Números complejos: Definición (1ºBach)

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*La expresión <math>a+bi\,</math> se denomina '''forma binómica''' de un número complejo. En ella, a <math>a\,</math> se le llama '''parte real''' y a <math>b\,</math> '''parte imaginaria'''. *La expresión <math>a+bi\,</math> se denomina '''forma binómica''' de un número complejo. En ella, a <math>a\,</math> se le llama '''parte real''' y a <math>b\,</math> '''parte imaginaria'''.
*Si <math>b=0\,</math>, lo que tenemos es un número real, por tanto <math>\mathbb{R} \sub \mathbb{C}</math>. *Si <math>b=0\,</math>, lo que tenemos es un número real, por tanto <math>\mathbb{R} \sub \mathbb{C}</math>.
-* <math>b \ne 0\,</math>, lo que tenemos no es un número real, es un número '''imaginario'''.+*Si <math>b \ne 0\,</math>, lo que tenemos no es un número real, es un número '''imaginario'''.
-*Si <math>a=0\,</math>, se le llama número '''imaginario puro'''.+*Si <math>a=0\,</math> y <math>b \ne 0\,</math>, se le llama número '''imaginario puro'''.
*Dos números complejos en forma binómica son '''iguales''' si tienen iguales sus partes reeales y sus partes imaginarias. *Dos números complejos en forma binómica son '''iguales''' si tienen iguales sus partes reeales y sus partes imaginarias.
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Tabla de contenidos

Necesidad de ampliación del campo numérico

Hay ecuaciones como

x^2 +9 = 0 \,

que no tienen solución en el conjunto de los números reales

x^2 +9 = 0 \rightarrow x^2=-9 \rightarrow x=\pm \sqrt{-9}     (no existe en \mathbb{R})

Vamos a definir un nuevo conjunto que amplie al conjunto de los números reales y en el cual estas ecuaciones si tengan solución. Ese conjunto va a ser el conjunto de los números complejos. Para ello vamos a empezar dando sentido a las raíces de números negativos.

Unidad imaginaria

Se denomina unidad imaginaria a \sqrt{-1}. Se designa por la letra i\,

i=\sqrt{-1}

Con esta definición, la ecuación anterior ahora si tiene solución "imaginaria":

x^2 +9 = 0 \rightarrow x^2=-9 \rightarrow x=\pm \sqrt{-9}=\pm 3 \, \sqrt{-1}=\pm \, 3i

Potencias de la unidad imaginaria

  • i^0=1\,
  • i^1=i\,
  • i^2=(\sqrt{-1} \, )^2=-1
  • i^3=i \cdot i^2=-i
  • i^4=i^2 \cdot i^2= (-1) \cdot (-1)=1

A partir de i^4\, se repiten cíclicamente los valores.

El conjunto de los números complejos

Definimos el conjunto de los números complejos de la siguiente manera:

\mathbb{C}=\big\{ a+bi \, / \, a, \, b \in \mathbb{R} \big\}

Forma binómica de un número complejo

  • La expresión a+bi\, se denomina forma binómica de un número complejo. En ella, a a\, se le llama parte real y a b\, parte imaginaria.
  • Si b=0\,, lo que tenemos es un número real, por tanto \mathbb{R} \sub \mathbb{C}.
  • Si b \ne 0\,, lo que tenemos no es un número real, es un número imaginario.
  • Si a=0\, y b \ne 0\,, se le llama número imaginario puro.
  • Dos números complejos en forma binómica son iguales si tienen iguales sus partes reeales y sus partes imaginarias.

\mathbb{C} \mbox{    Complejos}     \begin{cases}          \mathbb{R} & \mbox{Reales}         \begin{cases}             \mathbb{Q} & \mbox{Racionales}                 \begin{cases}                     \mathbb{Z} & \mbox{Enteros}                     \begin{cases}                         \mathbb{N} & \mbox{Naturales} \\                                    & \mbox{Enteros negativos} \\                                    & \mbox {Cero}                                    \end{cases}\\                                 & \mbox{Fraccionarios}                 \end{cases}\\                        & \mbox{Irracionales}         \end{cases}\\          & \mbox{Imaginarios}     \end{cases}

Opuesto y conjugado de un complejo

  • Se define el opuesto de un complejo a+bi\, como el número complejo -a-bi\,.
  • Se define el conjugado de un complejo z=a+bi\, como el número complejo \bar z =a-bi\,.

Representación gráfica de los números complejos

Para representar los números reales utilizabamos una recta, la recta real. Para representar los números complejos vamos a utilizar un plano, el plano complejo. ¿Por qué?. Muy simple, un número complejo en forma binómica a+bi\, queda determinado por un par de números reales: su parte real, a\, y su parte imaginaria, b\,. De esta manera, el par (a,b)\, representa las coordenadas de un punto del plano. Diremos que (a,b)\, es el afijo del número complejo a+bi\,.

Ahora, al eje X, lo llamaremos eje real y al eje Y, eje imaginario.

También podemos representar al número complejo mediante un vector de origen (0,0)\, y extremo (a,b)\,.

Herramientas personales
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