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Historia, descrição e exemplo de numero complexo
Tipologia: Trabalhos
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As equações do segundo grau pareceram na matemática aproximadamente 1700 anos antes de cristo nas tabuletas de argila da suméria, e em alguns casos levaram a raízes quadradas de números negativos, porém não foram elas em nenhum momento que sugeriram o uso dos números complexos. Gerônimo Cardano (1501-1500) também se deparou com esse tipo de questão e também considerava que o surgimento de raízes quadradas de um número negativos na resolução de um problema, apenas indicava que o mesmo não tinha solução. Apesar disso resolveu seguir mais adiante com os cálculos, e no capitulo 37 do Ars Magna, ele resolve um problema que consiste em dividir um segmento de comprimento 10 em duas partes tal que o produto delas seja 40, da seguinte maneira: X(10-x) = 40 e daí vem à equação
X2 – 10x + 40 = 0
Cujas soluções são: x = 5 + ou - -
O interesse pelo estudo da Matemática ressurgiu na Europa, mais especialmente na Itália, no século XVI. La, e no meio da disputa entre Cardano e Tartaglia pela resolução da equação do terceiro grau, e que se percebeu que os números reais não eram suficientes e as primeiras ideias da criação do conjunto dos números complexos surgiram. Os números complexos não surgem da resolução de equação do segundo grau como já foi dito, mas da resolução da equação do terceiro grau. Em 1545 no Ars Magna, Cardano publicou uma formula para resolver equações do terceiro grau, que ficou conhecida como “Fórmula de Cardano”, Cardano admite que não foi ele o descobridor original da fórmula, pois foi Niccolo Tartaglia (1500 – 1557) que lhe deu sugestões sobre as equações. Tartaglia foi quem ensinou a Cardano, a formula de resolução de uma equação do terceiro grau, os matemáticos não dispunham de uma notação para tratar as equações, e não podiam expressar seus métodos resumidamente através de formulas como fazemos agora. Portanto Tartaglia comunicou Cardano o segredo de sua descoberta através de versos. Os números complexos começaram a surgi com Raphael Bomelli ( 1526 – 1573 ) um admirador do livro de Cardano, mas achava que que seu estilo de exposição não era claro. Então resolveu escrever um livro que falasse do mesmo assunto só de maneira mais clara, publicou I’Algebra, em um capitulo da obra, ele estuda a resolução de equações que não passasse de grau quatro, uma dessas equações é x3 = 15x + 4 que resolve aplicando a fórmula de Cardano e encontrar a raiz. 32+-121+32-- A partir do trabalho de bombelli os números complexos começaram a ser usados devido a sua obvia utilidade para resolve equações do terceiro grau, mas ao mesmo tempo surgiam dúvidas se os tais números pudessem existir. Para utilização de números complexos devem-se equações linear do tipo ax = b, onde x é o vai ser determinado, Porem, até mesmo o corpo de números reais não é suficientemente amplo para fornecer uma teoria completa das equações quadráticas. Como a equação: X2 = - Vez que o quadrado de qualquer número real nunca é negativo. Uma vez que desejamos adicionar e multiplicar como se o símbolo i fosse um numero real comum, devemos ter condições de formar símbolos como 2i, 3i, -i, 2+5i; ou de maneira mais geral, a+bi, onde a e b são dois números reais quaisquer. A expressão números complexos foi introduzidas por Carl Friederich Gauss em 1801 Os termos real e imaginário foram empregados pela primeira vez por René Descartes em 1637 A expressão números complexos foi introduzida por Carl Friederich Gauss em 1832
O conjunto dos números complexos é denotado por C. Formado por dois pares ordenados, (a, b) e (c, d), do produto cartesiano. 2 2 0 8
2 2 R x R=x, y∕x R e y0 8 R,
a) (^) ADIÇÃO: (a+bi) + (c+bi) = (a+c) + (b+d)i, isto é a soma de dois números complexos é um complexo cuja parte real é a soma das partes reais das parcelas e cuja parte imaginária é a soma das partes imaginária das parcelas. Demonstração: supondo a+bi e c+di dois números complexos quaisquer dados, seja a expressão: (a+bi) + (c+di) Como a adição em C é associativa e comutativa. (a + bi) + (c + di) = (a + c) + (bi + di) E como a propriedade distributiva é valida, teremos: (a+bi) + (c+bi) = (a+c) + (b+d)i
b) Subtração: A diferença entre dois números complexos z1= a + bi e z2= c + di
Sendo z1= a + bi e z2 = c + di, z1-z2 = (a-b) + (b-d)i.
(a – c) + (b – d)i = 0 e daí, a – c = -(b – d)i Se b – d não for zero podemos escrever,
a-cb-d= -i ou-a-cb-d=i
Mas, isso implicaria i ser um número real, uma vez que a, b, c e d são números reais. Como i não é um número real, concluímos que b – d = 0. Mas, se b – d = 0, então –(b – d)i = 0, e como (a – c) = –(b – d)i, segue-se que a – c = 0
e) DIVISÃO: Todo número complexo diferente de zero, tem um, e somente um, inverso. Como no caso dos reais, representamos o inverso de z por 1/z.
Considerando que Z2Z1=Z2. 1Z1, vamos encontrar o inverso de a + bi, não nulo. Devemos encontrar um numero complexo x + yi tal que (a + bi).(x + yi)= Efetuando a multiplicação vamos obter: (ax – by) + (bx + ay)i= Esta equação será satisfeita se, e somente se,
ax-by=1bx+ay= A solução deste sistema é x = x=aa2+b2 e y=-ba2+b Assim o inverso de a + bi é 1a+bi=aa2+b2+-ba2+b2i Vamos nesse momento obter uma formula para o quociente de dois números complexos:
c+dia+bi=c+di.1a+b=c+di.aa2+b2+-ba2+b2i= =aca2+b2-bca2+b2i+ada2+b2i+bda2+b2=ac+bda2+b2+ad-bca2+b2i
f) Plano de Argand- Gauss
Sabe-se que cada par ( a,b ) está associado a um único ponto do plano, então pode-se associar a cada número complexo z=a+bi um ponto P de coordenadas a e b, isto é, P( a,b ).
O plano em que são representados os elementos de C é chamado plano de Argand-Gauss. A distância entre o ponto P( a,b ), também chamado afixo de z, e a origem do plano, representada pelo ponto O, é chamada de módulo do número complexo z=a+bi , que se denota por |z|= ρ.
Essa distância é calculada utilizando-se a seguinte fórmula:
No triângulo OAP é possível aplicar o teorema de Pitágoras, pois, trata-se de um triângulo