background image

- 1 - 

Liczby zespolone 
 
Próby formalnego rozwiązywania równań kwadratowych o ujemnych wyróżnikach (delta <0) 
doprowadziły matematyków w XVI w. do idei liczb zespolonych sprecyzowanych ostatecznie 
pod koniec wieku XVIII. Stąd też by rozwiązać równanie kwadratowe o wyróżniku ujemnym 
musimy się zapoznać z definicją i działaniami na liczbach zespolonych. 
 
1.  Elementarne pojęcie liczby zespolonej. 
 

Liczbą zespoloną nazywamy zbiór liczb rzeczywistych w postaci z = x + iy, gdzie i

2

= -1. 

x = Re(z) - część rzeczywista liczby zespolonej 
y = Im(z) - część urojona liczby zespolonej 
 

2.  Działania na zbiorze liczb zespolonych. 
 

2.1 Suma liczb zespolonych. 
 

z + z' =  (x+iy) 

± (x'+iy') = x ± x' + i (y±y') 

 
np. (2-i) + (1+3i) = 3+2i 
 

2.2 Iloczyn liczb zespolonych. 
 

(x+iy)(x'+iy')=xx'-yy' + i(xy'+x'y) 
 
np. (1+i)

2

(1-3i)=(1+2i-1)(1-3i)=6+2i 

 

2.3 Dzielenie liczb zespolonych. 
 

Uwaga: aby podzielić dwie liczby zespolone należy pomnożyć je przez liczbę 

sprzężoną (

yi

x

z

=

) z dzielną

)

(

yi

x

z

+

=

, wykorzystując zatem 

=

z

z *

 x

+ y

2

:  

np. 

i

i

i

i

i

i

i

i

2

1

2

)

4

2

(

2

)

3

3

1

(

1

1

)

1

)(

3

1

(

)

1

(

)

3

1

(

=

=

=

+

=

+

 

 

3.

 

Interpretacja geometryczna liczby zespolonej. 

 

Dla każdej liczby zespolonej istnieje punkt o współrzędnych (x, y). Obrazem liczby 
zespolonej jest wektor 

zr  = [x, y]. 

 
Modułem liczby zespolonej nazywamy długość wektora

zr . 

2

2

y

x

z

+

=

 

 
Argumentem liczby zespolonej nazywamy kąt 

ϕ

 zawarty między wektorem 

z

r

a osią X. 

arg z=

ϕ

 

-

Π

 

 

ϕ

 

 

Π

 

 
Argumentem liczby z nazywamy 

θ

 = 

ϕ

 + 2k

Π

  k

<-

, ... , -2, -1, 0, 1, 2, ... ,

>.  

Arg z = arg z + 2k

Π

 

 

ϕ

cos

=

z

x

  

ϕ

cos

z

x

=

 

background image

- 2 - 

ϕ

sin

=

z

y

  

ϕ

sin

z

y

=

 

)

sin

(cos

sin

cos

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

+

=

+

=

i

z

z

i

z

z

 

 

4.

 

Potęga, wzory MOIVRE'a. 
 
4.1

 

Własności modułu i argumentu liczby zespolonej. 

 

2

1

2

1

z

z

z

z

=

 

2

1

2

1

z

z

z

z

=

 

(

)

2

1

2

1

arg

arg

arg

z

z

z

z

+

=

 

2

1

2

1

arg

arg

arg

z

z

z

z

=

 

)

sin

(cos

1

1

α

α

i

r

z

+

=

  

1

arg z

=

α

 

1

1

z

r

=

 

)

sin

(cos

2

2

β

β i

r

z

+

=

 

2

arg z

=

β

 

2

2

z

r

=

 

(

) (

)

[

]

(

)

(

)

(

)

β

α

β

α

β

α

β

α

β

α

β

α

+

+

+

=

+

+

=

sin

cos

cos

sin

sin

cos

sin

sin

cos

cos

2

1

2

1

2

1

i

r

r

i

r

r

z

z

 

( )

( )

(

)

ϕ

ϕ

n

i

n

z

z

n

n

sin

cos

+

=

 

ϕ

ϕ

ϕ

2

2

sin

cos

2

cos

=

 

ϕ

ϕ

ϕ

cos

sin

2

2

sin

=

 

 

5.

 

Pierwiastek liczby zespolonej. 

 

Założenie: 

( )

( )

(

)

Θ

+

Θ

=

n

i

n

z

z

n

n

sin

cos

 

C

z

n

=  

(

)

(

)

[

]

Π

+

+

Π

+

=

k

i

k

C

2

sin

2

cos

ϕ

ϕ

δ

 

z=? 

n

C

z

=

 

δ

=

n

z

 

 

n

z

δ

=

 

Π

+

=

Θ

k

n

2

ϕ

 

n

+

=

Θ

2

ϕ

  

k = 0, 1, 2, ... , n-1. 





Π

+

+

Π

+

=

n

k

i

n

k

z

z

n

n

2

sin

2

cos

ϕ

ϕ

, dla k=0 pierwiastek główny. 

 

6.

 

Postać wykładnicza liczby zespolonej (EULER'a). 

 

ϕ

ϕ

sin

cos

i

e

iy

+

=

 

)

sin

(cos

ϕ

ϕ

i

e

e

e

C

x

iy

x

z

+

=

=

=

+

 

)

sin

(cos

ϕ

ϕ i

C

C

+

=

 

R

e

C

x

=

=

 

ϕ

i

e

C

C

=

 

Π

2

0

ϕ

  - postać wykładnicza liczby zespolonej. 

ϕ

ni

n

n

e

C

C

=

 

background image

- 3 - 

 
np.

  

Korzystając z postaci wykładniczej obliczyć 

( )

( )

3

4

3

3

1

i

i

z

+

=

Zatem: 

i

e

i

4

2

1

Π

=

+

 oraz 

i

e

i

6

2

3

Π

=

 

( )





Π

+

Π

=

=

=

=

Π

Π

Π

Π

Π

3

2

sin

3

2

cos

2

1

2

1

8

4

2

2

3

4

3

4

3

3

3

i

e

e

e

e

e

z

i

i

i

i

i

 





Π

+

Π

+





Π

+

Π

=

3

2

3

2

sin

3

2

3

2

cos

2

1

3

k

i

k

z

 





Π

+

Π

=

=

9

2

sin

9

2

cos

2

1

3

0

i

z

k

 





 Π

+

 Π

=

=

9

4

sin

9

4

cos

2

1

3

1

i

z

k

 





Π

+

Π

=

=

9

8

sin

9

8

cos

2

1

3

2

i

z

k

 

 

Graficzne rozwiązanie zadania.