Геометрическое изображение комплексных чисел

Действительные числа можно изобразить точками прямой линии, как показано на рис.1, где точка С изображает число 4. Это число можно изобразить также отрезком ОС, учитывая не только его длину, но и направление.

Рис.1 – Геометрическое изображение действительных чисел

Каждая точка С “числовой прямой” изображает некоторое действительное число (рациональное, если отрезок ОС соизмерим с единицей длины, и иррациональное, если несоизмерим). Таким образом, на “числовой прямой” не остаётся места для комплексных чисел.

Но комплексные числа можно изобразить на “числовой прямой”. Для этого мы выбираем на плоскости прямоугольную систему координат с одним и тем же масштабом на обеих осях (рис. 2). Комплексное число a + bi мы изображаем точкой, у которой абсцисса х равна абсциссе а комплексного, а ордината у равна ординате b комплексного числа (слайд 8).

Рис.2 – Геометрическое представление комплексного числа

Комплексное число может также изображаться вектором с координатами a и b, идущим из начала координат в точку (a; b) (слайд 8)). По определению модуля комплексного числа

, (2)

модуль комплексного числа равен длине вектора .

Пример. На рис. 1 точка А с абсциссой х=2 и ординатой у=3 изображает комплексное число 2+3i. Точка В (-3,-1) изображает комплексное число: –3 - i.

Действительные числа (в комплексной форме они имеют вид a + 0i) изображают точками оси OХ, а чисто мнимые – точками оси OУ.

Пример. Точка С на рис. 1 изображает действительное число 4, точка D – чисто мнимое число 3i. Начало координат изображает число 0.

Сопряжённые комплексные числа изображаются парой точек, симметричных относительно оси абсцисс.

Комплексные можно изображать также отрезками, начинающимися в точке О и оканчивающимися в соответствующей точке числовой плоскости. Так, комплексное число a + bi можно изобразить не только точкой Z (рис. 1), но также вектором ОZ. Давая какому – либо отрезку наименование “вектор”, мы подчёркиваем, что существенное значение имеет не только длина, но и направление отрезка.

Геометрическое истолкование комплексных чисел позволило определить многие понятия, связанные с функцией комплексного переменного, расширило область их применения.

Стало ясно, что комплексные числа полезны во многих вопросах, где имеют дело с величинами, которые изображаются векторами на плоскости: при изучении течения жидкости, задач теории упругости.