School/Matematicas/Números complejos.md
Chewico 3a8e122af9
All checks were successful
Deploy to School / deploy (push) Successful in 3s
homework_23_9_25
2025-09-23 07:28:53 +02:00

3.7 KiB

En los casos donde queremos resolver ecuaciones del tipo x^2 + 4 = 0, obtenemos que x = \sqrt{-4}. Para poder dar sentido a esta raíz cuadrada de un número negativo, se define el número imaginario i = \sqrt{-1}, al que llamamos unidad imaginaria.

Esto nos da que toda ecuación del tipo p(x) = cte tiene solución.


\huge z\overline{z}=(a+bi)(a-bi)=a²-(bi)²=a²+b²=|z|²

Forma polar

La forma polar es una forma alternativa de representar a un numero complejo donde se define con su modulo r=|z| y su angulo \alpha de esta manera r_{\alpha} = r (Cos \alpha + i Sin \alpha) !../Ilustraciónes/Números complejos 09-09-25_10_1.excalidraw.svg %%../Ilustraciónes/Números complejos 09-09-25_10_1.excalidraw.md%% El ángulo que forma z con el eje real positivo, denotado por \alpha, se llama argumento de z, \arg(z) = \alpha. Por lo tanto, el módulo |z| y el ángulo \alpha definen completamente el número complejo z.

Una propiedad importante es que el módulo del producto de dos números complejos es igual al producto de sus módulos:


\huge |z \cdot z'| = |z| \cdot |z'|

Además, en forma polar se expresa como


\huge z = r(\cos \alpha + i \sin \alpha)

[!REMEMBER] Recuerda \huge |z|=r

y si z = r(\cos \alpha + i \sin \alpha) y z' = r'(\cos \alpha' + i \sin \alpha'), entonces


\huge z \cdot z' = rr' \big(\cos(\alpha + \alpha') + i \sin(\alpha + \alpha')\big).

[!NOTE] Nota Multiplicar por i equivale a rotar 90 (3+2i)\cdot i=-2+3i


\huge \frac{z}{z'} = \frac{r}{r'} \big(\cos(\alpha - \alpha') + i \sin(\alpha - \alpha')\big)

Producto polar

La formula para calcular el producto en forma polar


\huge r_{\alpha} \cdot r'_{\alpha'}=(r\cdot r')_{\alpha + \alpha '}

División polar

La formula para dividir en forma polar


\huge \frac {z_1} {z_2} = (\frac {r_1} {r_2})_{\alpha_1-\alpha_2}

Potencia de un número complejo

Si z = r(\cos \alpha + i \sin \alpha) y \mu \in \mathbb{Z}, entonces:


\huge z^\mu = r^\mu \big(\cos(\mu \alpha) + i \sin(\mu \alpha)\big)

O en forma polar:


\huge z^\mu_{\alpha}=z^\mu_{\alpha\cdot\mu}
  • Aquí r = |z| es el módulo de z y \alpha = \arg(z) es el argumento.

Ejemplo:

Sea z = \frac{1}{\sqrt{2}} + \frac{1}{\sqrt{2}} i.

  • Módulo: r = |z| = 1
  • Argumento: \alpha = \frac{\pi}{4}

Entonces:


z^{100} = 1^{100} \big(\cos(100 \cdot \frac{\pi}{4}) + i \sin(100 \cdot \frac{\pi}{4}) \big) 
= \cos(25 \pi) + i \sin(25 \pi) 
= -1

Raíz n-ésima de un número complejo

Para calcular la raíz $n$-ésima de un número complejo z = r(\cos \alpha + i \sin \alpha), se utiliza la siguiente fórmula:

Si tenemos


\huge ^{n}\sqrt r \space (cos \space \alpha + i \space sin \space \alpha)

Podemos obtener n soluciones, que pueden ser repetidas, cada solución sera:


\large R = \space^{n} \sqrt r

y su parte \alpha sera


\large \alpha = \frac {\theta + 2\pi\cdot K} n,\quad donde \space K \{0, 1, 2...n-1\} 

Exponencial de un numero complejo


\huge e^{a+bi} = e^{a} \cdot e^{bi}

\huge e^{bi} = Cos(b) + iSin(b)

Si |z| = r \quad argz = \alpha


\huge z=re^{\alpha i}