23
Sprzężenie liczby zespolonej
z=a—bj
Rys. 2.4
^o^Oprz^żenie i moduł liczby zespolonej___
2.2. Sprzężenie i moduł liczby zespolonej
Okazuj? się, że także przy wyznaczaniu ilorazu dwóch liczb zespolonych w postaci kanonicznej nie trzeba pamiętać wzoru (2.15). W zamian warto skorzystać „.jasności sprzężeń liczb zespolonych.
Definicja 2.2.1. Sprzężeniem liczby zespolonej 2 = a+bj (gdzie a i 6 są liczbami rzeczywistymi) nazywamy liczbę
z = a- bj.
Przykładowo, jeśli z = 2 + 5j, to jej sprzężeniem jest z = 2 - 5j. Geometrycznie z jest symetrycznym odbiciem z względem osi rzeczywistej (zob. rys. 2.4). Inne własności sprzężenia podajemy w następnym twierdzeniu (zob. także tw. 2.2.2 (a)).
Twierdzenie 2.2.1. Jeśli z i w są liczbami zespolonymi, to:
(a) z + w = z + w, z - w = z - w;
(b) zw = źw. z/w = z/w (gdy w £ 0);
(c) dla każdej liczby całkowitej n jest (zn) = (z)n (z / 0, gdy n < 0);
(d) z jest liczbą rzeczywistą wtedy i tylko wtedy, gdy z = z.
Dodatkowo, jeśli z = a + bj (gdzie a, b € R), to
(e) z + ź = 2fi, z — z = 2bj i zz = a2 + b2.
Dowód. Udowodnimy pierwszą część własności (b). Dowody pozostałych własności są równie łatwe. Załóżmy, że z = a + bj i w = c 4- dj, gdzie a, b, c i d są liczbami rzeczywistymi. Wtedy
z w — (o + bj) (c 4- dj) = (a — bj)(c — dj) = (ac — bd) — (ad + bc)j — (ac - bd) + (ad + bc)j — (a + bj)(c + dj) = Tw. □
Możemy teraz wyznaczyć postać kanoniczną ilorazu dwóch liczb zespolonych bez odwoływania się do wzoru (2.15). W tym celu wystarczy skorzystać z tożsamości
z
w
z w w w
zw
ww
(2.16)
Sposób wyznaczania ilorazu liczb zespolonych
oraz z umiejętności mnożenia liczb zespolonych i dzielenia liczby zespolonej przez liczbę rzeczywistą.
Przykład 18. Znaleźć postać kanoniczną liczby (1 + 5j)/(3 + 2j). Wobec poprzednich uwag marny
!± 5j _ (1 + 5j)(3 - 2j) 3 — 2j + 15j - 10j2 _ 13 + 13j _ 3 + 2j (3 + 2j)(3 - 2j) ~ 9- 4j2 13
Geometryczną relację między liczbami z i w oraz ich iloczynem zw (oraz ilorazem można opisać w terminach modułu i argumentu liczby zespolonej.
Definicja 2.2.2. Modułem (lub wielkością) liczby zespolonej z = a + bj (gdzie a- >J - nazywamy tueujemną liczbę rzeczywistą
| z] = \Ja2 + b2.
(2.17) Moduł liczby zespolonej