Zenbaki konplexu

Zenbaki konplexuak zenbaki erreal pare batez osatutako zenbakiak dira, hurrengo eran idatz daitezkeenak:

, non i unitate irudikaria den  propietatea betetzen duena.  z zenbaki konplexuaren adierazpen binomikoa da.  eta  bi zenbaki erreal dira, a z-ren zati erreala eta b z-ren zati irudikaria direla diogu eta  ,  idatzi ohi da. 

Adibidez, hau zenbaki konplexua da:  non  parte erreala den eta  parte irudikaria. 

Zenbaki errealen multzoa zenbaki konplexuen parte dira. Zenbaki konplexuen multzoa  ikurarren bidez adieraziko dugu eta honela definitu: 

Zenbaki errealen hedapen bezala, hauen eragiketak betetzen dituzte, eta beste propietate garrantzitsu batzuk ere betetzen dituzte. Adibidez, zenbaki errealetan ez bezala, polinomio orok ebazpena dauka zenbaki konplexuen multzoan.

Definizioa eta adierazpenak 

Zenbaki konplexuak zenbaki erreal bikote ordenatu bezala definitzen dira,

Lehenengo zenbakiari zati erreala deitzen zaio eta bigarrenari zati irudikaria. Zenbaki errealak zenbaki konplexuen azpimultzo bat dira; a zenbaki erreala (a,0) zenbaki konplexu moduan idatzi daiteke. (x,0) erako zenbakiak erreal puruak deitzen dira eta (0,y) erakoak irudikari puruak. Horrela, i unitate irudikaria (0,1) zenbakia da.

Beste adierazpen era bat binomikoa da, gehien erabiltzen denetarikoa. Era honetan bi zenbaki erreal erabiltzen dira, i unitate irudikariarekin zenbaki konplexu bat eratzeko:

Adierazpen polarra 

(x,y) pareak bana-banako korrespondentzia bat du plano bateko puntuekin, plano konplexua deiturikoa. Hau da, ardatz horizontala zati erreala bezala hartuz, eta bertikala zati irudikaria bezala, bertako puntuak (x,y) bikoteagatik definituak daude. Horrek ohiko era polarrean idaztea ahalbidetzen du,  eta  baitira. z = (x,y) = x + iy idazteko beste era bat, beraz, polarra da:

r zenbaki konplexuaren modulua da eta θ argumentua:

Zenbakiaren argumentuak infinitu balio ditu, θ eta θ + 2nπ, n = 0, ±1, … balioek planoan angelu berdina adierazten baitute. Argumentuak balio nagusi bat dauka, Arg(z) bezala adierazten dena, eta (-π,π] artean dagoen arg(z)ren balio bakarra da. Horrela, arg(z) = Arg(z) + 2nπ, n = 0, ±1, … da.

Adierazpen esponentziala 

Eulerren formulak  erlazioa definitzen du. Formula horrekin adierazpen polarra alda daiteke era esponentzialera:

Zenbaki konplexuen arteko eragiketak

Batuketa 
Zenbaki konplexuen arteko batura zenbaki errealen arteko baturan oinarrituta dago. Era binomikoan adierazitako zenbaki konplexu bakoitzak bere zati erreala eta zati irudikaria du.  Bi zenbaki konplexu batzeko, alde batetik zati errealak batu behar ditugu eta bestetik, zati irudikariak. Hau egitean, beste zenbaki konplexu bat lortuko dugu.  

Hau da, bi zenbaki konplexuren batuketa hurrengo eran definitzen da. Izan bitez   eta     bi zenbaki konplexu:  

 

Adibidez, ,  eta  zenbaki konplexuak batu nahi baditugu, hau lortuko dugu:

Kenketa 
Bi zenbaki konplexu kentzeko, alde batetik zati errealak kenduko ditugu eta bestetik, zati irudikariak. Hau da, bi zenbaki konplexuren kenketa hurrengo eran definitzen da. Izan bitez   eta     bi zenbaki konplexu: 

Adibidez, ,  eta  zenbaki konplexuak kendu nahi baditugu, hau lortuko dugu:

Biderketa 

Batuketan adierazitako zenbaki berak erabiliz, biderketaren definizioa hurrengoa da:

Definizio horretatik ikus daiteke i unitate irudikariaren karratua -1 zenbakia dela:

,

baita (x,y) parearen eta era binomialaren arteko baliokidetasuna ere:

Zenbakiak era polarrean edo esponentzialean adierazita badaude, non  bien modulu eta argumentuak diren, biderketak hurrengo itxura hartzen du:

Era honek erraztasunak ditu irudikapen grafikoaren orduan, biderkaduraren modulua biderkagaien moduluen biderkadura baita, eta argumentua argumentuen batura. Biderketarekiko elementu neutroa (1,0) zenbakia da, eta biderketak lege trukakorra, elkarkorra eta batuketarekiko banakorra betetzen ditu:

Propietateak 
Batuketak eta kenketak honako propietate hauek betetzen dituzte:

 Bi zenbaki konplexu batzean — edo kentzean— , emaitza era zenbaki konplexua izango da.

 Elkartze - propietatea: 3 zenbaki konplexu batzeko — edo kentzeko— , ez da beharrezkoa zenbakika modu espezifiko batean taldekatzea. Izan ere, 

 Trukatze - propietatea: Zenbakien ordenak ez du emaitza aldatzen. Hau da, 
 Batuketarekiko eElementu neutroa: Existitzen da    non  .
 Batuketarekiko alderantzizko zenbakia: -ko edozein elementurako existitzen da elementu alderantzizkoa gehiketarekiko (simetrikoa), hau da:

Modulua eta konjokatua 

Izan bedi . -ren konjokatua,   bezala idazten dena, honela definitzen da: 

Adibidez,  eta .

Konjokatuaren propietateak: 

 
 , 
 
 
 
  
  
 

  zenbaki konplexu baten modulua, edo balio absolutua,  adierazten dena,  da. 

Moduluaren propietateak:

 
 , beraz, 
 
 , , 
 
 
 

Distantzia d(z, w) = |z − w| bezala definituz, zenbaki konplexuen multzoa espazio metriko bilakatzen da eta limite eta jarraitasuna azter daiteke.

Historia 

Zenbaki konplexuen agerpena XVI. mendean izan zen, bigarren eta hirugarren mailako polinomioen erroen adierazpena aurkitu zenean, Tartaglia eta Cardano bezalako matematikarien eskutik. Nahiz eta erro errealak soilik bilatu, zenbaki negatiboen erro karratuak agertzen ziren. Zenbaki hauei irudikari izena Rene Descartesek jarri zien bere mespretxua adierazteko. XVIII. mendeak Moivre eta Leonhard Euleren lanak ikusi zituen eta zenbaki konplexuen hedapena, Caspar Wesselek 1799an interpretazio geometrikoa eman zuenean sustatu zena. Gaussen lanak garrantzitsuak izan ziren zenbaki konplexuen teorian aurreratzeko. Definizio formalerako zenbaki erreal pareen erabilera XIX. mendean eman zen.

Kanpo estekak 

Zenbakiak