(2)[imaginary part]:復數中a+bi,b不等於零時bi叫虛數。
(3)[imaginary number]:漢語中不表明具體數量的詞。 [編輯本段]數學中的虛數 在數學裏,將平方是負數的數定義為純虛數。所有的虛數都是復數。定義為i^2=-1。但是虛數是沒有算術根這壹說的,所以√(-1)=±i。對於z=a+bi,也可以表示為e的iA次方的形式,其中e是常數,i為虛數單位,A為虛數的幅角,即可表示為z=cosA+isinA。實數和虛數組成的壹對數在復數範圍內看成壹個數,起名為復數。虛數沒有正負可言。不是實數的復數,即使是純虛數,也不能比較大小。
這種數有壹個專門的符號“i”(imaginary),它稱為虛數單位。不過在電子等行業中,因為i通常用來表示電流,所以虛數單位用j來表示。 [編輯本段]虛數的實際意義 我們可以在平面直角坐標系中畫出虛數系統。如果利用橫軸表示全體實數,那麽縱軸即可表示虛數。整個平面上每壹點對應著壹個復數,稱為復平面。橫軸和縱軸也改稱為實軸和虛軸。 [編輯本段]起源 “虛數”這個名詞是17世紀著名數學家、哲學家笛卡爾創制,因為當時的觀念認為這是真實不存在的數字。後來發現虛數可對應平面上的縱軸,與對應平面上橫軸的實數同樣真實。
人們發現即使使用全部的有理數和無理數,也不能長度解決代數方程的求解問題。像x 2+1=0這樣最簡單的二次方程,在實數範圍內沒有解。12世紀的印度大數學家婆什伽羅都認為這個方程是沒有解的。他認為正數的平方是正數,負數的平方也是正數,因此,壹個正數的平方根是兩重的;壹個正數和壹個負數,負數沒有平方根,因此負數不是平方數。這等於不承認方程的負根的存在。
到了16世紀,意大利數學家卡當在其著作《大法》(《大衍術》)中,把記為1545R15-15m這是最早的虛數記號。但他認為這僅僅是個形式表示而已。1637年法國數學家笛卡爾,在其《幾何學》中第壹次給出“虛數”的名稱,並和“實數”相對應。
1545年意大利米蘭的卡丹發表了文藝復興時期最重要的壹部代數學著作,提出了壹種求解壹般三次方程的求解公式:
形如:x^3+ax+b=0的三次方程解如下:x={(-b/2)+[(b^2)/4+(a^3)/27]^(1/2)}^(1/3)+{(-b/2)-[(b^2)/4+(a^3)/27]^(1/2)}^(1/3)
當卡丹試圖用該公式解方程x^3-15x-4=0時他的解是:x=[2+(-121)^(1/2)]^(1/3)+[2-(-121)^(1/2)]^(1/3)
在那個年代負數本身就是令人懷疑的,負數的平方根就更加荒謬了。因此卡丹的公式給出x=(2+j)+(2-j)=4。容易證明x=4確實是原方程的根,但卡丹不曾熱心解釋(-121)^(1/2)的出現。認為是“不可捉摸而無用的東西”。
直到19世紀初,高斯系統地使用了這個符號,並主張用數偶(a、b)來表示a+bi,稱為復數,虛數才逐步得以通行。
由於虛數闖進數的領域時,人們對它的實際用處壹無所知,在實際生活中似乎沒有用復數來表達的量,因此在很長壹段時間裏,人們對它產生過種種懷疑和誤解。笛卡爾稱“虛數”的本意就是指它是虛假的;萊布尼茲則認為:“虛數是美妙而奇異的神靈隱蔽所,它幾乎是既存在又不存在的兩棲物。”歐拉盡管在許多地方用了虛數,但又說壹切形如
繼歐拉之後,挪威測量學家維塞爾提出把復數(a+bi)用平面上的點來表示。後來高斯又提出了復平面的概念,終於使復數有了立足之地,也為復數的應用開辟了道路。現在,復數壹般用來表示向量(有方向的量),這在水利學、地圖學、航空學中的應用十分廣泛,虛數越來越顯示出其豐富的內容。 [編輯本段]i的性質 i 的高次方會不斷作以下的循環:
i^1 = i
i^2 = - 1
i^3 = - i
i^4 = 1
i^5 = i
i^6 = - 1...
由於虛數特殊的運算規則,出現了符號i
當ω=(-1+√3i)/2或ω=(-1-√3i)/2時:
ω^2 + ω + 1 = 0
ω^3 = 1
許多實數的運算都可以推廣到i,例如指數、對數和三角函數。
壹個數的ni次方為:
x^(ni) = cos(ln(x^n)) + i sin(ln(x^n)).
壹個數的ni次方根為:
x^(1/ni) = cos(ln(x^(1/n))) - i sin(ln((x^(1/n))).
以i為底的對數為:
log_i(x) = 2 ln(x)/ i*pi.
i的余弦是壹個實數:
cos(i) = cosh(1) = (e + 1/e)/2 = (e^2 + 1) /2e = 1.54308064.
i的正弦是虛數:
sin(i) = sinh(1) * i = (e - 1/e)/ 2} * i = 1.17520119 i.
i,e,π,0和1的奇妙關系:
e^(i*π)+1=0
i^I=e^(-π÷2) [編輯本段]符號來歷 1777年瑞士數學家歐拉(Euler,或譯為歐勒)開始使用符號i表示虛數的單位。而後人將虛數和實數有機地結合起來,寫成a+bi形式 (a、b為實數,a等於0時叫純虛數,ab都不等於0時叫復數,b等於0時就是實數)。
通常,我們用符號C來表示復數集,用符號R來表示實數集。 [編輯本段]相關描述 虛數 原作:勞倫斯·馬克·萊瑟(阿姆斯特朗大西洋州立學院)
翻譯:徐國強
虛文自古向空構,艾字如今可倍乘。所問逢人驚詫甚,生活何處有真能?嗟哉小試調音放,訝矣大為掌夜燈。三極管中知用否,交流電路肯鹹恒。憑君漫問荒唐義,負值求根疑竇增。情類當初聽慣耳,事關負數見折肱。幾分繁復融學域,百計聯席悅有朋。但看幾何三角地,蓬勃艾草意同承[①]。
IMAGINARY by Lawrence Mark LesserArmstrong Atlantic State University
Imaginary numbers, multiples of iEverybody wonders, "are they used in real life?"Well, try the amplifier I'm using right now -- A.C.!You say it's absurd,this root of minus one.but the same things once were heardAbout the number negative one!Imaginary numbers are a bit complex,But in real mathematics, everything connects:Geometry, trig and call all see "i to i."
[①] see "i to i."指可見虛數符號的應用,並諧音雙關see eye to eye 為意見壹致[1]
參考資料:
《人文數學網絡期刊》22期48頁開放分類: 詞語,數學,詞匯,數詞,復數