虚数

我们来求一些数的平方,看看能不能得到负数:

不行!永远是正数或零。

我们不能将一个数乘以自己得到负数……

……但们可以想象有这样的数(称之为i):

有什么用?可以用来做什么?

每边开平方根就得到:

其实这个数很有用,因为……

……接受了i的存在后,我们可以解答很多牵涉到负数平方根的问题。

具体地说:

答案:=√(9×?1)=√(9)×√(?1)=3×√(?1)=3i

哈!有趣!?9的平方根是+9的平方根乘以i。

一般来说:

√(?x)=i√x

我们一定要保留"i",因为要记得乘以√?1!

在运算中使用i,我们就可以得到新的解:

每边开平方根:

答案:x=?i或+i

检验:

虚数"单位"(像实数的1)是√(?1)(负一的平方根)。

在数学里用i,在电子学里用j(因为"i"已经用来代表电流,所以就用下一个字母)。

以前虚数曾经被认为是不可能存在的,所以称之为"虚"数(虚幻的)。

但经过研究后,人们才领悟到虚数其实是很有用并且重要的,因为它填补了数学里的一个缺口……但我们仍然称它为"虚"数。

播放音乐时时常会看到的频谱显示就是用复数计算出来的!使用的数学技巧叫"傅里叶变换"。

我们可以使用复数来对声音做很多有用的运算,例如声音过滤或聆听微弱声音等等。

这个学科叫"信号处理"。

当我们把两个不对称的交流电合并时,计算合并后的电流是非常困难的。

但是,利用复数就可以使得计算简单很多。

虽然结果会含有"虚"电流,但它还是实实在在的电流。

美丽的曼德勃罗特集(部分如图所示)是基于复数的。

科学,例如量子力学与相对论都使用了复数。

虚数单位i有个有趣的属性。它自乘的积在四个答案里"循环重复":

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