Тема Комплексные числа и многочлены

Лекция 22

§1. Комплексные числа: основные определения

Символ вводят соотношением
и называют мнимой единицей. Другими словами,
.

Определение. Выражение вида
, где
, называется комплексным числом, при этом числоназывают вещественной частью комплексного числаи обозначают
, число– мнимой частьюи обозначают
.

Из такого определения следует, что действительные числа – это те комплексные числа, мнимая часть которых равна нулю.

Комплексные числа удобно изображать точками плоскости, на которой задана декартова прямоугольная система координат, а именно: комплексному числу
соответствует точка
и наоборот. На оси
изображаются вещественные числа и её называют вещественной осью. Комплексные числа вида

называют чисто мнимыми. Они изображаются точками на оси
, которую называют мнимой осью. Эту плоскость, служащую для изображения комплексных чисел, называют комплексной плоскостью. Комплексное число, не являющееся действительным, т.е. такое, что
, иногда называют мнимым.

Два комплексных числа называют равными тогда и только тогда, когда у них совпадают как вещественные, так и мнимые части.

Сложение, вычитание и умножение комплексных чисел производится по обычным правилам алгебры многочленов с учётом того, что

. Операцию деления можно определить как обратную к операции умножения и доказать единственность результата (если делитель отличен от нуля). Однако на практике используется другой подход.

Комплексные числа
и
называют сопряжёнными, на комплексной плоскости они изображаются точками, симметричными относительно вещественной оси. Очевидно, что:

1)

;

2)
;

3)
.

Теперь разделить наможно следующим образом:

.

Не трудно показать, что

,

где символ обозначает любую арифметическую операцию.

Пусть
некоторое мнимое число, а – вещественная переменная. Произведение двух биномов

есть квадратный трёхчлен с действительными коэффициентами.

Теперь, имея в распоряжении комплексные числа, мы сможем решить любое квадратное уравнение
.Если , то

и уравнение имеет два комплексных сопряжённых корня

.

Если
, то уравнение имеет два различных вещественных корня. Если
, то уравнение имеет два одинаковых корня.

§2. Тригонометрическая форма комплексного числа

Как говорилось выше, комплексное число
удобно изображать точкой
. Можно также такое число отождествлять с радиус-вектором этой точки
. При такой интерпретации сложение и вычитание комплексных чисел производится по правилам сложения и вычитания векторов. Для умножения и деления комплексных чисел более удобной оказывается другая форма.

Введём на комплексной плоскости
полярную систему координат. Тогда, где
,
и комплексное число
можно записать в виде:

Эту форму записи называют тригонометрической (в отличие от алгебраической формы
). В этой форме числоназывают модулем, а– аргументом комплексного числа. Они обозначаются:
,

. Для модуля имеем формулу

Аргумент числа определён неоднозначно, а с точностью до слагаемого
,
. Значение аргумента, удовлетворяющего неравенствам
, называется главным и обозначается
. Тогда,
. Для главного значения аргумента можно получить такие выражения:

,

аргумент числа
считается неопределённым.

Условие равенства двух комплексных чисел в тригонометрической форме имеет вид: модули чисел равны, а аргументы отличаются на число кратное
.

Найдём произведение двух комплексных чисел в тригонометрической форме:

Итак, при умножении чисел их модули умножаются, а аргументы складываются.

Аналогичным образом можно установить, что при делении модули чисел делятся, а аргументы вычитаются.

Понимая возведение в степень как многократное умножение, можно получить формулу возведения комплексного числа в степень:

Выведем формулу для
– корня-ой степени из комплексного числа(не путать с арифметическим корнем из действительного числа!). Операция извлечения корня является обратной по отношению к операции возведения в степень. Поэтому
– это комплексное числотакое, что
.

Пусть
известно, а
требуется найти. Тогда

Из равенства двух комплексных чисел в тригонометрической форме следует, что

,
,
.

Отсюда
(это арифметический корень!),

,
.

Нетрудно убедиться, что может принимать лишьразличных по существу значений, например, при
. Окончательно имеем формулу:

,
.

Итак, корень -ой степени из комплексного числа имеетразличных значений. На комплексной плоскости эти значения располагаются в вершинах правильно-угольника, вписанного в окружность радиуса
с центром в начале координат. “Первый” корень имеет аргумент
, аргументы двух “соседних” корней отличаются на
.

Пример. Извлечём корень кубический из мнимой единицы:
,
,
. Тогда:

,

Комплексные числа. История открытия

Помимо и даже против воли того или другого математика, мнимые числа снова и снова появляются на выкладках, и лишь постепенно, по мере того, как обнаруживается польза от их употребления, они получают более и более широкое распространение.

Ф. Клейн

Древнегреческие математики считали "настоящими" только натуральные числа. Постепенно складывалось представление о бесконечности множества натуральных чисел.

В III веке Архимед разработал систему обозначения вплоть до такого громадного, как

. Наряду с натуральными числами применяли дроби - числа, составленные из целого числа долей единицы. В практических расчетах дроби применялись за две тысячи лет до н. э. в древнем Египте и древнем Вавилоне. Долгое время полагали, что результат измерения всегда выражается или в виде натурального числа, или в виде отношения таких чисел, то есть дроби. Древнегреческий философ и математик Пифагор учил, что "… элементы чисел являются элементами всех вещей, и весь мир в целом является гармонией и числом". Сильнейший удар по этому взгляду был нанесен открытием, сделанным одним из пифагорейцев. Он доказал, что диагональ квадрата несоизмерима со стороной. Отсюда следует, что натуральных чисел и дробей недостаточно для того, чтобы выразить длину диагонали квадрата со стороной 1. Есть основание утверждать, что именно с этого открытия начинается эра теоретической математики: открыть существование несоизмеримых величин с помощью опыта, не прибегая к абстрактному рассуждению, было невозможно.

Следующим важным этапом в развитии понятия о числе было введение отрицательных чисел - это было сделано китайскими математиками за два века до н. э. Отрицательные числа применял в III веке древнегреческий математик Диофант, знавший уже правила действий над ними, а в VII веке эти числа уже подробно изучили индийские ученые, которые сравнивали такие числа с долгом. С помощью отрицательных чисел можно было единым образом описывать изменения величин. Уже в VIII веке было установлено, что квадратный корень из положительного числа имеет два значения - положительное и отрицательное, а из отрицательных чисел квадратный корень извлекать нельзя: нет такого числа

, чтобы .

В XVI веке, в связи с изучением кубических уравнений, оказалось необходимым извлекать квадратные корни из отрицательных чисел. В формуле для решения кубических уравнений вида

кубические и квадратные корни: .

Эта формула безотказно действует в случае, когда уравнение имеет один действительный корень (

), а если оно имеет три действительных корня ( ), то под знаком квадратного корня оказывалось отрицательное число. Получалось, что путь к этим корням ведет через невозможную операцию извлечения квадратного корня из отрицательного числа. Вслед за тем, как были решены уравнения 4-й степени, математики усиленно искали формулу для решения уравнения 5-й степени. Но Руффини (Италия) на рубеже XVIII и XIX веков доказал, что буквенное уравнение пятой степени нельзя решить алгебраически; точнее, нельзя выразить его корень через буквенные величины a, b, c, d, e с помощью шести алгебраических действий (сложение, вычитание, умножение, деление, возведение в степень, извлечение корня).

В 1830 году Галуа (Франция) доказал, что никакое общее уравнение, степень которого больше чем 4, нельзя решить алгебраически. Тем не менее, всякое уравнение n-й степени имеет (если рассматривать и комплексные числа) n корней (среди которых могут быть и равные). В этом математики были убеждены еще в XVII веке (основываясь на разборе многочисленных частных случаев), но лишь на рубеже XVIII и XIX веков упомянутая теорема была доказана Гауссом.

Итальянский алгебраист Дж. Кардано в 1545 г. предложил ввести числа новой природы. Он показал, что система уравнений , не имеющая решений во множестве действительных чисел, имеет решения вида

, , нужно только условиться действовать над такими выражениями по правилам обычной алгебры и считать, что . Кардано называл такие величины "чисто отрицательными " и даже "софистически отрицательными ", считал их бесполезными и старался их не употреблять. В самом деле, с помощью таких чисел нельзя выразить ни результат измерения какой-нибудь величины, ни изменение какой-нибудь величины. Но уже в 1572 году вышла книга итальянского алгебраиста Р. Бомбелли, в которой были установлены первые правила арифметических операций над такими числами, вплоть до извлечения из них кубических корней. Название "мнимые числа " ввел в 1637 году французский математик и философ Р. Декарт, а в 1777 году один из крупнейших математиков XVIII века - Л. Эйлер предложил использовать первую букву французского слова imaginaire (мнимый) для обозначения числа (мнимой единицы). Этот символ вошел во всеобщее употребление благодаря К. Гауссу. Термин "комплексные числа " также был введен Гауссом в 1831 году. Слово комплекс (от латинского complexus ) означает связь, сочетание, совокупность понятий, предметов, явлений и т. д., образующих единое целое.

В течение XVII века продолжалось обсуждение арифметической природы мнимых чисел, возможности дать им геометрическое обоснование.

Постепенно развивалась техника операций над мнимыми числами. На рубеже XVII и XVIII веков была построена общая теория корней n-ых степеней сначала из отрицательных, а за тем из любых комплексных чисел, основанная на следующей формуле английского математика А. Муавра (1707):

. С помощью этой формулы можно было так же вывести формулы для косинусов и синусов кратных дуг. Л. Эйлер вывел в 1748 году замечательную формулу: , которая связывала воедино показательную функцию с тригонометрической. С помощью формулы Л. Эйлера можно было возводить число e в любую комплексную степень. Любопытно, например, что . Можно находить sin и cos от комплексных чисел, вычислять логарифмы таких чисел, то есть строить теорию функций комплексного переменного.

В конце XVIII века французский математик Ж. Лагранж смог сказать, что математический анализ уже не затрудняют мнимые величины. С помощью мнимых чисел научились выражать решения линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами. Такие уравнения встречаются, например, в теории колебаний материальной точки в сопротивляющейся среде. Еще раньше швейцарский математик Я. Бернулли применял комплексные числа для решения интегралов.

Хотя в течение XVIII века с помощью комплексных чисел были решены многие вопросы, в том числе и прикладные задачи, связанные с картографией, гидродинамикой и т. д., однако еще не было строго логического обоснования теории этих чисел. Поэтому французский ученый П. Лаплас считал, что результаты, полученные с помощью мнимых чисел, - только наведение, приобретающее характер настоящих истин лишь после подтверждения прямыми доказательствами.

"Никто ведь не сомневается в точности результатов, получаемых при вычислениях с мнимыми количествами, хотя они представляют собой только алгебраические формы иероглифы нелепых количеств", - писал Л. Карно.

В конце XVIII века, в начале XIX века было получено геометрическое истолкование комплексных чисел. Датчанин К. Вессель, француз Ж. Арган и немец К. Гаусс независимо друг от друга предложили изобразить комплексное число

точкой на координатной плоскости. Позднее оказалось, что еще удобнее изображать число не самой точкой M, а вектором

§1. Комплексные числа

1°. Определение. Алгебраическая форма записи.

Определение 1 . Комплексными числами называются упорядоченные пары действительных чисел и , если для них определены понятие равенства, операции сложения и умножения, удовлетворяющие следующим аксиомам:

1) Два числа
и
равны тогда и только тогда, когда
,
, т.е.

 , .

2) Суммой комплексных чисел
и

и равное
, т.е.

+ = .

3) Произведением комплексных чисел
и
называется число, обозначаемое
и равное , т.е.

∙=.

Множество комплексных чисел обозначаетсяC .

Формулы (2),(3) для чисел вида
принимают вид

откуда следует, что операции сложения и умножения для чисел вида
совпадают со сложением и умножением для вещественных чисел  комплексное число вида
отождествляется с вещественным числом .

Комплексное число
называется мнимой единицей и обозначается , т.е.
Тогда из (3) 

Из (2),(3)  что и значит

Выражение (4) называется алгебраической формой записи комплексного числа.

В алгебраической форме записи операции сложения и умножения принимают вид:

Комплексное число обозначают
, – вещественная часть, – мнимая часть, – чисто мнимое число. Обозначение:
,
.

Определение 2 . Комплексное число
называется сопряженным с комплексным числом
.

Свойства комплексного сопряжения.

1)

2)
.

3) Если
, то
.

4)
.

5)
– вещественное число.

Доказательство проводится непосредственным вычислением.

Определение 3 . Число
называется модулем комплексного числа
и обозначается
.

Очевидно, что
, причем


. Также очевидны формулы:
и
.

2°. Свойства операций сложения и умножения.

1) Коммутативность:
,
.

2) Ассоциативность:,
.

3) Дистрибутивность: .

Доказательство 1) – 3) проводится непосредственными вычислениями на основе аналогичных свойств для вещественных чисел.

4)
,
.

5) , C ! , удовлетворяющее уравнению
. Такое

6) ,C , 0, ! :
. Такое находится умножением уравнения на



.

Пример. Представим комплексное число
в алгебраической форме. Для этого умножим числитель и знаменатель дроби на число, сопряженное знаменателю. Имеем:

3°. Геометрическая интерпретация комплексных чисел. Тригонометрическая и показательная форма записи комплексного числа.

Пусть на плоскости задана прямоугольная система координат. Тогда
C можно поставить в соответствие точку на плоскости с координатами
.(см. рис. 1). Очевидно, что такое соответствие является взаимно однозначным. При этом действительные числа лежат на оси абсцисс, а чисто мнимые ­− на оси ординат. Поэтому ось абсцисс называют действительной осью , а ось ординат − мнимой осью . Плоскость, на которой лежат комплексные числа, называется комплексной плоскостью .

Отметим, что и
симметричны относительно начала координат, а и симметричны относительно Ox.

Каждому комплексному числу (т.е. каждой точке на плоскости) можно поставить в соответствие вектор с началом в точке O и концом в точке
. Соответствие между векторами и комплексными числами является взаимно однозначным. Поэтому вектор, соответствующий комплексному числу , обозначается той же буквой

Длина вектора
соответствующего комплексному числу
, равна
, причем
,
.

С помощью векторной интерпретации можно видеть, что вектор
− сумма векторов и , а
− сумма векторов и
.(см. рис. 2). Поэтому справедливы неравенства: ,

Наряду с длиной вектора введем в рассмотрение угол между вектором и осью Ox, отсчитываемый от положительного направления оси Ox: если отсчет ведется против часовой стрелки, то знак величина угла рассматривается положительной, если по часовой стрелке – то отрицательной. Этот угол называется аргументом комплексного числа и обозначается
. Угол определяется не однозначно, а с точностью
… . Для
аргумент не определяется.

Формулы (6) задают так называемую тригонометрическую форму записи комплексного числа.

Из (5) следует, что если
и
то

, .

Из (5)
что по и комплексное число определяется однозначно. Обратное неверно: а именно, по комплексному числу его модуль находится однозначно, а аргумент, в силу (7), − с точностью
. Также из (7) следует, что аргумент может быть найден как решение уравнения

Однако не все решения этого уравнения являются решениями (7).

Среди всех значений аргумента комплексного числа выбирается одно, которое называется главным значением аргумента и обозначается
. Обычно главное значение аргумента выбирается либо в интервале
, либо в интервале

В тригонометрической форме удобно производить операции умножения и деления.

Теорема 1. Модуль произведения комплексных чисел и равен произведению модулей, а аргумент – сумме аргументов, т.е.

, а .

Аналогично

,

Доказательство. Пусть , . Тогда непосредственным умножением получаем:

Аналогично

.■

Следствие (формула Муавра). Для
справедлива формула Муавра

Пример. Пусть Найдем геометрическое местоположение точки
. Из теоремы 1 следует, что .

Поэтому для ее построение необходимо вначале построить точку , являющуюся инверсией относительно единичной окружности, а затем найти точку, симметричную ей относительно оси Ox.

Пусть
, т.е.
Комплексное число
обозначается
, т.е. R справедлива формула Эйлера

Так как
, то
,
. Из теоремы 1
что с функцией
можно работать как с обычной показательной функцией, т.е. справедливы равенства

,
,
.

Из (8)
показательная форма записи комплексного числа

, где
,

Пример. .

4°. Корни -ой степени из комплексного числа.

Рассмотрим уравнение

, С , N .

Пусть
, а решение уравнения (9) ищется в виде
. Тогда (9) принимает вид
, откуда находим, что
,
, т.е.

,
,
.

Таким образом, уравнение (9) имеет корни

, .

Покажем, что среди (10) имеется ровно различных корней. Действительно,

различны, т.к. их аргументы различны и отличаются меньше, чем на
. Далее,
, т.к.
. Аналогично
.

Таким образом, уравнение (9) при
имеет ровно корней
, расположенных в вершинах правильного -угольника, вписанного в окружность радиуса с центром в т. O.

Таким образом, доказана

Теорема 2. Извлечение корня -ой степени из комплексного числа
всегда возможно. Все значения корня -ой степени из расположены в вершинах правильного -угольника, вписанного в окружность с центром в нуле и радиуса
. При этом,

Следствие. Корни –ой степени из 1 выражаются формулой

.

Произведение двух корней из 1 является корнем, 1 – корень -ой степени из единицы, корня
:
.

ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА

Комплексные числа были введены в математику для того, чтобы сделать возможной операцию извлечения квадратного корня из любого действительного числа. Это, однако, не является достаточным основанием для того, чтобы вводить в математику новые числа. Оказалось, что если производить вычисления по обычным правилам над выражениями, в которых встречаются квадратный корень из отрицательного числа, то можно прийти к результату, уже не содержащему квадратный корень из отрицательного числа. В XVI в. Кардано нашел формулу для решения кубического уравнения. Оказалось, когда кубическое уравнение имеет три действительных корня, в формуле Кардано встречается квадратный корень из отрицательного числа. Поэтому квадратные корни из отрицательных чисел стали употреблять в математике и назвали их мнимыми числами – тем самым они как бы приобрели право на нелегальное существование. Полные гражданские права мнимым числам дал Гаусс, который назвал их комплексными числами, дал геометрическую интерпретацию и доказал основную теорему алгебры, утверждающую, что каждый многочлен имеет хотя бы один действительный корень.

1.ПОНЯТИЕ КОМПЛЕКСНОГО ЧИСЛА

Решение многих задач математики, физики сводится к решению алгебраических уравнений. Поэтому исследование алгебраических уравнений является одним из важнейших вопросов в математике. Стремление сделать уравнения разрешимыми – одна из главных причин расширения понятия числа.

Так для решимости уравнений вида X+A=B положительных чисел недостаточно. Например, уравнение X+5=2 не имеет положительных корней. Поэтому приходится вводить отрицательные числа и нуль.

На множестве рациональных чисел разрешимы алгебраические уравнения первой степени, т.е. уравнения вида A· X+B=0 (A0). Однако алгебраические уравнения степени выше первой могут не иметь рациональных корней. Например, такими являются уравнения X 2 =2, X 3 =5. Необходимость решения таких уравнений явилось одной из причин введения иррациональных чисел. Рациональные и иррациональные числа образуют множество действительных чисел.

Однако и действительных чисел недостаточно для того, чтобы решить любое алгебраическое уравнение. Например, квадратное уравнение с действительными коэффициентами и отрицательным дискриминантом не имеет действительных корней. Простейшее из них – уравнение X 2 +1=0. Поэтому приходится расширять множество действительных чисел, добавляя к нему новые числа. Эти новые числа вместе с действительными числами образуют множество, которое называют множеством комплексных чисел.

Выясним предварительно, какой вид должны иметь комплексные числа. Будем считать, что на множестве комплексных чисел уравнение X 2 +1=0 имеет корень. Обозначим этот корень буквой i Таким образом, i – это комплексное число, такое, что i 2 = –1.

Как и для действительных чисел, нужно ввести операции сложения и умножения комплексных чисел так, чтобы сумма и произведение их были бы комплексными числами. Тогда, в частности, для любых действительных чисел A и B выражение A+B· i можно считать записью комплексного числа в общем виде. Название “комплексное” происходит от слова “составное”: по виду выражения A+B· i .

Комплексными числами называют выражения вида A+B· i , где A и B –действительные числа, а i – некоторый символ, такой что i 2 = –1, и обозначают буквой Z.

Число A называется действительной частью комплексного числа A+B· i , а число B – его мнимой частью. Число i называется мнимой единицей.

Например, действительная часть комплексного числа 2+3· i равна 2, а мнимая равна 3.

Для строгого определения комплексного числа нужно ввести для этих чисел понятие равенства.

Два комплексных числа A+B· i и C+D· i называются равными тогда и только тогда, когда A=C и B=D, т.е. когда равны их действительные и мнимые части.

2.ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ КОМПЛЕКСНОГО ЧИСЛА

Действительные числа геометрически изображаются точками числовой прямой. Комплексное число A+B· i можно рассматривать как пару действительных чисел(A;B). Поэтому естественно комплексное число изображать точками плоскости. В прямоугольной системе координат комплексное число Z=A+B· i изображается точкой плоскости с координатами (A;B), и эта точка обозначается той же буквой Z (рисунок 1). Очевидно, что получаемое при этом соответствие является взаимно однозначным. Оно дает возможность интерпретировать комплексные числа как точки плоскости на которой выбрана система координат. Такая координатная плоскость называется комплексной плоскостью . Ось абсцисс называется действительной осью , т.к. на ней расположены точки соответствующие действительным числам. Ось ординат называется мнимой осью – на ней лежат точки, соответствующие мнимым комплексным числам.

Не менее важной и удобной является интерпретация комплексного числа A+B· i как вектора, т.е. вектора с началом в точке

O(0;0) и с концом в точке М(A;B) (рисунок 2).

Соответствие установленное между множеством комплексных чисел, с одной стороны, и множествами точек или векторов плоскости, с другой, позволяет комплексные числа точками или векторами.

3.МОДУЛЬ КОМПЛЕКСНОГО ЧИСЛА

Пусть дано комплексное число Z=A+B· i . Сопряженным с Z называется комплексное число A – B· i , которое обозначается , т.е.

A – B· i .

Отметим, что = A+B· i , поэтому для любого комплексного числа Z имеет место равенство =Z.

Модулем комплексного числа Z=A+B· i называется число и обозначается , т.е.

Из формулы (1) следует, что для любого комплексного числа Z, причем =0 тогда и только тогда, когда Z=0, т.е. когда A=0 и B=0. Докажем, что для любого комплексного числа Z справедливы формулы:

4.СЛОЖЕНИЕ И УМНОЖЕНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ ЧИСЕЛ

Суммой двух комплексных чисел A+B· i и C+D· i называется комплексное число (A+C) + (B+D)· i , т.е.(A+B· i ) + (C+D· i )=(A+C) + (B+D)· i

Произведением двух комплексных чисел A+B· i и C+D· i называется комплексное число (A· C – B· D)+(A· D+B· C) · i , т.е.

(A + B· i )· (C + D· i )=(A· C – B· D) + (A· D + B· C)· i

Из формул вытекает, что сложение и умножение можно выполнять по правилам действий с многочленами, считая i 2 = –1. Операции сложения и умножения комплексных чисел обладают свойствами действительных чисел. Основные свойства:

Переместительное свойство:

Z 1 +Z 2 =Z 2 +Z 1 , Z 1· Z 2 =Z 2· Z 1

Сочетательное свойство:

(Z 1 +Z 2)+Z 3 =Z 1 +(Z 2 +Z 3), (Z 1· Z 2)· Z 3 =Z 1· (Z 2· Z 3)

Распределительное свойство:

Z 1· (Z 2 +Z 3)=Z 1· Z 2 +Z 1· Z 3

Геометрическое изображение суммы комплексных чисел

Согласно определению сложения двух комплексных чисел, действительная часть суммы равна сумме действительных частей слагаемых, мнимая часть суммы равна сумме мнимых частей слагаемых. Точно также определяются координаты суммы векторов:

Сумма двух векторов с координатами (A 1 ;B 1) и (A 2 ;B 2) есть вектор с координатами (A 1 +A 2 ;B 1 +B 2). Поэтому, чтобы найти вектор, соответствующий сумме комплексных чисел Z 1 и Z 2 нужно сложить векторы, соответствующие комплексным числам Z 1 и Z 2 .

Пример 1: Найти сумму и произведение комплексных чисел Z 1 =2 – 3× i и

Z 2 = –7 + 8× i .

Z 1 + Z 2 = 2 – 7 + (–3 + 8)× i = – 5 + 5× i

Z 1× Z 2 = (2 – 3× i )× (–7 + 8× i ) = –14 + 16× i + 21× i + 24 = 10 + 37× i

5.ВЫЧИТАНИЕ И ДЕЛЕНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ ЧИСЕЛ

Вычитание комплексных чисел – это операция, обратная сложению: для любых комплексных чиселZ 1 и Z 2 существует, и притом только одно, число Z, такое, что:

Если к обеим частям равенства прибавить (–Z 2) противоположное числу Z 2:

Z+Z 2 +(–Z 2)=Z 1 +(–Z 2), откуда

Число Z=Z 1 +Z 2 называют разностью чисел Z 1 и Z 2 .

Деление вводится как операция, обратная умножению:

Z× Z 2 =Z 1

Разделив обе части на Z 2 получим:

Из этого уравнения видно, что Z 2 0

Геометрическое изображение разности комплексных чисел

Разности Z 2 – Z 1 комплексных чисел Z 1 и Z 2 , соответствует разность векторов, соответствующих числам Z 1 и Z 2 . Модуль разности двух комплексных чиселZ 2 и Z 1 по определению модуля есть длина вектора Z 2 – Z 1 . Построим этот вектор, как сумму векторов Z 2 и (–Z 1) (рисунок 4). Таким образом, модуль разности двух комплексных чисел есть расстояние между точками комплексной плоскости, которые соответствуют этим числам.

Это важное геометрическое истолкование модуля разности двух комплексных чисел позволяет с успехом использовать простые геометрические факты.

Пример 2: Даны комплексные числа Z 1 = 4 + 5· i и Z 2 = 3 + 4· i . Найти разность Z 2 – Z 1 и частное

Z 2 – Z 1 = (3 + 4· i ) – (4 + 5· i ) = –1 – i

==

6.ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА КОМПЛЕКСНОГО ЧИСЛА

Запись комплексного числа Z в виде A+B· i называется алгебраической формой комплексного числа. Помимо алгебраической формы используются и другие формы записи комплексных чисел.

Рассмотрим тригонометрическую форму записи комплексного числа. Действительная и мнимая части комплексного числа Z=A+B· i выражаются через его модуль = rи аргумент j следующим образом:

A= r· cosj ; B= r· sinj .

Число Z можно записать так:

Z= r· cosj + i· · sinj = r· (cosj + i· sinj )

Z = r· (cosj + i· sinj ) (2)

Эта запись называется тригонометрической формой комплексного числа .

r =– модуль комплексного числа.

Число j называют аргументом комплексного числа.

Аргументом комплексного числа Z0 называется величина угла между положительным направлением действительной оси и вектором Z, причем величина угла считается положительной, если отсчет ведется против часовой стрелки, и отрицательной, если производится по часовой стрелке.

Для числа Z=0 аргумент не определяется, и только в этом случае число задается только своим модулем.

Как уже говорилось выше = r =, равенство (2) можно записать в виде

A+B· i =· cosj + i· · sinj , откуда приравнивая действительные и мнимые части, получим:

cosj =, sinj = (3)

Если sinj поделить на cosj получим:

tgj = (4)

Эту формулу удобней использовать для нахождения аргумента j , чем формулы (3). Однако не все значения j , удовлетворяющие равенству (4), являются аргументами числа A+B· i . Поэтому при нахождении аргумента нужно учесть, в какой четверти расположена точка A+B· i .

7.СВОЙСТВА МОДУЛЯ И АРГУМЕНТА КОМПЛЕКСНОГО ЧИСЛА

С помощью тригонометрической формы удобно находить произведение и частное комплексных чисел.

Пусть Z 1 = r 1· (cosj 1 + i· sinj 1), Z 2 = r 2· (cosj 2 + i· sinj 2). Тогда:

Z 1 Z 2 = r 1· r 2 =

= r 1· r 2 .

Таким образом, произведение комплексных чисел, записанных в тригонометрической форме, можно находить по формуле:

Z 1 Z 2 = r 1· r 2 (5)

Из формулы (5) следует, что при умножении комплексных чисел их модули перемножаются, а аргументы складываются.

Если Z 1 =Z 2 то получим:

Z 2 = 2 = r 2· (cos2j + i· sin2j )

Z 3 =Z 2· Z= r 2· (cos2j + i· sin2j )· r· (cosj + i· sinj )=

= r 3· (cos3j + i· sin3j )

Вообще для любого комплексного числа Z = r· (cosj + i· sinj )0 и любого натурального числа n справедлива формула:

Z n =[ r· (cosj + i· sinj )] n = r n· (cosnj + i· sinnj ), (6)

которую называют формулой Муавра.

Частное двух комплексных чисел, записанных в тригонометрической форме, можно находить по формуле:

[ cos(j 1 – j 2) + i· sin(j 1 – j 2)]. (7)

= = cos(–j 2) + i· sin(–j 2)

Используя формулу 5

(cosj 1 + i· sinj 1)× (cos(–j 2) + i· sin(–j 2)) =

cos(j 1 – j 2) + i· sin(j 1 – j 2).

Пример 3:

Число –8 запишем в тригонометрической форме

8 = 8· (cos(p + 2p k ) + i ·sin(p + 2p k )), k Î Z

Пусть Z = r× (cosj + i×

r 3× (cos3j + i× sin3j ) = 8· (cos(p + 2p k ) + i ·sin(p + 2p k )), k Î Z

Тогда 3j =p + 2p k , k Î Z

j = , k Î Z

Следовательно:

Z = 2· (cos() + i ·sin()), k Î Z

k = 0,1,2...

k = 0

Z 1 = 2· (cos + i ·sin) = 2· (i ) = 1+× i

k = 1

Z 2 = 2· (cos( + ) + i ·sin( + )) = 2· (cosp + i ·sinp ) = –2

k = 2

Z 3 = 2· (cos( + ) + i ·sin( + )) = 2· (cos + i ·sin) = 1–× i

Ответ: Z 13 = ; Z 2 = –2

Пример 4:

Число 1 запишем в тригонометрической форме

1 = 1· (cos(2p k ) + i ·sin(2p k )), k Î Z

Пусть Z = r× (cosj + i× sinj ), тогда данное уравнение запишется в виде:

r 4× (cos4j + i× sin4j ) = cos(2p k ) + i ·sin(2p k )), k Î Z

4j = 2p k , k Î Z

j = , k Î Z

Z = cos+ i× sin

k = 0,1,2,3...

k = 0

Z 1 = cos0+ i× sin0 = 1 + 0 = 1

k = 1

Z 2 = cos+ i× sin = 0 + i = i

k = 2

Z 3 = cosp + i ·sinp = –1 + 0 = –1

k = 3

Z 4 = cos+ i× sin

Ответ: Z 13 = 1

Z 24 = i

8.ВОЗВЕДЕНИЕ В СТЕПЕНЬ И ИЗВЛЕЧЕНИЕ КОРНЯ

Из формулы 6 видно, что возведение комплексного числа r· (cosj + i· sinj ) в целую положительную степень с натуральным показателем его модуль возводится в степень с тем же показателем, а аргумент умножается на показатель степени.

[ r· (cosj + i· sinj )] n = r n· (cos nj + i· sin nj )

Число Z называется корнем степени n из числа w (обозначается ), если Z n =w .

Из данного определения вытекает, что каждое решение уравнения Z n = w является корнем степени n из числа w . Другими словами, для того, чтобы извлечь корень степени n из числа w , достаточно решить уравнение Z n = w . Если w =0, то при любом n уравнение Z n = w имеет только одно решение Z = 0. Если w 0, то и Z 0 , а, следовательно, и Zи w можно представить в тригонометрической форме

Z = r· (cosj + i· sinj ), w = p· (cosy + i· siny )

Уравнение Z n = w примет вид:

r n· (cos nj + i· sin nj ) = p· (cosy + i· siny )

Два комплексных числа равны тогда и только тогда, когда равны их модули, а аргументы отличаются слагаемыми, кратными 2p . Следовательно, r n = p и nj = y + 2p k, гдеkÎ Z или r = и j = , где kÎ Z .

Итак, все решения могут быть записаны следующим образом:

Z K =, kÎ Z (8)

Формулу 8 называют второй формулой Муавра .

Таким образом, если w 0, то существует ровно n корней степени n из числа w : все они содержатся в формуле 8. Все корни степениn из числа w имеют один и тот же модуль , но разные аргументы, отличающиеся слагаемым, кратным числу . Отсюда следует, что комплексные числа, являющиеся корнями степени n из комплексного числа w , соответствует точкам комплексной плоскости, расположенным в вершинах правильного n– угольника, вписанного в окружность радиуса с центром в точке Z = 0.

Символ не имеет однозначного смысла. Поэтому, употребляя его, следует четко представлять себе, что под этим символом подразумевается. Например, используя запись , следует подумать о том, чтобы было ясно, понимается под этим символом пара комплексных чисел i и –i , или одно, то какое именно.

Уравнения высших степеней

Формула 8 определяет все корни двучленного уравнения степени n. Неизмеримо сложнее обстоит дело в случае общего алгебраического уравнения степени n:

a n× Z n + a n–1× Z n–1 +...+ a 1× Z 1 + a 0 = 0 (9)

Где a n ,..., a 0 – заданные комплексные числа.

В курсе высшей математики доказывается теорема Гаусса: каждое алгебраическое уравнение имеет в множестве комплексных чисел по крайней мере один корень. Эта теорема была доказана немецким математиком Карлом Гауссом в 1779 году.

Опираясь на теорему Гаусса, можно доказать, что левая часть уравнения 9 всегда может быть представлена в виде произведения:

,

Где Z 1 , Z 2 ,..., Z K – некоторые различные комплексные числа,

а a 1 ,a 2 ,...,a k – натуральные числа, причем:

a 1 + a 2 + ... + a k = n

Отсюда следует, что числа Z 1 , Z 2 ,..., Z K являются корнями уравнения 9. При этом говорят, что Z 1 является корнем кратности a 1 , Z 2 – корнем кратности a 2 и так далее.

Теорема Гаусса и только что сформулированная теорема дают решения о существовании корней, но ничего не говорят о том, как найти эти корни. Если корни первой и второй степени могут быть легко найдены, то для уравнений третей и четвертой степеней формулы громоздки, а для уравнений степени выше четвертой таких формул вообще не существует. Отсутствие общего метода не мешает отыскивать все корни уравнения. Для решения уравнения с целыми коэффициентами часто оказывается полезной следующая теорема: целые корни любого алгебраического уравнения с целыми коэффициентами являются делителями свободного члена.

Докажем эту теорему:

Пусть Z = k – целый корень уравнения

a n× Z n + a n–1× Z n–1 +...+ a 1× Z 1 + a 0 = 0

с целыми коэффициентами. Тогда

a n× k n + a n–1× k n–1 +...+ a 1× k 1 + a 0 = 0

a 0 = – k(a n× k n–1 + a n–1× k n–2 +...+ a 1)

Число в скобках, при сделанных предположениях, очевидно, целое, значит k – делитель числа a 0 .

9.КВАДРАТНОЕ УРАВНЕНИЕ С КОМПЛЕКСНЫМ НЕИЗВЕСТНЫМ

Рассмотрим уравнение Z 2 = a, где a – заданное действительное число, Z – неизвестное.

Это уравнение:

Запишем число a в виде a = (– 1)× (– a) = i 2× = i 2× () 2 . Тогда уравнение Z 2 = a запишется в виде:Z 2 – i 2× () 2 = 0

т.е. (Z – i× )(Z + i× ) = 0

Следовательно, уравнение имеет два корня: Z 1,2 = i×

Введенное понятие корня из отрицательного числа позволяет записать корни любого квадратного уравнения с действительными коэффициентами

a× Z 2 + b× Z + c = 0

По известной общей формуле

Z 1,2 = (10)

Итак, при любых действительных a(a0), b, c корни уравнения можно находить по формуле 10. При это если дискриминант, т.е. подкоренное выражение в формуле 10

D = b 2 – 4× a× c

положителен, то уравнение a× Z 2 + b× Z + c = 0 два действительных различных корня. Если D = 0, то уравнение a× Z 2 + b× Z + c = 0 имеет один корень. Если D < 0, то уравнение a× Z 2 + b× Z + c = 0 имеет два различных комплексных корня.

Комплексные корни квадратного уравнения обладают такими же свойствами, как и известные нам свойства действительных корней.

Сформулируем основные из них:

Пусть Z 1 ,Z 2 – корни квадратного уравнения a× Z 2 + b× Z + c = 0, a0. Тогда справедливы свойства:

Z 1× Z 2 =

1. При всех комплексных Z справедлива формула

a× Z 2 + b× Z + c = a× (Z – Z 1)× (Z – Z 2)

Пример 5:

Z 2 – 6·Z + 10 = 0

Д = b 2 – 4·a·c

Д = 6 2 – 4·10 = – 4

– 4 = i 2 ·4

Z 1,2 =

Ответ: Z 1 = Z 2 = 3 + i

Пример 6:

3·Z 2 +2·Z + 1 = 0

Д = b 2 – 4·a·c

Д = 4 – 12 = – 8

Д = –1·8 = 8·i 2

Z 1,2 = =

Ответ: Z 1 = Z 2 = –

Пример 7:

Z 4 – 8·Z 2 – 9 = 0

t 2 – 8·t – 9 = 0

Д = b 2 – 4·a·c = 64 + 36 = 100

t 1 = 9 t 2 = – 1

Z 2 = 9 Z 2 = – 1

Z 3,4 =i

Ответ: Z 1,2 =3, Z 3,4 =i

Пример 8:

Z 4 + 2·Z 2 – 15 = 0

t 2 + 2·t – 15 = 0

Д = b 2 – 4·a·c = 4 + 60 = 64

t 1,2 = = = –14

t 1 = – 5 t 2 = 3

Z 2 = – 5 Z 2 = 3

Z 2 = – 1·5 Z 3,4 =

Z 2 = i 2 ·5

Z 1,2 =i

Ответ: Z 1,2 =i , Z 3,4 =

Пример 9:

Z 2 = 24 – 10· i

Пусть Z = X + Y· i

(X + Y· i ) 2 = X 2 + 2· X· Y· i – Y 2

X 2 + 2· X· Y· i – Y 2 = 24 – 10· i

(X 2 – Y 2) + 2· X· Y· i = 24 – 10· i

умножим на X 2 0

X 4 – 24· X 2 – 25 = 0

t 2 – 24· t – 25 = 0

t 1· t 2 = – 25

t 1 = 25 t 2 = – 1

X 2 = 25 X 2 = – 1 - нет решений

X 1 = 5 X 2 = – 5

Y 1 = – Y 2 =

Y 1 = – 1 Y 2 = 1

Z 1,2 =(5 – i )

Ответ: Z 1,2 =(5 – i )

ЗАДАЧИ:

(2 – Y) 2 + 3·(2 – Y)·Y + Y 2 = 6

4 – 4·Y + Y 2 + 6·Y – 3·Y 2 + Y 2 = 6

–Y 2 + 2Y – 2 = 0 / –1

Y 2 – 2Y + 2 = 0

Д = b 2 – 4·a·c = 4 – 8 = – 4

– 4 = – 1·4 = 4· i 2

Y 1,2 = = = 1 i

Y 1 = 1– i Y 2 = 1 + i

X 1 = 1 + i X 2 = 1– i

Ответ: {1 + i ; 1– i }

{1– i ; 1 + i }

Возведем в квадрат

В течение последних двухсот лет комплексные числа находят многочисленные, а иногда и совершенно неожиданные применения. Так, например, с помощью комплексных чисел Гаусс на­шел ответ на чисто геометрический вопрос: при каких натуральных n циркулем и линейкой можно по­строить правильный n-угольник? Из школьного кур­са геометрии известно, как циркулем и линейкой по­строить некоторые правильные многоугольники: правильный треугольник, квадрат, правильный шестиугольник (его сторона равна радиусу описан­ной около него окружности). Более сложным являет­ся построение правильных пятиугольника и пятнадцатиугольника. Научившись строить эти правильные многоугольники, легко перейти к построению соответ­ствующих многоугольников с удвоенным числом сторон: восьмиугольника, десятиугольника и т. п. Все эти задачи на построение были решены еще в Древней Греции. Однако, несмотря на огромные усилия мно­гих замечательных древнегреческих геометров и дру­гих ученых, никому не удалось построить ни правиль­ный семиугольник, ни правильный девятиугольник. Не удалось также осуществить построение пра­вильного р-угольника ни при каком простом числе р, кроме p = 3 и p = 5. Более двух тысяч лет никто не мог продвинуться в решении этой проблемы. В 1796 г. Карл Фридрих Гаусс, 19-летний студент-математик Геттингенского университета, впервые доказал воз­можность построения правильного семнадцатиугольника с помощью циркуля и линейки. Это было одно из самых удивительных открытий в истории матема­тики. В течение нескольких последующих лет Гаусс полностью решил проблему построения правильных n-угольников.

Гаусс доказал, что правильный N–угольник с не­четным числом сторон (вершин) может быть по­строен с помощью циркуля и линейки тогда и только тогда, когда число N является простым числом Ферма или произведением нескольких различных простых чисел Ферма. (Числами Ферма называют числа вида F n = + 1 · Приn = 0, 1, 2, 3, 4 эти числа являются простыми, при n = 5 число F 5 будет состав­ным. Из этого результата следовало, что построение правильного многоугольника невоз­можно при N = 7, 9, 11, 13.

Легко заметить, что задача о построении пра­вильного n-угольника равносильна задаче о делении окружности радиуса R = 1 на n равных частей. Выше было показано, что корень n-й степени из единицы имеет точно n значений; почти все эти значения (за исключением одного, двух) являются комплексны­ми. Точки, изображающие корни n-й степени из еди­ницы, располагаются на окружности радиуса R = 1 и делят ее на n равных дуг, т. е. являются вершина­ми правильного n-угольника, вписанного в эту окруж­ность (см. рис. 3). При доказательстве возможности построения правильного 17-угольника Гаусс поль­зовался свойствами корней 17-й степени из единицы.

В XVIII в. возникла новая область математики – теория функций комплексной переменной. Введем по­нятие такой функции. Рассмотрим две комплексные переменные z = x + i y и w = u + i v, где x, y, u, v – действительные переменные, i = - мнимая еди­ница. Зафиксируем две комплексные плоскостиOxy (плоскость z), O"uv (плоскость w) с выбранными на них системами прямоугольных координат и два множества на этих плоскостях: D и D" соответствен­но (рис. 4).

D "

D

Если каждой точке zD по некоторому закону f ставится в соответствие единственная точка wD", то говорят, что w есть функция от z и пишут: w = f(z). Множество D в этом случае называют об­ластью определения функции w = f(z), значения кото­рой принадлежат области D". Если множество значе­ний f(z) исчерпывает все множество D", то D" называ­ют множеством значений (областью изменения) функции f(z). B таком случае пишут: D"= f(D). Мно­жества D и D" можно изображать на одной комплекс­ной плоскости. Каждое из множеств D и D" может совпадать со всей плоскостью.

Таким образом, каждая комплексная функция реализует однозначное в одну сторону отображение одного множества на другое. Благодаря этому комплексные функции находят важные применения таких науках, как гидродинамика и аэродинами­ка, поскольку с их помощью удобно описывать дви­жение объема жидкости (или газа).

С помощью теории функций комплексной пере­менной доказана следующая важная теорема, которую долгое время называли основной теоремой алгебры.

Теорема: Всякий многочлен с любыми число­выми коэффициентами, степень которого не меньше единицы, имеет хотя бы один корень, в общем случае комплексный.

Рассмотрим многочлен степени n (n ≥ 1):

f(x) = a 0 x n + a 1 x n -1 + … + a n -1 x + a n . (36)

Корнем многочлена называют такое число с (в об­щем случае комплексное: с = a + bi ), которое обра­щает данный многочлен в нуль:

a 0 c n + a 1 c n-1 + … + a n-1 c + a n ≡ 0.

Другими словами, теорема утверждает, что алге­браическое уравнение n-й степени (n ≥ 1)

a 0 x n + a 1 x n -1 + … + a n -1 x + a n = 0 37)

имеет хотя бы один корень.

Отсюда следует, что любое алгебраическое урав­нение n-й степени имеет ровно n корней. Действи­тельно, если многочлен f(х) = a 0 x n + a 1 x n -1 + … + a n -1 x + a n , имеет корень α 1 , то его можно пред­ставить в виде f(х) = (х – α 1)φ 1 (x), где φ 1 (x) – много­член степени n – 1. Этот многочлен по данной теоре­ме имеет хотя бы один корень. Обозначим корень многочлена φ 1 (x) через α 2 , тогда φ 1 (x) = (х – α 2)φ 2 (x), где φ 2 (x) – многочлен степени n – 2. Продолжая аналогичные рассуждения, находим, что f(x) = a 0 (x – a 1)(x – a 2)...(x – a n). Отсюда видно, что f(α i) = 0 при i – 1, 2, ... , n, т. е. α i - корни многочлена (36) или уравнения (37). Таким образом, уравне­ние (37) имеет n корней.

Отметим, что комплексные корни всякого много­члена с действительными коэффициентами всегда сопряжены: если с = a - bi – корень уравнения, то с = а-bi – также корень данного уравнения. Ины­ми словами, комплексные корни такого многочлена входят парами во множество его корней. Отсюда следует, что любое алгебраическое уравнение не­четной степени имеет хотя бы один действительный корень.

Замечание . Не всякое уравнение имеет корни, действительные или комплексные. Например, транс­цендентное (неалгебраическое) уравнение а x = 0 (а > 0) не имеет никаких корней (ни действительных, ни комплексных).

Простейшим примером функции комплексной переменной является линейная функция w = z + c, где с – постоянная (комплексное число). Эта функ­ция осуществляет преобразование плоскости z на плоскость w. Каждой точке z она ставит в соответ­ствие точку w = z + с. Очевидно, от точки z можно перейти к точке w путем сдвига (параллельного пе­реноса) на вектор с , т. е. посредством перемещения точки z по направлению вектора с на расстояние, равное длине этого вектора (рис. 5). Путем подхо­дящего выбора числа с можно получить любой сдвиг. Например, если точку z нужно сдвинуть в положи­тельном направлении оси Ox на две единицы, то надо взять с = 2; точка w = z + 2 будет искомой (рис. 6). Если же точку z нужно сдвинуть в отрицательном направлении оси Oy на три единицы, то берем c = -3i ; точка w"= z + (-3i ) = z – 3i будет искомой (рис. 6). Итак, функция w = z + c осуществляет преобразование (отображение) плоскости, которое называют сдвигом на вектор с .

w = z + c

w = z + 2

w" = z – 3 i

Геометрическое преобразование, при котором ве­личины углов между любыми двумя линиями, содер­жащимися в преобразуемой фигуре, не изменяются, называют конформным преобразованием или кон­формным отображением . (Под углом между двумя линиями, пересекающимися в некоторой точке, по­нимают угол между касательными к этим линиям, проведенными в этой точке.) Примерами конформ­ных отображений могут служить сдвиг (параллель­ный перенос), гомотетия и поворот. Таким образом, можно сказать, что функция w = z + с осуществляет конформное отображение; это одна из таких функций.

Теория функций комплексной переменной находит широкое применение при решении важных практи­ческих задач картографии, электротехники, тепло­проводности и др. Во многих вопросах, где речь идет, например, об электрическом потенциале в точ­ках пространства, окружающего заряженный кон­денсатор, или о температуре внутри нагретого тела, о скоростях частиц жидкости или газа в потоке, дви­жущемся в некотором канале и обтекающем при этом некоторые препятствия, и т. п., нужно уметь находить потенциал, температуру, скорости и т. п. Задачи такого рода могут быть решены без особых затруд­нений в случае, когда встречающиеся в них тела имеют простую форму (например, в виде плоских пластин или круговых цилиндров). Однако расчеты необходимо уметь производить и во многих других случаях. Например, чтобы сконструировать самолет, надо уметь вычислять скорости частиц в потоке, обтекающем крыло самолета. Разумеется, при полете самолета движутся и частицы воздуха, и само крыло. Однако, опираясь на законы механики, исследование можно свести к случаю, когда крыло неподвижно, а на него набегает и обтекает его поток воздуха. Крыло самолета в поперечном разрезе, (профиль крыла) имеет вид, показанный на рисунке 7. Расчет ско­ростей производится достаточно просто, когда по­перечный разрез обтекаемого тела есть круг (т. е. само тело является круглым цилиндром). Чтобы свести задачу о скоростях частиц потока воздуха, обтекающего крыло самолета, к более простой задаче обтекания круглого цилиндра, достаточно конформно отобразить часть плоскости, заштрихованную на ри­сунке 7, а (вне крыла), на другую фигуру, заштрихо­ванную на рисунке 7, б (вне круга). Такое ото­бражение осуществляется с помощью некоторой фун­кции комплексной пере­менной. Знание этой фун­кции позволяет перейти от скоростей в потоке, обте­кающем круглый цилиндр, к скоростям в потоке, об­текающем крыло самоле­та, и тем самым полностью решить поставленную задачу.

Конформное отображение, заданное соответствующей функцией комплексной переменной, аналогичным образом позволяет сводить решение задач о расчете электрического потенциала и температур от случая тел произвольной формы (любого профиля сечения) к простейшим случаям, для которых задачи решается легко.

Русский и советский ученый H. E. Жуковский (1847–1921) успешно применял теорию функций комплексной переменной к решению важных при­кладных задач. Так, методами этой теории он доказал основную теорему о подъемной силе крыла самолета. В. И. Ленин назвал H. E. Жуковского «отцом русской авиации». В одном из своих высту­плений H. E. Жуковский говорил: «...человек не имеет крыльев и по отношению веса своего тела к весу мускулов он в 72 раза слабее птицы; ...он почти и 800 раз тяжелее воздуха, тогда как птица тяжелее воздуха в 200 раз. Но, я думаю, что он полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума». (Жуковский H.E. Собрание сочи­нений. – М. – Л.: Гостехиздат, 1950. –T. 7. – С. 16.) С помощью теории функций комплексной перемен­ной H.E. Жуковский решал задачи, относящиеся к вопросам просачивания воды через плотины.

Список використаної літератури:

“Алгебра” С. Ленг Издательство МИР, Москва, 1968

“Кольца и модули” Ламбек, Иохаим. Издательство МИР, Москва, 1971

“Кольца(Элементы теории)”, Михалевич Ш. Х. Издательство Даугавпилоского педагогического института, 1973

“Алгебра: кольца, модулы и категории” Фейс К., Издательство МИР, 1977

“Кольца и модули. Предельные теоремы теории вероятности” Издательство ЛГУ, 1986

“Теория колец”, Джекобсон Н.. Государственное издательство иностранной литературы, Москва, 1947.