N

UM

BE

R

Drill 1

1.

103

1n

nni เทากบเทาใด

ตอบ -52 - 52i

2. ถา Z เปนจ านวนเชงซอนซง ( )1 1 1 i Z แลวสวนจรงของจ านวนเชงซอน Z Z Z( ) 15 เทากบขอใด (Ent 41 ตลาฯ)

1. 3

2 2. 3

2 3.

1

2 4. 1

2

ตอบ ขอ 4

3. สวนจรงของจ านวนเชงซอน 2

1

12i

i

คอขอใดตอไปน (Ent)

1. -64 2. -16 3. 16 4. 64

ตอบ ขอ 1

4. จ านวนเชงซอน z = 1 + i เปนค าตอบของสมการในขอใดตอไปน (A-NET 49) 1. 0z4z2z 24 2. 0z4z2z 24 3. 0z4z2z 24 4. 0z4z2z 24

ตอบ ขอ 1

Page 7: 05 Complex 01

126 จ ำนวนเชงซอน.

CO

MP

LE

X N

UM

BE

R

5. ถา z เปนจ านวนเชงซอนซง z 0 และ 5 12 3 4 1303 i z i z แลว z (คาสมบรณของ z) มคาเทากบขอใดตอไปน (Ent)

1. 2 2. 1

2 3. 1

2 4. 2

ตอบ ขอ 1

6. ถา z เปนจ านวนเชงซอน ซง 7 24 3 4 16 i i z แลว z z มคาเทาใด (Ent 42 มนาฯ)

ตอบ 5

1

7. ให z เปนจ านวนเชงซอนซง 4 9 6 21i z z

ดงนน z มคาอยในชวงในขอใดตอไปน (สมาคมฯ ป 41)

1. 01

2,

2. 1

21,

3. 1

3

2,

4. 3

22,

ตอบ ขอ 2

8. ก าหนดให 1z และ 2z เปนจ านวนเชงซอนซง 5|zz| 221 และ 1|zz| 2

21 คาของ 2

22

1 |z||z| เทากบขอใดตอไปน (PAT มนาฯ 52) 1. 1 2. 2 3. 3 4. 4

ตอบ ขอ 3

Page 8: 05 Complex 01

Tutor Oui 127

CO

MP

LE

X N

UM

BE

R

9. ให z = a + bi ซง b > o ถา z สอดคลองกบ 64z

32z4z

2

2

= 1

และ 61zz แลว a + b มคาเทากบขอใดตอไปน 1. 9 2. 10 3. 11 4. 12

ตอบ ขอ 3

10. ถา z เปนจ านวนเชงซอนทสอดคลองกบสมการ | | แลวสวนจนตภาพของ z มคาเทากบขอใดตอไปน (A-NET 51) 1. -1 2. 2 3. 12 4. 21

ตอบ ขอ 4

11. จงพจารณาวากราฟของจด z ทงหมดในระนาบเชงซอนทสอดคลองสมการ (z+i)( z -i) = 4 มลกษณะดงขอใดตอไปน 1. เสนตรง 2. วงกลม 3. พาราโบลา 4. วงร

ตอบ ขอ 2