Progetto lauree scientifiche Unità 3 numeri complessi e poligoni regolari A cura di Maurizio Dini e Paola Gario Dipartimento di Matematica “F. Enriques” Università degli Studi di Milano -1 non è un quadrato in R Poiché non esiste alcun numero reale il cui quadrato sia -1, i matematici hanno inventato il attribuendogli la proprietà desiderata: 2 i = -1 un nuovo insieme numerico L’insieme dei numeri reali viene ampliato con gli “oggetti” a + i b dove a e b sono numeri reali. a = a + i b si chiama il numero a + i b è definito dalla coppia (a, b) di numeri reali. Denotiamo con il nuovo insieme. è un’estensione di la struttura algebrica di Definito il nuovo insieme di numeri, dovremmo definire l’uguaglianza e le operazioni tra numeri complessi. ...ma questo lo sapete! Allora passiamo oltre... rappresentazione sul piano Poiché il numero complesso a = a + i b è definito dalla coppia di numeri reali (a, b) può essere rappresentato sul piano: Come se a+ib fosse il punto di coordinate (a,b) ! iy P=(a,b) b a+ib a x coordinate polari (; ) Ne ho già sentito parlare? Nel piano cartesiano, un punto P può essere individuato dalla sua distanza ( 0) dall’origine O e dalla rotazione antioraria che il semiasse positivo delle ascisse deve compiere per sovrapporsi ad OP (angolo orientato). Figura dalle coordinate polari alle coordinate cartesiane abbiamo il punto P di coordinate polari (, ) vogliamo le sue coordinate cartesiane Qui serve la trigonometria! x = cos y = sen (x, y) sono le coordinate cartesiane del punto P . Figura dalle coordinate cartesiane alle coordinate polari Mettendole Elevando al aquadrato rapportolericaviamo precedenti invece relazioni l’angolo: e sommandole ricaviamo il raggio: x cos Adesso, però, y fate sin voi! x = cos() = 2,68 * cos(38,16 °) = 2,11 y = 2sen() 2= 2,682* sen(38,16 °) = 1,66 xy sincos 2 x2 cos 2 y sin = 2,68 x=2 38,16 y2 ° y arctan x y2 x arctan y x 2 2 Y y O P x X la “forma polare” di a = a + i b Il numero complesso a individua il punto P (a, b): se P ha coordinate polari (, ): si chiama modulo di a si chiama argomento di a Attenzione! iY b O è un numero positivo è definito a meno di multipli di 2. P a X la forma trigonometrica di a = a + i b Se (, ) sono le coordinate polari del punto P (a, b) , con le formule di passaggio a = cos b = sen iY il numero complesso a = a + i b si scrive anche in questo modo: a + i b = (cos + i sen ) b O P a X forma trigonometrica e prodotto Che gusti! forse è “comodo” Fare i conti con i numeri complessi in forma trigonometrica è “interessante”… Dati i numeri complessi a = a + i b = (cos + i sen ) a’ = a’ + i b’ = ’(cos ’ + i sen ’) con le formule della trigonometria si ottiene a a’ = ’ (cos ( +’) + i sen (+’)) forma trigonometrica e potenze Applica la formula del prodotto per calcolare an Ottieni: a2 = a a = (cos ( +) + i sen (+)) = = 2 (cos 2 + i sen 2) a3 = a2 a = 2 (cos (2 +) + i sen (2+)) = = 3 (cos 3 + i sen 3) interessante... e così via fino a an = n (cos n + i sen n) potenze di un numero di modulo 1 E ora lavora con i numeri di modulo = 1 a = cos + i sen le potenze successive a2 = cos 2 + i sen 2 a3 = cos 3 + i sen 3 …..… an = cos n + i sen n sono numeri di modulo 1 e argomento , 2 , 3 , ... , n potenze di un numero di modulo 1 i punti del piano che rappresentano i numeri complessi a , a2 , a3 , … , an in coordinate polari sono: U1 (1, ) , U2 (1, 2) , U3 (1, 3) , … , Un (1, n) Questi punti si trovano tutti sulla circonferenza unitaria di centro O e sono alla stessa distanza l’uno dall’altro. iy x Figura