«  »

Арифметика комплексных чисел факультативный курс для старших классов средней школы







/ /

.

:

2001

.


........................................................................
......................................3

1: -


.....................................7

1.
.........................................7

2.-

..........................................................10

2:


..................................................................
.....18

1.


........................................................................
......................18

2.


........................................................................
.....................20

3. ..............54

4.
......................................................65


........................................................................
.............................68


........................................................................
..............................70


........................................................................
...........................74

.

,
.
, ,
.


, ,
.

,
, -, ,

, -,
,
.

,
,
, , , ,
.

, , , ,

.

,

.

5-6 ,
.
""- ""-.


, ,
, , , , .


,
. , 5-6

.


,
.


.

, ,
.
,
.

,
, ,

.


, ,
,
.

,
.
,
.

,
,
.
,
"" ,
.
, ,
.


.


.


" ".

,

,
,
.



.

:

-

" ".


" ".


.


-, ,

" ", .

1. -
.

1. .

1967/1968 7-10
. -
, ,

.


,
, .
,
.
(
)
,
.


,

.

.
: ,
,
.

, ,
, , ,

, ,

.
,

. ,

,
.

..
.

,

.
,
.

,
.
,
, ,
. ,
, (
) .

. ,
.

, ,
, - .

.


, ,
, .


. ,
,
(, .),
,
.

:

( )
;

;


;

:
,
, ,
,
.

2. -
.

,
:

-, .

-
.
,
, .


. .
,
-
.

, .

-
, ,
.
,
, ..-
.


, :
, ,
" ",
.


, .

,
.

.
,
.. ... ,
- ,
, .

,
. ,
.
,
, ,

""
- .
, .
,
.

,
- ,
, -
.

,
, , .


.

, .
,
. ,
.


,
,
,
.
.

,

,
, .

.


.


.

,
-,
. ,
: , ,
.
.

10-11
, .

:

;
,
; ,
;
.

.
, , ..
.


.
-
, ,
,
.

,
.

,
.
,
.
, :

-


-

-


- -

.
, ..

-
(
);
( )

- :
-

- [36].


.
.
,
, - ,
.
.
, ,
, .
.
,
, , .
,
.
,
.

,
.


.

.
,

,
,
, .
,
,
,
.

.
.
,
, ,
.

,
, , ,
. , , ,
.

. .

,
.

. -,
, -,
,
,
. - ,
,
- .


.


, , .
,
,
.
.

, ,
- ,
, .


- :

, ,
, ;
; ,

;
;

.

2. "
".

1. " ".

.
,
.

[1] .., ..
: a+bi,
.
,
.
:
;
;
.

.. [16]
, .

11
.. . [10]
" ".
,
.
.
.

[15] .. ..

.
n- .
10
, .

[40] ,
.

, .
.

.. [17]
. .
.
.
,
.

, ,
,
, ..
.


" " " "
( ,
, ..)
,
,
" ".

2. .

-
,
, ,
,
.

. .

.

.

.
, .

. ,
.

.

.
.

.

.
.

.

1.

: . .

1: ( -1
i: i=( -1.

, i2= -1.


.

:

( -36=( -36(-1)=( -36(( -1= 6i

:

I1=1, i2= -1, i3= i2 (i=(-1)(i=-i, i= i3( i= -i(i=1, ......
.

.. i ,
: i, -1, -i, 1, i, -1, -i, 1....... ..

2: z=a+bi, a b- ,
i- , .

a- z

bi- z, z=a+bi-
z.

3: z=a+bi, z=c+di
,
.

4: z1=a+bi, z2=c+di
z= (a+c)+ (b+d)i.

5: a+bi, z2=c+di
o z= (a-c)+ (b-d)i .

6: z1=a+bi, z2=c+di
z=(ac-bd)+(ad+bc)i.

: .
, ,

i2= -1.

, , ,

.

.

:

I28+i33+i135 , (b) (i13+i14+i15)i32, (c)i43+i48+i44+i45,(d) ( -64+(
-16+(9

():

, i 4,
i:

4, 1

4 1,
i

4 2,
-1

4 1,
i

28=4(7, i28=1

33=4(8+1, i33=i

135=4(33+3, i135= -i

, : i28+ i33+ i135=1+i i=1

x, y z1 , z2
:

z1=3y+5xi z2 =15-7i

z1=7x+5i z2 =1-10iy

():

, 3y=15, 5x= -7.

x=(-7)/5, y=5.

x y ?

(2x+3y)+(x-y)i=7+6i

x+(3x-y)i=2-i

(3i-1)x+(2-3i)y=2-3i

:

(3+5i)+(7-2i)

:

(3+5i)+(7-2i)=(3+7)+(5i-2i)=10+3i;

(-5+2i)-(5+2i);

(5-4i)+(6+2i);

:

(2+3i)2

:

,
.

(2+3i)2=4+2*2*3i+9i2=4+12i-9=-5+12i

(3-5i)2;

(17+6i)3;

(11-7i)(11+7i);

2.

: .

1: ,
.

:

25+3i 25-3i

-6+i -i-6

8,2-i -i+8,2

.

(2+3i)/(5-7i)

, :

,

((2+3i)/(5-7i))((5+7i)/(5+7i))=(10+14i+15i+21i2)/(25-49i2)=

=(-11+29i)/74=-11/74+29/74

5/(3+2i);

(1-i)/(1+i);

(6-7i)/i;

:

I123+(1-i)6-(1+i)8;

[(1+i)/(1-i)]12+[(1-i)/(1+i)]12;

:

[(1+i)/(1-i)]12+[(1-i)/(1+i)]12 =[((1+i)(1+i))/((1-i)(1+i))]12+

+[((1-i)(1-i))/(1+i)(1-i))]12=[(1+i)2/(1-i2)]12+=[(1-i)2/(1-i2)]12=

=[(1+2i+ i2)12+(1-2i+ i2)12]/212=[212*i12+2*(-i)12]/
212=i12+(-i)12=1+1=2

, :

5-17,7i; 5-7i; 33i+12; 6i; -8-63i; 11i

4. z : z=113,75+21i

5. , z=39+i

z , z=11-i.

,
3, 17.

3.

: .

z=a+bi Z
(a, b).

(.1).



. , .. bi (b(0),
. , :

, .. bi (b(0), .

.


(, b)

(0, 0) Z(a, b).

z=a+bi
(0, 0) Z(a, b). ,
:

,
(.2).

z=5+3i, z=5-3i;

z=i, z=-i ;

.



;

;

z1=5, z2=-3i, z3=3+2i, z4=5-2i, z5=-3+2i, z6=-4-5i

z1=7+i, z2.
, 1 2 ,(
1 z1, 2 z2)
M1M2.

:

z=7+i, z=7-i

,

, ,

OM1 M2 7, 2.

:

S=(1/2)( M1M2(h=(1/2)(2(7=7

, ,
z1=2-2i, z2=1+3i , (2,
-2), (1, 3).

: z1=3, z2=-3, z3=3i, z4=-3i.
, ,
.

4.

: .
, .


z=a+bi r

(0, 0) Z(a, b)( .1) Z
a b, r (,
. a=rcos(,
b=rsin( z z=r(cos(+isin(),
. r
z (z(. ( z
Arg z.

1: z=a+bi
z, (z (=(a2 + b2.

r=(z (=(a2 + b2.

2: z=a+bi (,
z ,
.

. cos(, sin( - 2(, (=(+2(k, k-
.

( k=0
.

, cos (=a/r, sin (=b/r,

z=a+bi=rcos (+ irsin (=r(cos (+isin ()-

.

.

:



z=1+i; z=-2+2i(3; z= -3i; z=5; z=6i

: z=1+i

a=1, b=1, r= (z (=(12+12=(2

cos (=1/(2=(2/2

sin (=1/(2=(2/2

(=(/4

z=1+i=(2(cos(/4+isin(/4).

z=-2+2i(3

:

=-2, b=2(3

r=((-2)2+(2(3)2=(16=4

cos (= -1/2

sin (=2(3/4=(3/2

(=2(/3

z=-2+2(3=4(cos 2(/3+isin 2(/3)




(2-6x+13=0

:

D=b2-4ac=(-6)2-4(1(13=36-52=-16

(D=(-16=(16(-1)=4i

(1,2=(-b((D)/2a

(1=(6-4i)/2=2(3-2i)/2=3-2i, (2=(6+4i)/2=2(3+2i)/2=3+2i

, D<0 ,
.

(2+3x+4=0;

x1 x2 4(2-20x+26=0;



5.

: . ,
.


.


. III
108(10.

,
.
.

,
, ,
. ,

.

,
. ,
. ,
, 1.
,
:
, , .


.
. III
, ,
VII ,
.
. VIII
,
,
: , 2= -9.

XVI
.
(3+px+q=0)
:

3((-q/2+((q2/4+p3/27))+ 3((-q/2-((q2/4-p3/27))

,
(3+3-4=0),
(3-7+6=0),
. ,

.

, ,
.
() XVIII XIX ,
(5+ax4+bx3+cx2+dx+e=0) ,
a, b, c, d, e
(, , ,
, , ).

1830 () , ,
, , .
n- (
) n , .

XVII (
), XVIII XIX
.

1545
. ,

+y=10

xy=40

,
(=5((-15, y=5((-15),
,

(-((-=-. ,
. ,
- ,
- . 1572
. ,
,
. 1637
. , 1777
XVIII .
imaginaire ()
(-1 ( ).
. .

1831 .
( complexus) , ,
, , ..,
.

XVII
, .

.

XVII XVIII n-
, ,
. (1707
):

(cos??isin?)n= cos(n(?)?isin(n(?)


.

. 1748 : ei((= cosx+isinx,

.
. e
. , , ei((=-1.
, ,
.

XVIII . ,
.

. ,
,
. .
.

XVIII
, , ,
..
. . ,
, , - ,

.

,
,
- . .

XVIII , XIX
. . , .
.
(z=a+bi) (a,b) .
,
(a,b), , .

.
a b, r (,
. a=rcos(, b=rsin(
z z=r(cos(+isin(),
. r
z (z(. ( z
Arg z.

, z=0, Arg z , z(0
2(.

z

z=r(ei(( ( ).


,
. ,
, ,
. :

;

.

,
,
. .

, ,
. , ,
,
. , ,
.
(,
).
,
.
. ,
.

: n


n=p1((p2(..(p=q1( q2((.(qt,
, .
, k=t, ,
, .

,
. ,


.
, ,
.

, , 2Z
,
. , 10, 50 2 ,
: 100=10(10=50(2. ,
100 2Z
. ,
- .

6.

: .
.

1: ,

, .. z z = a+bi, a b
.

2: z = a+bi
N (z) = a2+b2.


(.. ).

.. ,
, 1
. .. ,
,
.

.

1) :

147,3+(3/2)i

2,5+7i

3i

5i+2

147.3+(3/2)i

2) 1: , .. N
(??) = N (?)(N(?)

2:

1+ i 2,
2+ i 5. 10?

3) 2: C
,
.

3:

9 ?

: ,
.

(9=3, n( 3. 1,
2, 3.
9. , -
, ,
.

9-1=8- , 9-2=5- .

- , 9
.

4) ,
: 26; 16; 10; 13; 18; 7; 17; 61;
24; 29; 50

:
.

7

: .
.

1: , ??0
? ???
? , : ?=?(?

: , N(?)=N(?)( N(?),
??0, N(?) ?0, ???
N(?)?N(?), N(?), N(?) - .

,
, : +1 1.

.

: +1, -1, +i, -i .

: ?=?(1 ?=(-i?)(I

?=(-?)((-1) ?=(i?)((-i)

2: ?
, ?=??
.

1: - ?
, ? .

: ?=a+bi N(?)=p
. ?=??, N(?)=p=N(?)(N(?).
:

N(?)=p, N(?)=1, ?

N(?)=1, N(?)=p, ?

, 2, ? .

.

.

, ? ? :

?=5-7i; ?=5+7i

?=1+i; ?=3i+1

?=2+i; ?=3i+1

?=3+7i; ?=19+25i

?=4-i; ?=19+25i

?=-5+i; ?=11i-3

, ??? 1,
, ???, N(?)?N(?).

:

3i+2, 4i+1, -2i+3, -4i-1, 5+5i;

-5i+6, 7i+1, 1+5i, -4+i, 3+2i;

-7-i, 13+i, 4-i, i-1, 2+3i;

8

: .

1: ,
,
.

: ?, -?, i?, -i? , ?
.

2: ?1, , ?n
?, ???1, ,???n.

3: ?1, ,
?n ?,

???1, , ???n

? ?1, , ?n ???.

:
? ?, 0,
.

.. ?=??+??, ?= (?, ?); ?, ? .

4: ?, ? ,
1.

, (?, ?)=1 ,
?, ? , ??+??=1.

: ? ?1 ? ?2, ?
?1(?2.

: (?, ?1) 1,
? ?, 1=??+??.

.. (?, ?2) 1, ? ?, 1= ??+??

:

1=(??+??1)(??+??2)=?(???+???1+???2)+(??)(?1?2),

?=???+???1+???2 ?=??, ? ?
1=??+?(?1?2), , ? ?1?2 .

.

: ? ?1, ?2, , ?k, ?
.

:
.

k=2,

, < k.
? ?1, ?2, , ?k, ?1, ?2, , ?k-1.
? ?1(?2((?k-1 ?
?k, ?
?1(?2((?k, .

c: ?, ? (??0)
, ? ?,
N(?)
9.

: .
.

: ?,
, ?=?1((2((?k
(?i , ),

.

:

: ?

) N(?)=2, ?=1+i, 1+i

) N(?)=n,
. ? ,
?=??, N(?)
, ? ? : ?=?1*?2**?k
?=?1*?2**?l, ?=?1**?k*?1**?l ?.

: ?.

) N(?)=2, ?=1+i, ?=x+iy, N(?)=x2+y2,
2+2=2 4 :

=1, =1; =-1, =-1; =1, =-1; =-1, =-1;

1+i, -1+i, 1-i, -1-i,
.

) ,
?, N(?) ? ?1, ?2, , ?s ?1, ?2, , ?t
.

, , ?s
?: ?1, ?2, , ?t. , .. ?s
?i, i=1, 2, , t, ?s ?i,
?1*?2**?t ( ), .. ?..
, .. ?s??.

, ?s - ?1, ?2, , ?t.
, ?s ?t.

: ?=?1**?s-1*?s=?1**?t-1*?t,

?=???s=?1**?s-1=?1**?t-1.

N(?) , .. s-1=t-1, ?1**?s-1 ?1*?t-1
. ?s=?t,
?1, , ?s ?1, , ?t.

.

: ?
? ?, ? ? ? ?.

: ????, N(?)?N(??), N(??)>N(?)>2.
, ?? .
???? , ? ??,

. , ? ? ?,
.. ??? ???, .

10.

: .

1:
.

: N(?)=?(?, ??0 ??N(?).
? . ??N(?).

N(?) ,
p1**ps. ??p1**ps,
: ??i

i (i=1, 2, , s). , ?
.

2: N(?) ?
, .

: 1 , ,
??, .. =??.

2=N(p)=N(??)=N(?)*N(?)

N(?)*N(?)=p2

N(?)?1, .. ? .

:

N(?)=N(?)=p

N(?)=p2, N(?)=1, .

: , 2,
, 4k+1.

: ?
.

1. N(?)

) N(?) , ?


) N(?)=p2, 4k+3, ?


) ? .

:

N(?)

N(?) 1((s

i (i=1, 2, , s) 4k+3 , pj
4k+1 : pj=x2+y2

? x+yi

? y+xi


, ,
?.



?=7+4i.

N(?)=72+42=49+16=65=5(13

?=??, N(?)=5, N(?)=13

5 13 4k+1, : 5=22+12
13=22+32

: ? 2+i 1+2i; ?
3+2i 3i+2.

) ?'=1+2i, ?'=3+2i

?'?'=(1+2i)(3+2i)=-1+8i 7+4i

) ?'=1+2i, ?'=2+3i

?'?'=(1+2i)(2+3i)=-4+7i=i(7+4i)??'?'(-i)=7+4i

?=?'(-i)=2-i

: 7+4i=(2-i)(2+3i)

?=-12+6i.

N(?)=144+36=180=22(32(5

5 4k+1? : 5=22+12.

3 4k+3? ?=????, N(?)=N(?)=2,
?=3, N(?)=5

: ? ? 1-i; ? 2+i
1+2i.

) ?'=?'=1-i, ?'=2+i

?'?'?'?'=-24-12i 12+6i

) ?'=1+i, ?'=1-i, ?'=1+2i

?'?'?'?'=6+12i=(-i)(-12+6i) ? ?'?'?'?'i=-12+6i

?= ?'i=(1+2i)i=-2+i

-12+6i=(1+i)(1-i)3(-2+i)

3.
.


,
.
,
,
. ,
,
,
.


, .
.

.(.).

- ,
,
, .

, :

7i 7i?


?

?


.

-
.


,
, ,
.


.

,

, ,
, ,
.

: ,
i, , ,
.

,
a+bi, a b
. ,
+ i, .

,
,
.
, (, ,
) ,
.

a+0i, ,
. ,
z1= a+0i z2=+0i,
(a+0i)+(+0i)=(a+c)+0i (a+0i)( +0i)=+0i, ,
z1+ z2 +,
z1* z2 .

a+0i
-, a+0i
.


.

0+1i i , ,
0+bi b
i,
= a+0i b=b+0i
i=0+1i.

i2=(0+1i)( 0+1i)= -1+0i = -1, ,

,
, i2 1.


,
z=a+bi (a, b) ,
,
..
-.
,
.



.

Z ,
Z. z=a+bi , (z(=(a2+b2 .

, = a+0i
((=(a2+02 ,.

.

argZ z
,
, .
, 0(argZ(2(.

,
-( , ,
z=a+bi.

z-
argZ+2(k, k .
,
(
, 2().


z=r(cos(+isin(), r=(z(, (- .

z(0
. 0 , ,
.

5 .

,

- .

, ,
,
.


. 6,7,8,9,10.


.

.



.

,
.
- ,
.

,
.

-
.
.
, - ..

, ,
, .

, , ,
,
.


, ,
.
,
.

.
.
,
, ( ,
, .).

,
.

.
..:

,
. ,
, ,
, .
, , ,
.


. ,

.
( )
()
.


.
, 1,
.

,
-
.

,
.
,
: +1 1.

: +1, -1, +i, -i.

.
.

, (
, , , 1(
).

N(()(( , N(()=1. (=x+yi, x2+y2=1.


:

=1, =0; =0, =1; =0, =-1; =-1, =0.

+1,
-1, i, -i.

, ,
,
, .


.
. ,
:

(-

, , (.


.


. ,
.



.


,
.

.
.
, ,
,
, .

, , 2-,
, ,
, .

, 2
2=(1+i)(1-i) 1+i 1-i
.

, 5 ,
5=(2+i)(2-i).

, 4n+1
, .. ,
,
,
- .
,
.
,
4n+1 .

, 4n+1
, ,
, .


(

:

,
, , 4n+3
.


.
.
, .


.

, ,
.


. ,

. 10
:

.

.

.

.

, ,

, ,
.

(=+(-5, -
.

, , (=+(-5
.
. ,
( =0).

,
:

( ( , ((( , ..

(= +(-5.

,
:

N(()=N(+(-5)=( +(-5)( -(-5)=x2+5y2 .

,
.

,
.

+1, -1.

,
N(()=x2+5y2=1, = (1, =0.




,
.
.

:

, 2=2+0((-5, 3=3+0(-5, 1+((-5, 1-((-5
.

, N(2)=4, N(3)=9, N(1+((-5)=N(1-((-5)=6.

,
(= +(-5,

N(()=N(+(-5)=x2+5y2=2 N(()=N(+(-5)=x2+5y2=3.

, .. , x2+5y2=2 x2+5y2=3
.

- .

6=2(3=(1+((-5) (1-((-5) 6
.

,

, , ,
. ,
;
.

4. .




- 4 . 11-
3- .
, ,
,
.

, , :




;


;


?

-2i

2i ;

;

2i ;


.


:

11 ,
.



,
.

- .

,
,
.

:

,

.

.

.

3- 7 .

-
,
. 6
.
14 .


. ,
, , .
:

,
, ,
.


.

,


.

.


" " (
) :

,
. ,
- " "
,
, ..
.
, ,
.
[14](, ,
.

-
,
" ",
, ,
,



.
,
, ,
.

.



.., .., .. .
; 10 . . .: , 1980 .

.. . .:
, 1975 .

.. .
1 .: 1974 ., 2 .: 1975 .

.., .. : . .:
, 1962 .

.., .. . .:
, 1971 .

.., .., .. .
. . .: , 1983 .

.. : .
, 1962 .

.., .. , ,
. // . .: 1987 .

.. .
. .: , 1973 .

.., - .., ..
11 : .
.. .: , 1993 .

.. . .:, 1963 .

..
. .: , 1985 .

.., ..
. // . .: 1996 .

.. . .: ,

.., .. .- : - .-, 1994 .


./ . .. , 1971 .

.. . .: , 1969 .

.. .
. .: , 1979 .

.. -
. .: 1991 .

.., .. . .:
, 1963 .

.., .. :
. .: ,
, 1939 .

..
. . .: 1988 .

.., ..: . .-
.: , 1991 .

.. . .:, 1955 .

.., ..
. - .: , 1965 .

.. ( ߻).
.: , 1986 .

..
.
, 1991 .

..
. .: , 1980 .

.. .
.: , 1963 .

. .. . .:
, 1973 .

.. .
. .: , 1973
.

.., .. .
. .: , 1991 .

..
. .

.. . .
: , 1986 .

..
. . .: 1974 .

.., .. :
. .: , 1989 .

.. -
: .

.. : .
.: , 1988 .

.., .. :
. .: , 1994 .

.. . .: , 1963 .

r=(z (

(=argZ


?
?
?