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La unidad imaginaria i está definida por la propiedad i 1. 2 La unidad imaginaria i está definida por la propiedad i 1 2 Es decir, i 1 Un número complejo es uno de la forma a ib donde a y b son números reales e i es la unidad imaginaria con la propiedad i 1 2 Un número complejo es uno de la forma a ib 1) El número real a es llamado la parte real 2) El número real b es llamado la parte imaginaria Un número complejo es uno de la forma a ib Los números reales pueden ser considerados como números complejos con la parte imaginaria igual a cero. Es decir, el número real a es equivalente al número complejo a 0i Si z a ib es un número complejo, la parte real, a, se denota como Re( z ) y la parte imaginaria, b, se denota Im( z ) A la totalidad de los números complejos de le denota C A la totalidad de los números complejos de le denota C Notese que RC a ib c id ac y bd a ib c id a c i b d a ib c id a c i b d a ibc id ac bd i bc ad a ibc id ac bd i bc ad a ib c id ac iad ibc i bd ac iad ibc bd 2 ac bd ad bc i Si c 0 ó d 0, entonces se define a ib ac bd bc ad = 2 i 2 2 2 c id c d c d Las leyes de la suma y de la multiplicación son asociativas, conmutativas y distributivas, así que los numeros complejos son un campo z1 z2 z2 z1 z1 z2 z2 z1 z1 z2 z3 z1 z2 z3 z1 z2 z3 z1 z2 z3 z1 z2 z3 z1z2 z1z3 El cero es 0 0i y se le denota 0. El cero es la identidad aditivia, el elemento neutro aditivo: z 0 (a ib) 0 0i a ib z La unidad es 1 0i y se le denota 1. El uno es la identidad multiplicativa, el elemento neutro multiplicativo: 1 z z Dado un número complejo z, su complejo conjugado, o simplemente su conjugado, se obtiene cambiando el signo de la parte imaginaria. Dado un número complejo z, su complejo conjugado, o simplemente su conjugado, se obtiene cambiando el signo de la parte imaginaria. Al complejo conjugado de z se le denota z ó z *. Si z a ib entonces z a ib Dado un número complejo z , su complejo conjugado, o simplemente su conjugado, se obtiene cambiando el signo de la parte imaginaria. z1 z2 z1 z2 z1 z1 z 2 z2 z1 z2 z1 z2 zz z1 z2 z1 z2 Dado un número complejo z , su complejo conjugado, o simplemente su conjugado, se obtiene cambiando el signo de la parte imaginaria. z z a ib a ib 2a zz Re z 2 Dado un número complejo z , su complejo conjugado, o simplemente su conjugado, se obtiene cambiando el signo de la parte imaginaria. z z a ib a ib 2ib zz Im z 2i Dado un número complejo z , su complejo conjugado, o simplemente su conjugado, se obtiene cambiando el signo de la parte imaginaria. zz a ib a ib a b 2 Es un número real, y veremos que es el cuadrado de la norma del número complejo. 2 Dado un número complejo z , su complejo conjugado, o simplemente su conjugado, se obtiene cambiando el signo de la parte imaginaria. z1 z1 z2 z1 z2 z2 z2 z2 z2 z2 z a ib El inverso aditivo z a ib existe siempre y es único. Se tiene z z 0 z a ib Si z 0, el inverso aditivo 1 z z existe siempre y es único. 1 Se tiene 1 zz 1 Se le llama también recíproco. 1.- No existe orden en los complejos. 2. Cosas que aprecen imposibles en los reales, son posibles en los complejos, como e 4 x ó sin x 6 x iy x, y x iy 4 i 6 8i x, y 4, 1 6, 0 0,8 x iy x, y z puntos z vectores Y z x iy x, y x y X Dado el número complejo z x iy se define su módulo ó valor absoluto como el número real z x y 2 2 Y x, y z x iy z X 1) z zz 2 2) z zz 3) z1 z2 z1 z2 z1 z1 4) z2 z2 z 2 z 2 z1 z2 x2 x1 y2 y1 2 2 1.- z1 z2 2.- z1 z2 z1 z2 3.- z1 z2 z1 z2 El valor absoluto es Y x, y r z r X El argumento es Y x, y arg z r X El argumento principal es Y x, y Arg z con ( , ] r X x r cos y r sin Y z x iy x r y X z x iy Y x, y z r cos i sin r X r Y z a ib a r b X x y 2 2 y arctan x y arctan x y arctan x 2 2 indefinido si x 0 Si x 0 y y 0 Si x 0 y y 0 Si x 0 y y 0 Si x 0 y y 0 Si x 0 y y 0 Sean z1 r1 cos 1 i sin 1 y z2 r2 cos 2 i sin 2 entonces cos 1 cos 2 sin 1 sin 2 z1 z2 r1r2 i sin 1 cos 2 cos 1 sin 2 z1 z2 r1r2 cos 1 2 i sin 1 2 Sean z1 r1 cos 1 i sin 1 y z2 r2 cos 2 i sin 2 con z2 0, entonces z1 r1 cos 1 cos 2 sin 1 sin 2 z2 r2 i sin 1 cos 2 cos 1 sin 2 z1 r1 cos 1 2 i sin 1 2 z2 r2 Sean z1 r1 cos 1 i sin 1 y z2 r2 cos 2 i sin 2 entonces arg z1 z2 arg z1 arg z2 y z1 arg arg z1 arg z2 z2 z r cos i sin Sea entonces z r cos 2 i sin 2 2 2 z r cos 3 i sin 3 3 3 z r cos n i sin n n n Sea z r cos i sin entonces 1 2 r cos 2 i sin 2 2 z z r cos n i sin n n n Sea z r cos i sin entonces z r cos n i sin n n n con n Z z r cos i sin Sea entonces z r cos n i sin n n n con n Z Para n 0, tenemos z 1 0 Sea z r cos i sin entonces z r cos n i sin n n n con n Z Si z 1, entonces cos i sin n cos n i sin n El número complejo w es la raíz n-esima de un número complejo diferente de cero z si w z , donde n n es un entero positivo. Supongamos que z r cos i sin y w cos i sin . La ecuación w z queda como n cos n i sin n r cos i sin n así que r y cos n i sin n cos i sin n r n y cos n i sin n cos i sin Por lo tanto, =n r y cos n cos de ahí que 2 k n y sin n sin k 0,1, 2,..., n 1 Por lo tanto, = n r y cos n cos de ahí que sin n sin y 2 k n k 0,1, 2,..., n 1 2 k 2 k wk r cos i sin n n n k 0,1, 2,..., n 1 w z n 2 k 2 k wk r cos i sin n n n k 0,1, 2,..., n 1 La unidad imaginaria i está definida por la propiedad i 1. 2 La unidad imaginaria i está definida por la propiedad i 1 2 Es decir, i 1 Un número complejo es uno de la forma a ib donde a y b son números reales e i es la unidad imaginaria con la propiedad i 1 2 Un número complejo es uno de la forma a ib 1) El número real a es llamado la parte real 2) El número real b es llamado la parte imaginaria Dado un número complejo z, su complejo conjugado, o simplemente su conjugado, se obtiene cambiando el signo de la parte imaginaria. Dado un número complejo z, su complejo conjugado, o simplemente su conjugado, se obtiene cambiando el signo de la parte imaginaria. Al complejo conjugado de z se le denota z ó z *. Si z a ib entonces z a ib Y z x iy x, y x y X El valor absoluto es Y x, y r z r X El argumento es Y x, y arg z r X El argumento principal es Y x, y Arg z con ( , ] r X x r cos y r sin Y z x iy x r y X z x iy Y x, y z r cos i sin r X Sea z r cos i sin entonces z r cos n i sin n n n con n Z Sea z r cos i sin entonces z r cos n i sin n n n con n Z Si z 1, entonces cos i sin n cos n i sin n El número complejo w es la raíz n-esima de un número complejo diferente de cero z si w z , donde n n es un entero positivo. w z n 2 k 2 k wk r cos i sin n n n k 0,1, 2,..., n 1 w z n 2 k 2 k wk r cos i sin n n n k 0,1, 2,..., n 1 Si k 0, obtenemos la raíz principal w0 r cos i sin n n n Escribe en forma polar el número complejo i Escribe en forma polar el número complejo i i 0 1i 0,1 Escribe en forma polar el número complejo i i 0 1i i cos i sin 2 2 0,1 Escribe en forma polar el número complejo i i 0 1i i cos i sin 2 2 5 i cos 2 9 i cos 2 5 i sin 2 9 i sin 2 13 i cos 2 13 i sin 2 0,1 w i 3 2 k 2 k wk r cos i sin n n n i cos 2 i sin k 0,1, 2,..., n 1 2 / 2 2 k wk 1 cos 3 k 0,1, 2 3 / 2 2 k i sin 3 w3 i / 2 2 k wk 3 1 cos 3 / 2 2 k i sin 3 w0 cos i sin 6 6 5 5 w1 cos i sin 6 6 3 3 w2 cos i sin 2 2 k 0,1, 2 w3 i / 2 2 k wk 3 1 cos 3 / 2 2 k i sin 3 k 0,1, 2 3 1 w0 cos i sin i 2 6 6 2 3 1 5 5 w1 cos i i sin 2 2 6 6 3 3 w2 cos i sin i 2 2 w3 i / 2 2 k wk 3 1 cos 3 / 2 2 k i sin 3 3 1 w0 cos i sin i 2 2 6 6 5 w1 cos 6 5 i sin 6 3 1 i 2 2 3 w2 cos 2 3 i sin 2 i k 0,1, 2 Escribe en forma polar el número complejo 3 i Escribe en forma polar el número complejo 3 i r 3i 3 2 12 3 1 2 1 arctan 3 6 5 arg z 2 k 6 1 k 0,1, 2,... 3 5 5 z 2 cos 2 k i cos 2 k 6 6 Saca las raices quintas del número complejo 3 i Saca las raices quintas del número complejo 3 i 5 5 z 2 cos 2 k i cos 2 k 6 6 5 z 2 cos 6 5 i cos 6 2 k 2 k wk r cos i sin n n n k 0,1, 2,..., n 1 2 k 2 k wk 2 cos i sin 5 5 6 6 5 k 0,1, 2,3, 4 Saca las raices quintas del número complejo 3 i 2 k 2 k wk 2 cos i sin 6 5 6 5 5 w1 2 cos i sin 6 6 17 17 5 w2 2 cos i sin 30 30 5 29 29 w3 2 cos i sin 30 30 41 41 5 w4 2 cos i sin 30 30 5 53 w5 2 cos 30 5 53 i sin 30 k 0,1, 2,3, 4 Saca las raices quintas del número complejo 3 i 2 k 2 k wk 2 cos i sin 6 5 6 5 5 k 0,1, 2,3, 4 3 1 5 w1 2 cos i sin = 2 i 2 6 6 2 17 17 w2 5 2 cos i sin 30 30 5 29 29 w3 2 cos i sin 30 30 41 41 w4 5 2 cos i sin 30 30 5 53 w5 2 cos 30 5 53 i sin 30 Una serie de Taylor es una representación o una aproximación de una función como una suma de términos calculados de los valores de sus derivadas en un mismo punto La serie de Taylor de una función real f x infinitamente diferenciable, definida en un intervalo abierto a r , a r , es la serie de potencias n0 f n a n! x a n df f x f a dx 1 d3 f 3! dx 3 2 1 d f x a 2 2! dx xa n 1 d f f x n n ! dx n 1 x a xa n xa n 1 d f 3 x a ... n n ! dx xa ó x a 2 x a x a n ... exp : R R y exp x e x Hacer el desarrollo de Taylor alrededor del 0. y exp x e x exp : R R Hacer el desarrollo de Taylor alrededor del 0. d x e dx ex x 0 d2 x e 2 dx d3 x e 3 dx ex x 0 dn x e n dx x 0 ex x 0 1 x 0 1 x 0 x 0 1 1 exp : R R y exp x e x Hacer el desarrollo de Taylor alrededor del 0. 1 2 1 3 1 n e 1 x x x ... x ... 2 6 n! n x = n 0 n ! x x 2 x3 x 4 x5 x6 x7 x8 1 x 2 6 24 120 720 5040 40320 x9 x10 x11 x12 362880 3628800 39916800 479001600 x13 x14 x15 6227020800 87178291200 1307674368000 x16 x17 20922789888000 355687428096000 x18 x19 6402373705728000 121645100408832000 x 20 x 21 2432902008176640000 51090942171709440000 x 22 x 23 1124000727777607680000 25852016738884976640000 x 24 x 25 O ( x 26 ) 620448401733239439360000 15511210043330985984000000 y exp x eix exp : R R Hacer el desarrollo de Taylor alrededor del 0. ix ix e n! n 0 n 0 2n ! n 0 2 n 1 ! n 2n n 2 n 1 1 x 1 x i 2n ! 2n 1! n 0 n 0 ix ix n 2n 2 n 1 sin : R R y sin x Hacer el desarrollo de Taylor alrededor del 0. sin : R R y sin x Hacer el desarrollo de Taylor alrededor del 0. sin 0 0 cos 0 1 sin 0 0 cos 0 1 y se repite sin : R R y sin x Hacer el desarrollo de Taylor alrededor del 0. 0,1,0, 1,0,1,0, 1,0,1,0, 1,0,1,0, 1,... 1 x x x x sin x x ... 3! 5! 7! n 0 2n 1 ! 3 5 7 n 2 n 1 cos : R R y cos x Hacer el desarrollo de Taylor alrededor del 0. cos : R R y cos x Hacer el desarrollo de Taylor alrededor del 0. cos 0 1 sin 0 0 cos 0 1 sin 0 0 y se repite cos : R R y cos x Hacer el desarrollo de Taylor alrededor del 0. 1,0, 1,0,1,0, 1,0,1,0, 1,0,1,0, 1,0,1,0, 1,0,... 1 x x x x cos x 1 ... 2! 4! 6! 2n ! n 0 2 4 6 n 2n y exp x eix exp : R R Hacer el desarrollo de Taylor alrededor del 0. ix ix e n! n 0 n 0 2n ! n 0 2 n 1 ! n 2n n 2 n 1 1 x 1 x i 2n ! 2n 1! n 0 n 0 ix ix n 2n 2 n 1 y exp x e exp : R R ix Hacer el desarrollo de Taylor alrededor del 0. 1 x 2n ! n 0 e ix n 2n 1 x i 2n 1! n 0 n 2 n 1 e cos x i sin x ix e cos x i sin x ix Euler ' s formula, named after Leonhard Euler, is a mathematical formula in complex analysis that establishes the deep relationship between the trigonometric functions and the complex exponential function. e cos x i sin x ix The physicist Richard Feynman called Euler 's formula "our jewel" and "one of the most remarkable, almost astounding (asombrosa), formulas in all of mathematics." d 2r m 2 F dt 2 d x m 2 kx dt dx x t 0 0 ; v t 0 v0 dt t 0 d 2x m 2 kx dt x t 0 0 ; v t 0 dx v0 dt t 0 2 d x k x0 2 dt m t x t e k t e e 0 m k 2 0 m 2 t k k i i m m d 2x m 2 kx dt x t 0 0 ; x t e x1 t e t v t 0 dx v0 dt t 0 k i i m x2 t e it x t Ae it Be it it d 2x m 2 kx dt x t 0 0 ; x t et dx v t 0 v0 dt t 0 i k i m x t Aeit Be it x 0 0 A B B A x t Aeit Ae it A eit e it eit eit cos t i sin t cos t i sin t 2i sin t x t 2iA sin t d 2x m 2 kx dt x t 0 0 ; v t 0 dx v0 dt t 0 k x t e i i m x t Aeit Be it t x t 2iA sin t dx 2iA cos t dt v0 dx 2iA v0 A i dt t 0 2 x t v0 sin t 2 d x m 2 kx dt x t 0 0 ; dx v t 0 v0 dt t 0 x t v0 sin t 2 d x m 2 kx dt x t v0 sin t Y 3 2 1 6 4 2 2 1 2 3 4 6 X E 0 B E t B 0 E B 0 J 0 0 t E 0 B E t B 0 E B 0 0 t B E t B E t E E 0 E 2 2 B t E 0 0 t t 2 E 2 E 0 0 2 0 t E B 0 0 t E B 0 0 t B B 0 0 2 E 1 B c t 2 0 B 0 0 t 2 B 2 B 0 0 2 0 t t E 0 B 0 B E t E B 0 0 t E E 0 0 2 0 t 2 B 2 B 0 0 2 0 t 2 2 f f 0 0 2 0 t 2 2 2 f x, y, z, t x 2 2 f x, y, z, t y 2 2 f x, y, z, t z 2 0 0 2 f x, y, z, t t 2 0 E (r , t ) eˆ1 E0 e i k r t B (r , t ) eˆ2 B0 e i k r t E (r , t ) eˆ1E0e kˆ eˆ1 0 kˆ eˆ eˆ 1 2 i k r t B (r , t ) eˆ2 B0e i k r t kˆ eˆ2 0 kˆ eˆ2 = eˆ1 Los vectores (eˆ1 , eˆ2 , kˆ) constituyen una base ortonormal kˆ Z eˆ1 eˆ2 Y X Desplazamiento Distancia Longitud de la onda y Amplitud de la onda y Amplitud de la onda Longitud de la onda 2 k El número de onda La frecuencuencia angula 2 1 La frecuencia T T Periodo •La longitud de la onda (ó la frecuencia) determina el color de la luz •La amplitud de la onda es la intensidad de la luz •La dirección de oscilación de los campos determina la polarización •Es una onda transversal Escribe el número complejo 2 3i 5 en la forma a ib. Escribe el número complejo 2 3i en la forma a ib. 5 r s 2 3i 5 2 5 n n nk k r s k 0 k n k 5 5 5 5 k 3 k 2 3i 25 i k k 0 k k 0 k 2 5 2 3 4 5 5 5 5 5 5 5 3 3 2 3 3 3 4 3 5 i i i i i 0 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 3 9 27 81 243 2 1 5 i 10 10 i 5 i 2 4 8 16 32 15 45 135 405 243 25 1 i i i 2 2 4 16 32 5 61 597 2 i 122 597i 16 32 5 Escribe el número complejo 2 3i 5 en la forma a ib. 2 3i 5 122 597i Escribe el número complejo 2 3i 5 en la forma a ib, pero ahora usando la forma polar para hacer la potencia. Escribe el número complejo 2 3i en la forma a ib, 5 pero ahora usando la forma polar para hacer la potencia. 3 3 2 3i 13 cos arctan i sin arctan 2 2 2 3i 5 3 3 13 cos 5arctan i sin 5arctan 2 2 122.0 597.0 i 5 Escribe el número complejo 1 i 32 en la forma a ib. Escribe el número complejo 1 i 32 en la forma a ib. Tenemos que 1 i 2 1 2i i 1 2i 1 2i 2 asi que 1 i 32 (1 i ) 2i 2 16 2 16 i 2 8 65,536 16 2 16 1 8 2 16 ¿Cuál de estos dos números complejos está más cerca del origen? 10 8i 11 6i ¿Cuál de estos dos números complejos está más cerca del origen?: 10 8i y 11 6i 10 8i 10 8 164 2 41 12.80 2 2 11 6i 11 6 121 36 157 12.53 2 2 11 6i ¿Cuál de estos dos números complejos está más cerca del origen? 10 8i 11 6i 8 6 4 2 2 2 4 6 4 6 8 10 Describe el conjunto de puntos del plano complejo que satisfacen la ecuación Im z 2 2 Describe el conjunto de puntos del plano complejo que satisfacen la ecuación Im z 2 2 z x iy z x y 2ixy 2 2 Im z 2 2 Im x 2 y 2ixy 2 xy 2 2 xy 1 C x, y xy 1 ¿Qué es? Describe el conjunto de puntos del plano complejo que satisfacen la ecuación Im z 2 2 C x, y xy 1 4 2 0 2 4 4 2 0 2 4 Encontrar las soluciones de la ecuación z z 2i Encontrar las soluciones de la ecuación z z 2 i Escribiendo z x iy y sustituyendo en la ecuación, obtenemos x 2 y 2 x iy 2 i ó bien x2 y 2 x 2 y 1 Resolviendo x2 1 x 2 1 4 4x 3 z i 4 x2 1 2 x 4x 3 0 x2 1 4 4x x2 3 x 4 Supongamos que z cos i sin . Si n es un número entero, evaluar z z n n y z z n z cos n i sin n n z z 2 cos n n n z z 2i sin n n n n z cos n i sin n n Escribe una ecuación que relacione 1 el argumento de z con aquel de . z z x iy 1 1z z z z y arg z arctan x x iy x2 y 2 1 y y arg arctan arctan z x x 1 arg arg z 2 k z Demuestra que las n raices n-esimas de la unidad son 2 k 2 k i sin 1 1 cos n n k 0,1, 2,..., n 1 1/ n n Demuestra que las n raices n-esimas de la unidad son 2 k 2 k 1/ n n k 0,1, 2,..., n 1 i sin 1 1 cos n n 2 k 2 k wk n r cos i sin n n k 0,1, 2,..., n 1 1 cos 0 i sin 0 1 1/ n 2 k 2 k 1 cos i sin n n n k 0,1, 2,..., n 1 1 1/ n 2 k 2 k 1 cos i sin n n n 1 1/2 k 0,1, 2,..., n 1 1 cos k i sin k Son cos 0 i sin 0 1 y cos i sin 1 k 0,1 1 1/ n 2 k 2 k 1 cos i sin n n n 1 1/3 k 0,1, 2,..., n 1 2 k 2 k 1 cos i sin 3 3 3 Son cos 0 i sin 0 1 2 2 1 3 cos i sin i 3 3 2 2 4 4 1 3 cos i sin i 3 3 2 2 k 0,1, 2 1 1/ n 2 k 2 k 1 cos i sin n n n 1 1/4 1 cos 4 k 2 i sin Son cos 0 i sin 0 1 cos 2 i sin 2 i cos i sin 1 3 3 cos i sin i 2 2 k 2 k 0,1, 2,..., n 1 k 0,1, 2,3