复数与旋转

虚数i表示什么?

我们先从一个我们常用的等式说起:

\begin{equation} 1x^{2} = 1 \end{equation}

我们可以写成:

\begin{equation} 1*x*x=1 \end{equation}

我们可以认为是1经过两次相同的运算之后又得到1.

那么我们看虚数:

\begin{equation} 1i^{2} = 1 * i * i = -1 \end{equation}

我们也可以认为是1通过两次相同的运算得到-1,什么情况能够得到这种结果呢? 如下图:一个坐标轴上原点两边分别1通过逆时针旋转两次90度就得到-1了。

i2=-1.png

Figure 1: 1逆时针旋转两次得到-1

这样我们可以看出i其实表示的就是逆时针方向旋转90度。

再看一个问题:

\begin{equation} (-1)^{99} = -1 \end{equation}

我们都知道,-1每相乘两次就会变成+1,也就是他的结果其实是以2作为循环的。那么虚 数相乘呢?

\begin{equation} 1 = 1 \end{equation} \begin{equation} i=i \end{equation} \begin{equation} i^2= -1 \end{equation} \begin{equation} i^3= -i \end{equation} \begin{equation} i^4= 1 \end{equation}

也就是说他们是以4作为循环的,乘四次之后又回到原来的结果。看看下面这个图就很好 解释了:

imaginary_n.png

Figure 2: i表示的逆时针旋转

因为旋转4次90度之后又回到原来的位置了。

复数的运算

进一步想,我们能不能既有虚数,又有实数呢?

复数的加法

复数的大小(模)

距离原点的距离。

乘法

乘一个复数表示旋转一个角度。

欧拉公式

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