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环球微速讯:复数开根号的结果推导
来源:哔哩哔哩     时间:2023-06-23 07:29:29

我们知道,复数的1种表达形式是a+bi,那么,对任意复数a+bi进行开根号运算,会得到什么结果呢?

要解决这个问题,首先要先对复数a+bi添加1个条件:b≠0   原因是:当b=0是,最后的结果没有意义,而且本来对于1个实数开根号也可以直接算,不需要进行以下推导了。


(相关资料图)

因为任何复数都可以写成1个实数与1个虚数的和的形式,所以我们不妨先设(c+di)²=a+bi

展开(c+di)²后得到的是c²-d²+cdi,显然,c²-d²是实数,cdi是虚数,于是,我们便可以列出以下关于c,d的二元二次方程组:

由cd=b/2可得d=b/(2c),这样一来,我们就轻易地用含c的式子表示d了!

将d=b/(2c)代入c²-d²=a得:

两边同时乘4c²,将得到的这个关于c的分式方程化为整式方程,得:

虽然这是关于c的一元四次方程,但是它既没有三次项有没有一次项,于是,我们令t=c²,代入这个一元四次方程,得:

这样,我们就得到了关于t的一元二次方程,直接用一元二次方程的求根公式得到t的值:

因为a,b,c和d都是实数,前面我们令t=c²,所以t不能小于0。又因为t₂恒小于0,所以要舍去t₂。

将t₁代入t=c²,再将得到的c₁和c₂分别代入d=b/(2c)就可以得到这个二元二次方程组的2组解了:

注:d本来是分母有根号的,化简的时候分母最终是√(4b²),由于b可以是任何实数,1个实数平方再开方不直接等于那个数,而是等于它的绝对值,因此d最后会有绝对值,上下2个b不能约掉。此时对于任何非零、0实数b,都有|b|/b=b/|b|,因此带有绝对值的b也可以放到分子。

因为复数没有正负之分,所以得到的2组解都保留,最后,就可以得到这个公式了:

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