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复数的几何意义是数学中的重要概念。我们可以建立复平面来表示复数。在复平面中,横轴称为实轴,表示复数的实部;纵轴称为虚轴,表示复数的虚部。每个复数z等于a加bi都对应复平面内唯一的点,坐标为(a, b)。例如,复数3加2i对应点(3, 2),复数负1加4i对应点(负1, 4),复数2减3i对应点(2, 负3)。这样就建立了复数与平面点的一一对应关系。
复数还可以用向量来表示。复数z等于a加bi对应从原点到点(a, b)的向量。向量在x轴上的分量是实部a,在y轴上的分量是虚部b。向量的长度称为复数的模,记作|z|,计算公式是根号下a平方加b平方。例如,复数3加2i的模等于根号下3的平方加2的平方,等于根号13。
复数的幅角是复数对应向量与正实轴的夹角,记作arg(z)。对于复数z等于a加bi,幅角的正切值等于b除以a。需要根据a和b的符号确定角度所在的象限。幅角的主值通常取在负π到π或0到2π的范围内。例如,复数3加2i的幅角正切值等于2除以3,幅角约为33.7度。
复数还可以用极坐标形式表示。对于复数z,我们可以写成z等于r乘以(cos θ加i sin θ)的形式,或者更简洁地写成r乘以e的iθ次方,其中r是复数的模,θ是幅角。这种表示形式在复数的乘除运算中特别有用,因为乘法时模相乘、幅角相加,除法时模相除、幅角相减。