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虚部是复数的重要组成部分。复数通常写成 a 加 bi 的形式,其中 a 是实部,b 是虚部。例如在复数 3 加 4i 中,实部是 3,虚部是 4。虚数单位 i 的定义是 i 的平方等于负 1。
复数有多种表示方法。最常见的是代数形式 a 加 bi。在复平面上,复数可以表示为一个点,其中横轴是实轴,纵轴是虚轴。例如复数 3 加 4i 在复平面上对应坐标为 (3, 4) 的点。实部 3 是在实轴上的投影,虚部 4 是在虚轴上的投影。
虚数单位 i 有一些重要的性质。i 的一次方等于 i,二次方等于负 1,三次方等于负 i,四次方等于 1,五次方又回到 i。可以看出,i 的幂次具有周期性,周期为 4。这个性质在复数运算中非常有用。
复数支持基本的算术运算。加法是将实部和虚部分别相加。乘法稍微复杂一些,需要展开并利用 i 的平方等于负 1 这个性质。复数的共轭是将虚部的符号改变,这在许多复数运算中都很有用。
虚部不仅仅是数学概念,在现实世界中有广泛的应用。在电工学中用于分析交流电路,在物理学中出现在量子力学和波动方程中,在工程学中用于信号处理和控制系统。最著名的是欧拉公式,它将指数函数、三角函数和虚数完美地联系在一起,被誉为数学中最美的公式之一。