sábado, 14 de mayo de 2011

REPRESENTACIÓN GRAFICA DE UN NUMERO COMPLEJO

Los números naturales, enteros, fraccionarios y reales se pueden representar como
puntos de una recta (la recta de los números reales).
Los Números Complejos podemos imaginarlos como puntos de un plano (el plano de los números complejos). En ese plano podemos trazar unos ejes perpendiculares que nos sirvan de referencia para localizar los puntos del plano.
Lo habitual es utilizar las coordenadas del punto (x,y). Cuando representamos un número complejo de esta forma decimos que está en forma cartesiana.
Esta interpretación de los números complejos (considerarlos puntos en un plano) se debe a Gauss y a Hamilton.
También se suele utilizar un vector para localizar el punto.
En un vector con principio en el origen de coordenadas y fin en el punto, identifica el punto de una manera inequívoca.
Al extremo del vector se le llama Afijo del complejo.
Ese vector lo podemos descomponer en dos vectores: un vector con principio en el origen de coordenadas y fin el valor de la abscisa del punto (x,y), y otro vector con principio el origen de coordenadas y fin la ordenada del punto (x,y).
Entonces el punto se representaría como una suma de vectores a + b.
Si definimos unos vectores unitarios sobre el Eje X o Real, ya que en el representamos la Parte Real del número complejo y sobre el eje Y o Eje Imaginario, representamos la parte Imaginaria. Entonces podemos representar el número de esta forma xr + yi.
Los vectores r e i tienen módulo 1, además el vector i se define cumpliendo esta condición: i2 = -1.
Cómo r tiene módulo 1 y sus potencias también son 1, no se escribe, quedando por lo tanto el número en la forma x + yi. Esta forma de representar un número complejo se llama Forma Binaria.
REPRESENTACION GRAFICA
Para cada número complejo z, la primera componente, x, se denomina parte real y la segunda, y, se denomina parte imaginaria.
Obviamente, dos números complejos son iguales si y sólo si lo son simultáneamente sus partes reales y sus partes imaginarias.
Usando este tipo de representación, la suma de complejos se corresponde con la suma de vectores. Dados dos vectores
su suma es
 Los afijos de los números reales se sitúan sobre el eje real, X. Y los imaginarios sobre el eje imaginario, Y.

Mediante un vector de origen (0, 0) y extremo (a, b).



VALOR ABSOLUTO

El valor absoluto de un número complejo Z es la distancia r desde  z al origen. Aquí vemos que z y su conjugado  z tienen el mismo valor absoluto.
Como los números complejos no conforman un conjunto ordenado en el sentido de los reales, la generalización del concepto no es directa, sino que requiere de la siguiente identidad, que proporciona una definición alternativa y equivalente para el valor absoluto:

De esta manera, dado cualquier número complejo de la forma
con x e y números reales, el valor absoluto o módulo de z está definido formalmente por:
Como los números complejos son una generalización de los números reales, es lógico que podamos representar a estos últimos también de esta forma:
De modo similar a la interpretación geométrica del valor absoluto para los números reales, se desprende del Teorema de Pitágoras que el valor absoluto de un número complejo corresponde a la distancia en el plano complejo de ese número hasta el origen, y más en general, que el valor absoluto de la diferencia de dos números complejos es igual a la distancia entre ellos.
Propiedades
El valor absoluto de los complejos comparte todas las propiedades vistas anteriormente para los números reales. Además, si
es el conjugado de z, entonces se verifica que:
Esta última fórmula es la versión compleja de la primera identidad en los reales que mencionamos en esta sección.
Como los números reales positivos forman un subgrupo de los números complejos bajo el operador de multiplicación, podemos pensar en el valor absoluto como un endomorfismo del grupo multiplicativo de los números complejos.


NUMEROS COMPLEJOS

Número complejo, expresión de la forma a + bi, en donde a y b son números reales e i es
Estos números se pueden sumar, restar, multiplicar y dividir, y forman una estructura algebraica de las llamadas cuerpo en matemáticas.
En física e ingeniería los números complejos se utilizan para describir circuitos eléctricos y ondas electromagnéticas.
El número i aparece explícitamente en la ecuación de onda de Schrödinger que es fundamental en la teoría cuántica del átomo.
El análisis complejo, que combina los números complejos y los conceptos del cálculo, se ha aplicado a campos tan diversos como la teoría de números o el diseño de alas de avión.


OPERACIONES CON NÚMEROS COMPLEJOS
Suma de Números Complejos
Dados dos números complejos a + bi y c + di se definen su suma como:
(a + bi ) + (c + di ) = (a + c) + (b + d)i
Suma
Para sumar números complejos, se siguen las normas básicas de la aritmética, sumando los reales con los reales y los imaginarios con los imaginarios:
Ejemplo de suma:
Resta
Al igual que en la suma, se opera como con los números reales ordinarios:
Producto de Números Complejos
La multiplicación se efectúa igual que si fuesen números reales, pero teniendo en cuenta que la multiplicación de complejos no es equivalente al producto escalar de vectores.
Dados dos números complejos a + bi y c + di se definen su producto como:
(a + bi ) (c + di ) = (ac - bd) + (ad + bc)i
El producto puede hacerse operando con i como si fuese un número real y teniendo en cuenta que i 2 = -1.
(a + bi )(c + di ) = ac + adi + bci + bdi 2 = ac + i(ad + bc) + bd(-1) = ac - bd + i (ad + bc)
Pero para comprobar resultados, podemos representar los complejos que se multiplican por sus vectores, y el resultado del producto por el vector correspondiente al complejo producto.
Multiplicación
Para multiplicar dos números complejos, se multiplica cada término del primero por los dos del segundo, con lo que obtenemos 4 términos:

Obsérvese que el término bdi2 pasa a ser − bd. Eso es porque i2 = − 1. Ejemplo:y asi queda

División de Números Complejos
Para dividir dos complejos, se multiplica el dividendo y el divisor por el conjugado de éste, así el divisor pasará a ser un número real.
Como en la multiplicación, podemos representar los complejos por vectores, para poder comprobar los resultados
La división de números complejos requiere un mayor trabajo que la multiplicación y partimos de un artificio previo, basado en que el producto de un numero complejo por su conjugado da como resultado un número real:



si la división de dos números complejos, la multiplicamos y dividimos por el conjugado del denominador:

Números Complejos en Forma Polar o Trigonometrica
Se puede representar un número complejo cualquiera z = a +bi en forma polar, dando su módulo y su argumento. Esta forma tambien se llama forma trigonométrica.
MÓDULO de un número complejo z es la longitud del vector que lo representa.
|z| = r
ARGUMENTO de un complejo es el ángulo que forma el vector con el eje real.
arg(z) = a
Por lo cual z = r (cos ð + isen ð )
Numeros Complejos en Forma Forma Binómica
Forma binómica z = a + bi
Podemos considerar C como un espacio vectorial isomorfo a , de este modo se tiene:
Gráficamente, podemos representar (y por tanto C) como un plano.

Fórmula de Moivre
Aplicando la propiedad de la potencia de un número complejo, se obtiene la siguiente fórmula llamada Fórmula de Moivre:
(cos a + i sen a)n = cos na + i sen na
que es útil en trigonometría, pues permite hallar cos na y sen na en función de sen a y cos a.
Operaciones con Numeros Complejos en Forma Polar
Potencia
La potencia es un producto de factores iguales, por tanto la regla es la misma que la de multiplicar.
El módulo se eleva a n
El argumento se multiplica por n
Multiplicación
Se multiplican los módulos
Se suman los argumentosEjemplo:
El producto de dos numeros complejos en forma polar es otro complejo en forma polar cuyo módulo es el producto de los módulos y el argumento la suma de los argumentos de los respectivos complejos.
Expresando los complejos en forma trigonométrica:

División
Se dividen los módulos
Se restan los argumentos
División de números complejos
Sean z = (a,b) y z' = (c,d), y queremos calcular su cociente. Utilizando que 
tendremos que dividir dos números complejos es multiplicar uno por el inverso del otro. Siguiendo con el ejemplo tendremos que calcular el inverso de z' y multiplicarlo por z.
El inverso de z' es 
Si ahora lo multiplicamos por z = (a,b): 


Módulo y argumento. Argumento principal
Se llama módulo de un número complejo z = (a,b) a la distancia del origen de coordenadas al afijo de dicho número. Es decir, el módulo de z es  
y se representa por |z|.
Se llama argumento de un número complejo al ángulo que forma el semieje real con el segmento que une el origen de coordenadas y el afijo del número. Se representa por arg(z) o simplemente por a .
Es evidente que si a es un argumento de un número complejo z, entonces también lo es a + 2kp. Es decir que un número complejo tiene infinitos argumentos.
Se llama argumento principal de un número complejo al único argumento de éste que está en el intervalo (-p,p].
Inverso de un número complejo
Sea z=(a,b) y consideramos 
Si calculamos z·z' tenemos:
es decir z' es el inverso de z.
Cuando a2 + b2 = 0 no tiene sentido z', pero esto ocurre porque si a2 + b2 =0 entonces a=0 y b=0, o sea que z=(0,0)=0, y 0 no tiene inverso porque no se puede dividir por 0.

Potencias
Para elevar un número complejo a un exponente entero, se aplican las identidades notables. Se debe tener en cuenta la igualdad i2 = − 1:

EXPONENTE

Número utilizado para indicar el número de veces que se utiliza un término como factor para multiplicarse por sí mismo. Normalmente, el exponente se coloca como superíndice después del término.


PROPIEDADES DE LOS EXPONENTES

Propiedad
Que dice
Ejemplos

Toda base elevada a la cero es 1, excepto el cero.
40 = 1, 100 =1

 Propiedad
Que dice
Ejemplos

Un exponente negativo es el recíproco de la potencia positiva.

 Propiedad
Que dice
Ejemplos

bm bn = bn+m
En el producto con bases iguales se suman los exponentes.
22 23 = 22 + 3 = 25 = 32
(- 5)2 (- 5)( - 5)3 =(- 5) 6 = 16625

 Propiedad
Que dice
Ejemplos

(bm )n = bn m
Una base con doble exponente; se multiplican los exponentes.
(33)2 = 3 3 x 2 = 36 = 729
(-33)2 = (-3)3 x 2 = (-3)6 = 729

  Propiedad
Que dice
Ejemplos
(ab)n = an bn
Un producto elevado a un exponente; cada factor se eleva a ese exponente.
(7x)2 = 72x 2 = 49x2
(-4y2)3 = (-43 y2 x 3) = -64y6
 Propiedad
Que dice
Ejemplos

En el cociente con bases iguales se restan los exponentes.


  Propiedad
Que dice
Ejemplos

Un cociente elevado a un exponente; cada término se eleva a ese exponente.





Propiedad
Que dice
Ejemplos

Un cociente con exponente negativo es el recíproco del cociente positivo.



Propiedad
Que dice
Ejemplos
Un cociente donde cada término tiene exponente negativo es el recíproco positivo de cada término.