Комплекс сонлар

2§. Komplek sonlarni qo’shish va ayirish

Ta’rif: a+bi va s+di ikkita komplek sonlar yig’indisi deb (a+s)+(b+d)i songa aytiladi, ya’ni:

(a+bi)+ (s+di)= (a+s)+ (b+d)i

Misollar.

1) (6+5i)+ (4+3i)= (6+4)+ (5+3)i=10+8i;

2) (9-11i)+ (4+3i)= (9+4)+ (-11+3)i =13-8i;

3) (0-6i)+ (8-5i)= (0+8)+ (-6-5)i=8-11i.

Ta’rif: z₁=a+bi va z_2­=s+di kompleks sonlarning ayirmasi deb shunday z_3­=x+yi kompleks songa aytiladiki, bu sonning z_2­ bilan yig’indisi z_1­ dan iborat bo’ladi, ya’ni:

z₁- z₂= z_3­ dan z₂+ z₃= z₁

Yoki (a+bi)-(s+di)=x+yi dan (s+di)+(x+yi)=(s+x)+(d+y)i

U holda, (s+x)+(d+y)i=a+bi bo’ladi. Bu hol faqatgina s+x=a va d+y=b bo’lgandagina o’rinli bo’ladi.

Misollar.

1. 
   (2+3i)-(1+2i)=(2-1)+(3-2)i=1+i.
   
2. 
   (7+i)-(5+2i)=(7-5)+(1-2)i=2-i.
   
3. 
   (3+4i)-(5+4i)=(3-5)+(4-4)i=-2+0i.
   
4. 
   (5+8i)-(5+3i)=(5-5)+(8-3)i=0+5i.
   

3§. Kompleks sonlarni ko’paytirish va bo’lish

Ikkita a+bi va s+di kompleks sonlarni ko’paytirish 1§ dagi 3-qoida asosida bajariladi, ya’ni birinchi va ikkinchi ko’paytuvchi kompleks sonlar hadma-had ko’paytiriladi:

Bundan i ²=-1 bo’lganligi sababli, .

Demak,

Ta’rif: va kompleks sonlarning ko’paytmasi deb

kompleks songa aytiladi.

Har qanday ko’rinishdagi kompleks sonning nol 0+0i=0 conga ko’paytmasi noldan iborat bo’ladi, ya’ni

Har qanday kompleks sonning n=n+0i haqiqiy songa ko’paytmasi quyidagidan iborat:

Misollar.

a)

b)

Ikkita z₁=a+bi va z₂=s+di kompleks sonlarni bo’lishda z₃=x+yi kompleks son hosil bo’ladi, ya’ni

(1)

buni kabi yozish ham mumkin.

Ta’rif: kompleks sonning kompleks songa bo’linmasi deb, shunday ga aytiladiki, bu sonni ga ko’paytirganda hosil bo’ladi.

Kasrlarning xossasiga asosan nisbat shart bajarilgan taqdirda o’rinli bo’ladi.

Agar bo’lsa

(2)

Kompleks sonlarni ko’paytirish qoidasiga asosan

U holda, (2) ni quyidagicha yozish mumkin:

(3)

(3) tenglik (4)

bo’lgandagina o’rinli bo’ladi.

(4) dan x va y larni topamiz:

(5)

U holda, (6)

tenglik hosil bo’ladi.

1-misol. nisbatni toping.

Yechilishi: deb belgilaymiz. U holda,


Bundan,

Sistemani yechib, va ni topamiz.

U holda,



2-misol. nisbatni toping.

Yechilishi: Kompleks sonlar nisbatini topish uchun kasrning surat va maxrajini 2-i ning qo’shmasi 2+i ga ko’paytiramiz:



3-misol. Kompleks sonlarning nisbatini toping:



Yechilishi: Berilgan nisbatning surat va maxrajini 1+2i ga ko’paytiramiz:



4-misol. Hisoblang:

Yechilishi:


4§. Kompleks sonning trigonometrik shakli, moduli va argumenti

a+bi kompleks songa koordinatalari (a,b) bo’lgan vektor mos kelsin. vektor uzunligini r, uning x o’qi bilan hosil qiladigan burchagini bilan belgilaymiz. U holda, chizmadan quyidagi tengliklar o’rinli bo’ladi:

, (1)

(1)dan,

(2)

U holda, kompleks sonni quyidagi ko’rinishda yozish mumkin bo’ladi:

(3)

Chizmadan (4)

Shuning uchun ixtiyoriy a+bi kompleks sonni

(5)

ko’rinishda ifodalash mumkin. Bunda va burchak qo’yidagi shartlarda topiladi:

(6)

(5) tenglamadan r soni a+bi kompleks sonning moduli, burchak esa kompleks sonning argumenti deb ataladi.

Agar bo’lsa, uning moduli musbat, bo’lsa, va bo’ladi.

Agar bo’lsa, uning argumenti (6) formulalar yordamida ga karrali bo’lgan burchakgacha aniqlikda topiladi. bo’lgan holda va bo’ladi.

Har qanday kompleks sonning modulini , argumentini esa kabi belgilash ham mumkin.

1-misol. 1+I kompleks sonni trigonometrik shaklda ifodalang.

Yechilishi: Berilgan 1+i kompleks sonning r moduli va argumentini topamiz:

U holda,

Bo’lardan,

Demak, yoki

2-misol. kompleks sonning trigonometrik shaklini aniqlang.

Yechilishi: Berilgan kompleks sonning moduli r ni topamiz:

.

Endi kompleks sonning argumenti ni (6) formulalar yordamida topamiz:

.

U holda, bo’ladi.

Demak, berilgan kompleks sonning trigonometrik shakli quyidagidan iborat bo’ladi:




5§. Trigonometrik shaklda berilgan kompleks sonlar ustida amallar.

Komplek sonlarni ko’paytirish va darajaga ko’tarish.

Muavr formulasi.

Ikkita trigonometrik shakldagi z₁ va z_2­ kompleks sonlar, ya’ni

va

berilgan bo’lsin, z₁ va z_2­ kompleks sonlarning ko’paytmasini topamiz:

(1)
Demak, ikkita trigonometrik shaklda berilgan kompleks sonlarni ko’paytirish uchun ularning ₁ va ₂ modullari o’zaro ko’paytiriladi, va argumentlari esa o’zaro qo’shiladi, ya’ni:

(2)

Agar n ta trigonometrik shakldagi kompleks sonlar berilgan bo’lsa, ularning ko’paytmasi quyidagicha bo’ladi:

(3)

1 -misol.

berilgan. Ularning ko’paytmasini toping.

Yechilishi: Berilgan kompleks sonlarni ko’paytirish uchun (3) formuladan foydalanamiz:

Agar n ta ko’paytuvchi kompleks sonlar o’zaro teng, ya’ni

(4)

bo’lsa, (3) formula quyidagi ko’rinishga keladi:

(5)

Bu formulaga trigonometrik shakldagi kompleks sonni n -darajaga ko’tarish yoki Muavr formulasi deyiladi.

2-misol. ni darajaga ko’taring va hisoblang.

Yechilishi: Berilgan trigonometrik shakldagi kompleks sonni darajaga ko’tarish uchun (5) formula, ya’ni Muavr formulasidan foydalanmiz:

.

6§. Trigonometrik shakldagi kompleks sonlarni bo’lish

Ikkita z₁ va z₂ kompleks sonlar trigonometrik shaklda berilgan bo’lsin, ya’ni:

Ularning nisbati quyidagicha topiladi:

(7)

Demak, ikkita trigonometrik shaklda berilgan kompleks sonning nisbatini topishda ularning modullari bo’linadi, argumentlari esa o’zaro ayriladi, ya’ni:

(8)

3-misol. va lar berilgan bo’lsin. nisbatni toping. Yechilishi: (7) formuladan foydalanib, trigonometrik shakldagi kompleks sonlar nisbatini topamiz:



4-misol. va kompleks sonlar nisbatini toping.

Yechilishi: (7) formuladan foydalanamiz:

7§. Trigonometrik shakldagi kompleks sondan ildiz chiqarish

kompleks sonning n-darajali ildizi quyidagicha bo’lsin:

U holda, quyidagi tenglik o’rinli bo’ladi:

Muavr formulasiga asosan:

(9)

Agar ikkita kompleks son o’zaro teng bo’lsa, ularning modullari teng, argumentlari esa bir-biridan 2 ga karrali burchakka farq qiladi. Shuning uchun hamda yoki va (10)

va larning topilgan qiymatlarini (9) ga qo’yamiz:

(11)

5-misol. kompleks sondan ildiz chiqaring.

Yechilishi: Berilgan ildiz ostidagi 1 sonini trigonometrik ko’rinishga keltiramiz:

.

Ildiz chiqarish formulasi (11) dan foydalanamiz:

Bunda dan iborat.

8§. Kompleks son uchun Eyler formulasi

Kompleks ko’rsatkichli funksiyani qaraylik. Bunda , “e” esa

dan iborat.

U holda, e^z ni quyidagicha yozish mumkin bo’ladi:

yoki (1)

(2)

Agar x=0 bo’lsa, (2) tenglik

(3)

ko’rinishga ega bo’ladi. (3) tenglikka Eyler formulasi deyiladi.

Kompleks ko’rsatkichli funksiyaning davri ga teng. Agar uning davri hisobga olinsa, ko’rsatkichli funksiyani

(4)

ko’rinishda ifodalash mumkin. (4) da z=0 bo’lsa,

(5)

munosabat o’rinli bo’ladi.

- trigonometrik ko’rinishdagi kompleks sonni ko’rsatkichli shaklda quyidagicha ifodalash mumkin:

. (6)

(6) ga kompleks sonning ko’rsatkichli ko’rinishi deyiladi.

Kompleks ko’rsatkichli funksiyalar uchun ko’paytirish, bo’lish, darajaga ko’tarish va ildiz chiqarish amallarini bajarish mumkin.

Faraz qilaylik, va bo’lsin. U holda,

, (7)

. (8)

bo’lsin. U holda, ni qo’yidagi ko’rinishda ifodalash mumkin:

, (9)

bundan, ,

Agar (3) dagi y ni va - lar bilan almashtirilsa, qo’yidagilar hosil bo’ladi:

(10)

(10) dagi tengliklarni qushib, ayiramiz hamda va larni topamiz:

(11)

(12)

(11) va (12) lar trigonometrik funksiyalarni ko’rsatkichli funksiyalar orqali ifodalaydi, hamda ular ham Eyler formulalari deb nomlanadi.

1-misol. bo’lsa, e sonni z darajaga ko’taring.

Yechilishi: e sonni z darajaga ko’tarish uchun va (2) formuladan foydalanamiz. Berilganga ko’ra x=1, y=1. U holda,

.

2-misol. e sonni darajaga ko’taring.

Yechilishi: (1) yoki (2) formulalardan birini qo’llaymiz:

.

4-misol. sonni ko’rsatkichli ko’rinishda ifodalang.

Yechilishi: U holda, .

5-misol. sonni algebraik ko’rinishda ifodalang.
Yechilishi:

.

6-misol. kompleks sonni ko’rsatkichli ko’rinishda ifodalang.

Yechilishi: Berilgan kompleks sonni ko’rsatkichli ko’rinishga keltirish uchun

formuladan ifodalaymiz:

7-misol. va kompleks sonlar berilgan. va larni toping. Natijalarni trigonometrik shaklda ifodalang.

Yechilishi: (7) va (8) formulalarni qo’llaymiz:
.

Endi nisbatni topamiz va natijani trigonometrik shaklda ifodalaymiz:

.