Быстрый поиск

Реферат: Полный курс лекций по математике

4. Множество комплексных чисел неупорядоченное множество, т.е. из двух комплексных чисел нельзя указать последующее и предыдущее. Между двумя комплексными числами нельзя поставить знаки неравенства >или<.

Например, z = 10+15i, z = 2-100i. Нельзя сказать которое из двух чисел больше.

Определение. Числа z = x + i y и = x - i y называются комплексно сопряженными.

Например, z = -2 + 3i, = -2 - 3i

z = 1 – i, = 1 + i

Действия над комплексными числами.

Если два комплексных числа складывать, перемножать или делить друг на друга, то мы получим новое комплексное число.

Пример 1. Дано z = -1 + 2i, z = 3 - 5i. Найти z + z. Решение z + z= -1 + 2 i + 3 - 5i = 2 - 3i, т.е. складываются вещественные части и мнимые части.

Пример 2 Дано z = 2 + 3i, z = -1 + i. Найти z - z. Решение z - z= 2 + 3 i –(-1 + i) = 2 + 3i + 1 – i = 3 + 2i. т.е. складываются вещественные части и мнимые части.

Пример 3 Дано z = -1 + 2i, z = 3 - 5i. Найти z* z. Решение, z* z= (-1 + 2 i )*( 3 - 5i ) = -3 + 6i +5i – 10 i² = - 3 +10 +11 i = 7+ 11 i, надо помнить, что i² = - 1.

Пример 4 Дано z = 2 - i, , = 2 + i. Найти z * .

Решение z * = (2 – i ) *(2+ i ) = 2² - i² = 4+1 = 5, где i² = -1. Произведение комплексно сопряженных чисел есть вещественное число равное сумме квадратов вещественной и мнимой частей.

Например, 1) z = 1 + i, = 1 – i, z * =1² + 1²=2

2) z = 3 + 5i, = 3 - 5i, , z * =9 + 25=34

Пример 5 Дано z = -1 + i, z = 2 - 3i. Найти z = (1 + i)/(2 - 3i). Решение z = (1 + i)/(2 - 3i) = (1+ i)(2 +3i) / (2 – 3i)(2+3i) = (2 +2i +3i +3i²)/ (4+9) = (2 – 3 + 5i)/13 =

= -1/3 + (5/13)i. Чтобы выделить вещественную и мнимую часть числа z надо числитель и знаменатель дроби умножить на число сопряженное знаменателю.

Рассмотрим еще один подобный пример.

Произвести действие, выделить вещественную и мнимую части числа

(2 + i)/(1 + 2i).

Решение. (2 + i)/(1 + 2i) = (2+ i)(1 -2i) / (1 + 2i)(1 - 2i) = (2 +i - 4i - 2i²)/ (1 +4) = (2 + 2 - 3i)/5 = (4 - 3i)/5= 4/5 - (3/5)i.

Геометрическое изображение комплексного числа z = x + iy.

у

Выберем декартову прямоугольную систему координат. По оси абцисс отложим вещественную часть числа х, по оси ординат отложим мнимую часть числа у, получим на плоскости точку z с координатами ( х,у )

Рис.1

х

х

0

Рис.1

Ось ох называется вещественной осью

Ось оу называется мнимой осью.

Вся плоскость хоу называется плоскостью комплексного переменного.

y

Пример. Построить числа z =1+ i; z =2 i, z = -2+3 i; z = -1/2 i, z =1 - i, z =-1-2 i Рис2.

Тема 4. Аналитическая геометрия. Координатный метод. Прямая линия на плоскости.

Аналитическая геометрия - область математики, занимающаяся изучением геометрических задач методом координат. Основная идея аналитической геометрии проста: положение точки на плоскости можно описать двумя числами и, таким образом, перевести любое утверждение о точках в утверждение о числах. Основоположниками метода координат принято считать Рене Декарта (1596-1650) и Пьера Ферма (1601-1665).

Декартова прямоугольная система координат на плоскости задается так: выбираются две взаимоперпендикулярные прямые с выбранным положительным направлением на каждой прямой - оси координат, точка пересечения прямых – начало координат. Выбирается на осях координат единица масштаба.

Рис 1

Ось ох – ось абцисс.

Ось оу – ось ординат

О – точка пересечения осей, начало координат.

Положение всякой точки плоскости определяется ее расстоянием от осей координат. Эти расстояния называются координатами точки. Например, точка М имеет координаты х и у – М(х,у). Рис 1.

х – абцисса точки М, у – ордината точки М.

Координатам приписывают знаки, зависящие от расположения точки в различных частях координатной системы.

Пример. Построить точки: А(3,2); В(-1,4); С(-2,0); Д(-1,-1/2); Е(1,-1).

Рис 2.

Расстояние между двумя точками на плоскости М1(х1,у1) и М2(х2,у2) определяется по формуле М1М2 = (х2-х1)2+(у2-у1)2.

Например, найти АВ, если А (1,2); В (-2,-2). Используя формулу, получим АВ=корень ====5.

Соотношение, характеризующее зависимость между координатами х и у точек кривой называется уравнением этой кривой. Например: у+2х-1=0 – уравнение прямой, х2+у2=4 – уравнение окружности.

Координаты любой точки, лежащей на кривой, удовлетворяют уравнению кривой, а координаты точек, на кривой не лежащей, уравнению не удовлетворяют. Например, проверим лежит ли точка А (1,2) и В (0,1) на прямой у+2х-1=0. Для этого подставим координаты каждой точки в уравнение прямой.

1) А(1,2)-2+2-10, вывод: точка А не принадлежит прямой.

2) В(0,1)-1-1=0, вывод: точка В лежит на прямой.

Любое уравнение первой степени относительно переменных х и у, называется линейным, оно есть уравнение прямой линии.

Ах+Ву+С=0, где А, В, С – вещественные числа, есть общее уравнение прямой.

Например, х+у-1=0, у=2х, х=3, у= -1. Эти уравнения – есть уравнения прямых.

Построим эти прямые на плоскости Рис 3. Положение любой прямой определяется двумя точками. Найдем точки пересечения прямой х+у-1=0 с осями координат.

Х	0	1
У	1	0

А(0,1); В(1,0). Через эти точки проводим прямую.

У=2х – прямая проходит через начало координат, т.к. координаты начала О(0,0) удовлетворяют уравнению прямой, подберем точку С(1,2) – лежащую на прямой, проведем прямую через точки О и С. Рис 4.

Прямая х=3 параллельна оси оу, прямая у=-1 параллельна оси ох. Рис 5.

Рис.5

х

0

Уравнение прямой с угловым коэффициентом.

у=Кх+в, К=tg φ – коэффициент, φ – угол, который прямая составляет с осью абцисс, в - отрезок, который прямая отсекает от оси ординат. Рис 6.

Если две прямые параллельны, то их угловые коэффициенты равны. Например, у=2х+3, у=2х - 5 эти две прямые параллельны, т.к. К1=2; К2=2; К1=К2.

Если две прямые перпендикулярны, то К2= -1/К1. Например, у=2х+3, у= -(1/2)х - 1. Эти прямые перпендикулярны, т.к. К1=2, К2=-1/2; К2= -1/К1.

Пример. Указать какие из следующих пар прямых параллельны, а какие перпендикулярны.

1)3х - у+7=0

6х - 2у-1=0

2) 3х - у+5=0

х+3у - 1=0

3)3х - 4у+1=0

4х + 3у+7=0

Решение. 1) Найдем условные коэффициенты обеих прямых, для этого каждое уравнение разрешим относительно у.

у=3х+7, у=3х - 1/2. Эти прямые параллельны, т.к. К1=К2=3

2) Разрешим каждое уравнение относительно у

У=3х+5, у= -1/3х+1/3, К1=3, К2= -1/3, т.к. К2=-1/К1, то мы можем сказать, что эти две прямые перпендикулярны.

3) Разрешим каждое уравнение относительно у

у = 3/4х+1/4, у = - 4/3х +х/3; К1 = 3/4, К2 = 4/3

Эти прямые не являются параллельными, т.к. К1≠К2, эти прямые являются перпендикулярными, т.к. К2= -1/К1

Уравнение прямой, проходящей через данную точку в данном направлении.

у - у0=К (х - х0) – уравнение прямой, проходящей через данную точку М0 (х0,у0), в данном направлении, т.е. К известен.

Задача. Через точку М0(1,-2) провести прямую ℓ параллельную прямой у = 2х - 1

Решение. Уравнение прямой ℓ запишем в виде у-у0=К(х-х0). Х0 и у0 – нам даны, это х0=1, у0=-2, К – угловой коэффициент найдем из условия параллельности двух прямых К=2. у+2=2(х - 1) – искомое уравнение или 2х – у - 4=0

Тема 5. Кривые второго порядка.

К кривым второго порядка относят кривые, записанные уравнением Ах2 + Вху + Су2 + Ех + Ду + F = 0. В зависимости от значений коэффициентов (вещественные числа) это могут быть окружность, эллипс, гипербола, парабола. Эти кривые были известны с глубокой древности. Все эти кривые суть сечения прямого кругового конуса плоскостями (конические сечения).

Эллипс. Эллипсом называется геометрическое место точек, сумма расстояний которых от двух данных точек F1 и F2 (фокусов) есть величина постоянная 2а, большая F1F2. Каноническое уравнение (простейшее) уравнение эллипса: х2/а2 + у2/в2 =1

Эллипс, заданный таким уравнением симметричен относительно осей координат (рис 1)

М (х,у) – произвольная точка эллипса, (х,у) – текущие координаты этой точки. Все точки эллипса удовлетворяют условию: F1M + F2M=2a.

а,в называются полуосями эллипса, а – большая полуось, в – малая полуось. F1 и F2 – фокусы эллипса находятся на оси ох на расстоянии С= 2 – в2) от центра О. Отношение с/а = Е называется эксцентриситетом эллипса.