Pierścienie
Pierścień składa się ze zbioru R i dwóch działań
dwuargumentowych + i · nazywanych dodawaniem i mnożeniem
na zbiorze R, który spełnia następujące aksjomaty:
1
R jest grupą abelową,
2
mnożenie jest działaniem łącznym, z elementem neutralnym,
3
mnożenie jest rozdzielne względem dodawania, tj.
x · (y + z) = x · y + x · z oraz (x + z) · y = y · x + z · x dla
każdego x , y , z ∈ R.
Jeśli pierścień R spełnia dodatkowy aksjomat, tj. x · z = z · x dla
każdego x , z ∈ R nazywany jest pierścieniem przemiennym.
Ciało
Ciało jest to pierścień przemienny F , taki, że każdy niezerowy
element a ∈ F posiada element odwrotny dla działania mnożenia.
Liczby urojone
Urojonymi nazywa się liczby, których wyniki podniesienia do
kwadratu są ujemnymi liczbami rzeczywistymi.
Jednostką urojoną jest liczba, której kwadrat jest równy -1. Liczbę
tę oznaczamy jako i lub j .
Postać kanoniczna liczby zespolonej
Liczby zespolone przedstawia się najczęściej w następującej tzw.
kanonicznej postaci:
z = a + ib
Liczbę a nazywa się częścią rzeczywistą liczby zespolonej z i
zapisuje:
a = <z
Liczbę b nazywa się częścią urojoną liczby zespolonej z i zapisuje:
b = =z
Dodawanie liczb zespolonych
Rozważmy dwie liczby zespolone:
z
1
= a + ib
z
2
= c + id
Sumą liczb zespolonych jest z
1
i z
2
jest:
z = z
1
+ z
2
= (a + ib) + (c + id ) = (a + c) + i (b + d )
Mnożenie liczb zespolonych
Rozważmy dwie liczby zespolone:
z
1
= a + ib
z
2
= c + id
Iloczynem liczb zespolonych z
1
i z
2
jest liczba:
z + z
1
+ z
2
= (3 + i 7)(2 − i 5) = 41 − i 1
Dzielenie liczb zespolonych
Rozważmy dwie liczby zespolone:
z
1
= a + ib
z
2
= c + id 6= 0
Ilorazem liczb zespolonych jest liczba:
z
1
z
2
=
a + jb
c + jd
(a + ib)(c − id )
(c + id )(c − id )
=
(ac + bd ) + i (bd − ad )
c
2
+ d
2
ac + bd
c
2
+ d
2
+ j
bc − ad
c
2
+ d
2
Liczby zespolone sprzężone
z = a + ib, z
∗
= a − ib
(z
∗
)
∗
= z
z + z
∗
= 2<z
z − z
∗
= i 2=z
zz
∗
= a
2
+ b
2
= |z|
2
= |z
∗
|
2
Liczba zespolona jako punkt na płaszczyźnie
Argument liczby zespolonej
Postać trygonometryczna liczby zespolonej
z = r (cos φ + i sin φ)
r = |z|
φ = argz
argz = arc tg
=z
<z
Potęgowanie liczb zespolonych
Wzór De Moivre’a
[r (cos t + i sin t)]
n
= r
n
(cos nt + i sin nt)
Wzór Moivre’a-Newtona
cos nφ + i sin nφ =
n
X
k=0
n
ki
n−k
cos
k
φ sin
n−k
φ
!
Pierwiastki liczby zespolonej
n
√
z =
n
q
r (cos φ + i sin φ)
n
√
r
cos(
φ
n
+
2π
n
k) + i sin(
φ
n
+
2π
n
k)
k = 0, 1, . . . , n − 1
Postać wykładnicza liczby zespolonej
Zadanie 4
Narysuj zespolone pierwiastki sześcienne liczby 8 na płaszczyźnie
zespolonej. Zrób to samo dla czterech pierwiastków czwartego
stopnia liczby 16.
Zadanie 5
Jeśli z jest liczbą zespoloną, pokaż, że istnieje liczba zespolona w ,
dla której |w | = 1 i wz = |z|.
Zadanie 6
Wzór De Moivre’a to: [r (cos t + i sin t)]
n
= r
n
(cos nt + i sin nt) dla
n będącego liczbą całkowitą dodatnią. Czy wzór działa dla
wszystkich liczb całkowitych, nawet ujemnych? Wyjaśnij.
Zadanie 7
Wykorzystując wzór De Moivre’a, wyprowadź wzór na sin 5x i
cos 5x . Wykorzystaj twierdzenie wielomianu.
Zadanie 8
Jeśli z i w są dwoma liczbami zespolonymi a w formie kołowej, z
ma kąt θ a w ma kąt φ. Pokaż, że dla formy kołowej liczby zw , kąt
jest równy θ + φ.
Zadanie 10
Zapisz x
3
+ 27 w postaci (x + 3)(x
2
+ ax + b) gdzie x
2
+ ax + b
nie może już być sfaktoryzowane z wykorzystaniem jedynie liczb
rzeczysistych.