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Studio dei Numeri complessi, Appunti di Algebra Lineare e Geometria Analitica

Questo documento tratta in maniera approfondita i numeri complessi e il concetto di campo, con tanto di spiegazione sulla creazione del campo C del complessi. Gli argomenti trattati: 1. Concetto di Campo e costruzione di 2. Modulo di un numero complesso 3. Operazioni tra numeri complessi 4. Teorema Fondamentale dell’algebra

Tipologia: Appunti

2024/2025

In vendita dal 12/12/2024

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gian-marco-34 🇮🇹

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Numeri complessi
Algebra Lineare
2.1 Concetto di Campo e costruzione di
_______________________________________________________________________________________!
sono campi, vogliamo che lo sia anche !
Costruzione del campo
deve essere un campo!
Proprietà distributiva !
è un gruppo!
è un gruppo
a(b+c) = a b +ac
(, + )
(/{0}, )
Def
Un Campo K è un insieme (non vuoto) dotato di due operazioni binarie !
tali che: e !
1. Gruppo commutativo con 0 come Elemento neutro!
2. Gruppo commutativo con 1 come Elemento neutro!
3. Vale la proprietà distributiva, !
Annullamento del prodotto: !
!
oppure
+ : K x K K
:K x K K
(K, + )
(K/{0}, )
a,b,c,K
a(b+c) = a b +ac
xy= 0
x= 0
x0
x1x1xy= 0 x1y= 0
x= {(a,b)|a,b }
DIM
!
non importa la posizione!
elemento neutro!
elemento opposto!
Associativa!
è commutativa
(a,b) + (c,d) = (a+c,b+d)
(a,b) + (c,d) = (c,d)(a,b)
(a,b) + (0,0) = (a+ 0,
b+ 0) = (a,b)(0,0)
(a,b) + (a,b) = (0,0) (a,b) = (a,b)
(x, + )
Gruppo commutativo con 0 come Elemento neutro
(x, + )
DIM
e !
Associativa!
elemento neutro!
Voglio dimostrare che è un gruppo!
una coppia ovvero !
quindi !
Dato vedo che quindi lo chiamo !
Vale la proprietà distributiva
(a,b)(c,d) = (ac bd,
a d +cb)
(c,d)(a,b) = (ca d b ,
bc +d a)
(a,b)(1,0) = (a0,b+ 0) = (a,b)(1,0)
(x/{0}, )
(a,b)(0,0)
(c,d) : (a,b)(c,d) = (1,0)
(ac d b,
a d +cb) = (1,0)
{ac bd = 1
a d +b c = 0
ac +b2c
a= 1
d=bc
a
a2c+b2c=a
c=a
a2+b2
d=b
a2+b2
(a,b)(0,0)
(a,b)(a
a2+b2,b
a2+b2) = (1,0)
(a,b)1
Gruppo commutativo con 1 come Elemento neutro
(x/{0}, )
di 1 4
(a,b)a+b
(a,b)ab
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2.1 Concetto di Campo e costruzione di


sono campi, vogliamo che lo sia anche

Costruzione del campo

deve essere un campo

Proprietà distributiva è un gruppo è un gruppo a ⋅ ( b + c ) = a b + a c (ℂ, + ) (ℂ/{ 0 }, ⋅ ) ℝ, ℚ ℂ Def Un Campo K è un insieme (non vuoto) dotato di due operazioni binarie tali che: e

  1. Gruppo commutativo con 0 come Elemento neutro
  2. Gruppo commutativo con 1 come Elemento neutro
  3. Vale la proprietà distributiva, Annullamento del prodotto:
  • oppure
    • : K x KK ⋅ : K x KK ( K , + ) ( K /{ 0 }, ⋅ ) ∀ a , b , c , ∈ K a ⋅ ( b + c ) = a b + a c xy = 0 x = 0 x ≠ 0 ∃ x −^1 ⟹ x −^1 ⋅ xy = 0 ⋅ x −^1 ⟹ y = 0

x ℝ = {( a , b ) | a , b ∈ ℝ} DIM non importa la posizione elemento neutro elemento opposto Associativa è commutativa ( a , b ) + ( c , d ) = ( a + c , b + d ) ( a , b ) + ( c , d ) = ( c , d )( a , b ) → ( a , b ) + (0,0) = ( a + 0, b + 0 ) = ( a , b ) → (0,0) ( a , b ) + (− a , − b ) = (0,0) → − ( a , b ) = (− a , − b ) → (ℝ x ℝ, + ) (ℝ x ℝ, + ) Gruppo commutativo con 0 come Elemento neutro DIM e Associativa elemento neutro Voglio dimostrare che è un gruppo una coppia ovvero quindi Dato vedo che quindi lo chiamo Vale la proprietà distributiva ( a , b ) ⋅ ( c , d ) = ( a cbd , a d + cb ) ( c , d ) ⋅ ( a , b ) = ( cad b , bc + d a ) ( a , b ) ⋅ (1,0) = ( a − 0, b + 0 ) = ( a , b ) → (1,0) (ℝ x ℝ /{ 0 }, ⋅ ) ∀( a , b ) ≠ (0,0) ∃ ( c , d ) : ( a , b ) ⋅ ( c , d ) = (1,0) ( a cd b , a d + cb ) = (1,0) { a cbd = 1 a d + bc = 0

a c + b^2 c a

d = − bc a a^2 c + b^2 c = ac = a a^2 + b^2 d = − b a^2 + b^2 ( a , b ) ≠ (0,0) ( a , b ) ⋅ ( a a^2 + b^2

b a^2 + b^2 ) = (1,0) ( a , b )−^1 (ℝ x ℝ /{ 0 }, ⋅ ) Gruppo commutativo con 1 come Elemento neutro ( a , b ) → a + b ( a , b ) → ab

Riassunto:

  • Operazioni
    • Somma^ Elemento neutro
    • Moltiplicazione^ Elemento neutro
  • **Opposto
  • Inverso
  • Unità immaginaria** Il campo è estensione del campo. Ogni coppia del tipo viene identificata dal reale 2.2 Modulo di un numero complesso

Nei numeri complessi non esiste relazione d’ordine ( a , b ) + ( c , d ) = ( a + c , b + d ) → (0,0) ( a , b ) ⋅ ( c , d ) = ( a c , − bd a d + cb ) → (1,0) ( a , b ) → (− a , − b ) = − ( a , b ) ( a , b ) → ( a , b )−^1 = ( a a^2 + b^2

b a^2 + b^2

i = (0,1) = − 1 Osservazione è omomorfismo di campi f f : ℝ → ℂ, f è iniettiva → f ( r 1 + r 2 ) = f ( r 1 ) + f ( r 2 ) r 1 + r 2 = ( r 1 + r 2 ) = ( r 1 ,0) + ( r 2 ,0) r 1 ⋅ r 2 = ( r 1 ⋅ r 2 ) = ( r 1 ,0) ⋅ ( r 2 ,0) ℂ ℝ ( r ,0) r ∈ ℝ Forma algebrica (^) Ogni numero complessi si scrive come con dove:

- viene definita parte reale - viene definita parte immaginaria z = a + ib a , b ∈ ℝ a b Osservazione (^) Considerando i^2 = − 1 , z 1 = a + ib , z 2 = c + i d z 1 ⋅ z 2 = ( a + ib ) ⋅ ( c + i d ) = a c + i a d + ibcbd = a cbd + i ( a d + bc ) = ( a cbd , a d + bc ) Modulo (^) Dato Il suo modulo è dove z = a + ib ∈ ℂ | z | = ( a^2 + b^2 ) ∈ ℝ ≥ 0 a^2 , b^2 ∈ ℝ ≥ 0 | z | = 0 ⟺ z = 0 Coniugato (^) Dato Il suo coniugato è Dove e L’inverso z = a + ib ∈ ℂ z = aib ( z ) = z | z | = | z | = ( a^2 + (− b )^2 ) = ( a^2 + b^2 ) z −^1 = z | z |

2 =^

| z | 2 ⋅^ z