background image

2011-10-05 

Z.Kasperski, wykłady, t2. 

Z.Kasperski- wyklady, t.2 

Z.Kasperski- wyklady, t.2 

Historia liczb 

30 000 p.n.e. 

Obecność nacięć numerycznych 

3300 p.n.e 

Pierwsze cyfry w Sumerze i Elamie. Pojawienie hieroglifów egipskich - 

pierwsza numeracja pisma 

2700 p.n.e 

Sumeryjckie cyfry klinowe 

2600 p.n.e 

Pojawienie się cyfr egipskich 

2000 p.n.e 

Pojawienie się bazy dziesiętnej 

1800 p.n.e 

Numeracja babilońska - pierwsza numeracja pozycyjna 

1300 p.n.e 

Pojawienie się cyfr chińskich 

VI w. p.n.e 

Odkrycie wartości niewymiernych. Pitagoras 

III w. p.n.e 

Grecka numeracja alfabetyczna 

Pojawienie się zera w numeracji babilońskiej  

II w. p.n.e 

Chińska numeracja pozycyjna bez zera 

Pojawienie się cyfr brahmi - indyjskich  

IV w. n.e 

Indyjska numeracja pozycyjna. Numeracja dziesiętna z zerem.  

V w. n.e 

Numeracja pozycyjna Majów z zerem 

VIII w. n.e 

Wprowadzenie indyjskiej dziesiętnej numeracji pozycyjnej i zera na ziemiach 

islamu. 

XII w. 

Wprowadzenie znaku zero na Zachodzie 

XIII w. 

Pojawia się pojęcie ciągu. Fibonacci 

XV w. 

Cyfry indyjsko-arabskie uzyskują formę graficzną i rozpowszechniają się na 

Zachodzie 

XVI w. 

Początki używania ułamków okresowych. Bombelli. 

Bombelli i Cardan formuują pojęcie liczb zespolonych  

 

Z.Kasperski- wyklady, t.2 

LICZBY ZESPOLONE 

HISTORIA 

I. 

zbiór liczb naturalnych (z ang. natural, naturalny):   {1, 2, 3 …  }, 

II. 

zbiór liczb całkowitych (z niem. Zahlen, liczby):   {…, -2, -1, 0, 

1, 2,…}, 

III. 

zbiór liczb wymiernych (z ang. quotient, iloraz) : 

                      

= {𝑥: 𝑥 =

𝑝
𝑞

, 𝑝, 𝑞 ∈ 𝑍},

 

 

IV. 

zbiór liczb niewymiernych,  np.  2,  3, π=3,141592654…,  

V. 

zbiór liczb rzeczywistych (z ang. real, rzeczywisty):  =

VI. 

oraz nowo poznawany 

–  - zbiór liczb zespolonych (z ang. 

complex

, złożenie),  

background image

2011-10-05 

Z.Kasperski, wykłady, t2. 

ILUSTRACJA GRAFICZNA 

Z.Kasperski- wyklady, t.2 

Z.Kasperski- wyklady, t.2 

Def.1. Liczbą zespoloną nazywamy uporządkowaną parę liczb rzeczywistych (a, b), czyli 

                     =  

𝑧 =

 

𝑎, 𝑏

 

: 𝑎, 𝑏 ∈

 

.

 

INTERPRETACJA GEOMETRYCZNA 

 

a 

b 

M(a,b) 

background image

2011-10-05 

Z.Kasperski, wykłady, t2. 

Z.Kasperski- wyklady, t.2 

PRZYKŁAD 1. Narysować na płaszczyźnie liczby z

1

= (3, 2); z

2

= (-3, 1).

 

Def.2. Niech 

𝑧

1

= (𝑎

1

, 𝑏

1

), 𝑧

2

= (𝑎

2

, 𝑏

2

). 

W

ówczas 

𝑧

1

= 𝑧

2

⟺ (

𝑎

1

= 𝑎

2

) ∧ (𝑏

1

= 𝑏

2

)

 

𝑧

1

+

𝑧

2

=  𝑎

1

+ 𝑎

2

, 𝑏

1

+ 𝑏

2

 

 

𝑧

1

𝑧

2

=  𝑎

1

𝑎

2

− 𝑏

1

𝑏

2

,  𝑎

1

𝑏

2

+ 𝑎

2

𝑏

1

 

 

𝑧 ∙ 𝑧  … ∙ 𝑧 = 𝑧

𝑛

     n razy 

PRZYKŁAD 2. Niech

 

𝑧

1

=  0, 1 , 𝑧

2

= (3, −4). 

Znaleźć 

𝑧

1

+

𝑧

2

,   𝑧

1

∙ 𝑧

2

,   𝑧

2

2

.

 

Z.Kasperski- wyklady, t.2 

WŁASNOŚCI: 

1) 

𝑧

1

+

𝑧

2

= 𝑧

2

+ 𝑧

1

,

 

2)  𝑧

2

= 𝑧

2

∙ 𝑧

1

 

3)  𝑧

1

+  𝑧

2

+ 𝑧

3

  =  𝑧

1

+ 𝑧

2

  + 𝑧

3

 

4)  𝑧

1

∙ (𝑧

2

∙ 𝑧

3

) = (𝑧

1

∙ 𝑧

2

)

∙ 𝑧

3

,

 

5)  𝑧

1

 𝑧

2

+ 𝑧

3

  = 𝑧

1

∙ 𝑧

2

+ 𝑧

1

𝑧

3

.

 

Def.3. Dla dowolnych 

𝑧

1

, 𝑧

2

∈ 𝐶  𝑧

1

− 𝑧

2

= 𝑧 ⟺ 𝑧

1

= 𝑧 + 𝑧

2

,   

𝑧

1

𝑧

2

= 𝑧 ⟺ 𝑧

2

∙ 𝑧 = 𝑧

1

 

 

background image

2011-10-05 

Z.Kasperski, wykłady, t2. 

Z.Kasperski- wyklady, t.2 

Oznaczmy:    

0

 =(0, 0);  

1

 = (1, 0) 

– odpowiednio zero i jedynka. Wówczas 

Dla dowolnego z,  

z+ 

0

 = z;   z

.

1

 = z;   z

.

 0

 = 

0

.

 

Tw.1. Niech 

𝑧

1

= (𝑎

1

, 𝑏

1

), 𝑧

2

= (𝑎

2

, 𝑏

2

). 

Wówczas 

           𝑧

1

− 𝑧

2

=  𝑎

1

− 𝑎

2

, 𝑏

1

− 𝑏

2

 , 

 

          

  𝑧

1

𝑧

2

=  

𝑎

1

𝑎

2

+𝑏

1

𝑏

2

𝑎

2

2

+𝑏

2

2

,

𝑎

2

𝑏

1

−𝑎

1

𝑏

2

𝑎

2

2

+𝑏

2

2

 ,    

dla 

𝑧

2

0

PRZYKŁAD 3. Niech z

1

=(3, 2), z

2

 = (-

3, 1). Znależć z

1

- z

oraz    

𝑧

1

𝑧

2

 

𝑧

1

𝑧

2

=  𝑎

1

𝑎

2

− 𝑏

1

𝑏

2

,  𝑎

1

𝑏

2

+ 𝑎

2

𝑏

1

 

 

SZKIC DOWODU 

Tu proszę poprawić!!! 

Z.Kasperski- wyklady, t.2 

Niech 

𝐾 =  𝑧 =  𝑥, 0 ; 𝑥 ∈ 𝑅 . Z def.3 i tw.1 wynika: 

(

𝑥

1

, 0) +  𝑥

2

, 0  =  𝑥

1

+ 𝑥

2

, 0 , 

(

𝑥

1

, 0) ∙  𝑥

2

, 0  =  𝑥

1

∙ 𝑥

2

, 0 , 

(

𝑥

1

, 0) −  𝑥

2

, 0  =  𝑥

1

− 𝑥

2

, 0 , 

(𝑥

1

,0)

(𝑥

2

,0)

=  

𝑥

1

𝑥

2

, 0 ,

   dla 

𝑥

2

≠ 0. 

 

WNIOSEK:  K = R, czyli z =(x, 0) = x

∈ 𝑅 

background image

2011-10-05 

Z.Kasperski, wykłady, t2. 

Z.Kasperski- wyklady, t.2 

Def.4.  Liczbę  zespoloną  (0,  1)  nazywamy  jednostką  urojoną  i  oznaczamy  przez  i, 
czyli 

                                            i = (0, 1). 

WŁASNOŚD:      

i

2

 = -1 

– dowód z def. iloczynu

 

Tw.2.  Każdą  liczbę  zespoloną  z  =  (a,  b)  można  jednoznacznie  zapisad  w  tzw. 
postaci algebraicznej 

z = a + ib. 

D-d.     .  .  .  .  .  .  . 

Z.Kasperski- wyklady, t.2 

10 

Def.5. Niech z = a + ib. Wówczas : 

a= Re z   (częśd rzeczywista: realis), 

b = Im z   (częśd urojona : imaginalis), 

Liczby postaci   z= (0, b) = ib  noszą nazwę czysto urojonych, a osie Ox i Oy układu 
współrzędnych nazywamy odpowiednio osią rzeczywistą i urojoną. 

background image

2011-10-05 

Z.Kasperski, wykłady, t2. 

Z.Kasperski- wyklady, t.2 

11 

OPERACJE NA LICZBACH W POSTACI ALGEBRAICZNEJ. 

PRZYKŁAD 4. Niech z

1

= 1 + 2i ; z

2

 = -3 + 4i. 

Znaleźć z

1

+ z2;  z1- z

2

;   

z

1

.

 z

2

;   

𝑧

1

𝑧

2

 . 

Def.6. Sprzężeniem liczby zespolonej z = a + ib nazywamy liczbę 

𝑧  = a – ib. 

INTERPRETACJA GEOMETRYCZNA ( symetria względem osi Re ). 

Z.Kasperski- wyklady, t.2 

12 

WŁASNOŚCI 

1.  Iloczyn liczby zespolonej   i liczby do niej 

sprzężonej  :  

,  

2. 

Sprzężenie liczby sprzężonej:  

,  

4. 

Sprzężenie różnicy jest różnicą sprzężeń:  

,  

5. 

Sprzężenie iloczynu jest iloczynem sprzężeń:  

,  

6. 

Sprzężenie ilorazu jest ilorazem sprzężeń:  

, zakładając że 

,  

3. 

Sprzężenie sumy jest sumą sprzężeń:  

,  

background image

2011-10-05 

Z.Kasperski, wykłady, t2. 

Z.Kasperski- wyklady, t.2 

13 

Def.7. Modułem liczby zespolonej z = a + ib nazywamy liczbę rzeczywistą  

                                    

r

 =

  

.  

WŁASNOŚCI: 

1. 

Moduł liczby zespolonej  , sprzężonej  , i przeciwnej 

:  

2. 

Kwadrat modułu liczby zespolonej:  

,  

3. 

Moduł iloczynu liczb zespolonych:  

,  

4. 

Moduł ilorazu liczb zespolonych:  

,  o ile 

Z.Kasperski- wyklady, t.2 

14 

Def.8. Argumentem liczby zespolonej z = a + ib nazywamy liczbę (miarę kąta) 

𝜑 taką, że 

                        

               

          

               

                

Argumentem  głównym  nazywa  się  ten  z  argumentów,  który  spełnia  warunek  0 ≤ 𝜙 < 2𝜋
Argument główny oznaczamy przez arg z.  

(dodatkowo przyjmujemy, że dla z =0, 

𝜑=0). 

|z|

background image

2011-10-05 

Z.Kasperski, wykłady, t2. 

Z.Kasperski- wyklady, t.2 

15 

PRZYKŁAD 5. Znaleźć argument główny liczby z= 3 – 3i. 

 

Tw.3. Każdą liczbę zespoloną możemy przedstawić w postaci 
trygonometrycznej: 

                 

𝑧 =  𝑧  𝑐𝑜𝑠𝜑 + 𝑖𝑠𝑖𝑛𝜙 . 

            

D-

d…….. 

PRZYKŁAD 6. Liczbę zespoloną  z = 1 + i przedstawić w postaci 
trygonometrycznej. 

Z.Kasperski- wyklady, t.2 

16 

Własności postaci trygonometrycznej 

 

Dwie liczby zespolone są równe, jeśli ich moduły są równe: 

oraz argument jednej jes

t wielokrotnością drugiej, 

postaci:  

.  

 

Mnożenie liczb zespolonych 

    oraz 

   

ma postać:  

 

(

przy mnożeniu liczb zespolonych ich moduły mnożymy, a 

argumenty dodajemy)  

 

Dzielenie liczb zespolonych 

     

oraz 

    

ma postać:  

 

(przy dzieleniu liczb zesp

olonych ich moduły dzielimy, a argumenty 

odejmujemy ) 

background image

2011-10-05 

Z.Kasperski, wykłady, t2. 

Z.Kasperski- wyklady, t.2 

17 

Tw.4. (wzór de Moivre’a). Jeżeli      

         

𝑧 =  𝑧  𝑐𝑜𝑠𝜑 + 𝑖𝑠𝑖𝑛𝜙  ,  to

 

         

))

sin(

)

(cos(

n

i

n

z

z

n

n

.

 

PRZYKŁAD 7. Obliczyć      ( 1 + i )

10

.   

Z.Kasperski- wyklady, t.2 

18 

 

Def.9. Pierwiastkiem stopnia n z liczby zespolonej z nazywamy liczbę zespoloną x 
spełniającą równanie x

n

 = z. 

 

Tw.5. Każda liczba zespolona 

=

 𝑧 =  𝑧  𝑐𝑜𝑠𝜑 + 𝑖𝑠𝑖𝑛𝜑 

 

ma dokładnie n pierwiastków stopnia n.  Zbiór tych pierwiastków ma postad  

                   

 𝑧

𝑛

= {𝑥

0

, 𝑥

1

, … , 𝑥

𝑛−1

},  

gdzie

 

.

1

,

...

,

1

,

0

,

2

sin

2

cos

n

k

n

k

i

n

k

z

x

n

k

 

PRZYKŁAD 8. Obliczyć i narysować na płaszczyźnie  

𝑎)   8𝑖

3

,     𝑏)  −

1
2

+

 3

2

𝑖

4

   

background image

2011-10-05 

Z.Kasperski, wykłady, t2. 

10 

Z.Kasperski- wyklady, t.2 

19 

WNIOSEK: 

ZBIÓR  PIERWIASTKÓW  STOPNIA   𝑛 ≥ 3  JEST  ZBIOREM  WIERZCHOŁKÓW  n-KĄTA 

FOREMNEGO WPISANEGO W OKRĄG O PROMIENIU 

 |𝑧| 

𝑛

 I ŚRODKU W PUNKCIE (0, 0). KĄT MIĘDZY 

SĄSIEDNIMI RAMIONAMI WODZĄCYMI JEST RÓWNY 

2𝜋

𝑛

.

 

 

Pierwiastki szóstego stopnia z 1. 

Z.Kasperski- wyklady, t.2 

20 

PODSUMOWANIE