虚数i 高中虚数i的运算公式

来源：择校网时间：2024-07-06 18:19:31

一、高中虚数i的运算公式

1、高中数学中，虚数指一个不能被实数表示的数，常常用符号i表示。i被称为虚数单位，并满足i^2=-1。虚数与实数一样具有加、减、乘、除等运算，但需要使用特殊的虚数运算公式。

2、若a bi和c di为两个虚数，则它们的和差分别为：

3、例如：(3 5i) (1-2i)=4 3i，(2-3i)-(1 4i)=1-i。

4、若a bi和c di为两个虚数，则它们的积为：

5、若a bi和c di为两个虚数且c di≠0，则它们的商为：

6、(a bi)/(c di)= [(ac bd) (bc-ad)i]/(c^2 d2)。

7、例如：(2 3i)/(1-2i)=-4/5 1/5 i。

8、对于任意一个复数z=a bi，其共轭虚数表示为z*即a-bi。共轭虚数的性质有：

9、z z*=2a， z-z*=2bi，z×z*=|z|^2(a^2 b^2)。

10、例如：若z=3 4i，则z*=3-4i，zz*=25，|z|=5。

11、总而言之，虚数的运算可以通过上述公式进行计算，运用些公式可以很方便地求解各种虚数的运算问题。

二、高中数学中的虚数i应该怎么读

数学中，很多数字隐含着惊人的信息，向人类传达自然宇宙的奥秘，下面将讨论自然界中13个迷人的数字。

阿列夫零（Aleph Nullℵ_0）

阿列夫零是一个美丽的概念。它是最小的无穷数。我知道你们在想什么，无穷应该只是一个概念，而不是一个具体的数字。毕竟，如果有一个无穷大大于另一个无穷大，第一个肯定不是无穷大。

让我们对无穷大有一个基本的概念（下面会讨论）。阿列夫零是有多少个自然数（0,1,2,3，……）。这个数字是无限的。

如果我们把所有的自然数数两到三遍会怎样？在数完第一遍之后，我们将按顺序得到超出自然数的数字。我们需要数的顺序，也就是序数。阿列夫零的下一个数字是ω，然后是ω 1，它们不是基数，而是序数，也就是说，它们代表它们相对于横轴的位置。下图是一个简单的表示法。每个集合都可以表示存在的自然数集合，每个集合的势为ℵ_0。在第一个集合之后添加一个不会改变势。

把它们（势）看作序数会有帮助。因此，集合后的第一个序数超限数就是我们在上面讨论过的ω。

有趣的是，ω 1不一定比ω大，它只是排在后面。这有点难以接受，以下是我们应该知道的：

无穷和阿列夫零是两个不同的东西。前者只是一个位于数字轴上的极端极限概念，而后者只是集合的大小（势）。

是集合的大小，基数表示数量(1，2，459，1002等)；序数表示顺序(第1，第2，第66等)。

正如有无限的基数，也有无限的序数，第一个无限（不可数）序数是我们在上面讨论过的，ω。

按照这个逻辑，阿列夫1是ω的基数。

阿列夫零只是众多“阿列夫”中的第一个。

这更像是一个想法或概念，而不是一个数字。这个符号通常被称为无穷∞。在讨论无穷大的特性和有趣的事实之前，有一件重要的事情是，数字π被认为是无穷大的一种形式。这里我们指的是点3.14159之后的数字范围……这就是为什么无穷大是一个概念，而不是我们能够量化的东西。另一个例子来自于美丽的分形领域。以简单的科赫雪花为例，它可以细分为无穷小的相同形状的雪花。

有趣的是，当我们想到无穷大时，我们想象的是一个不断增长的度量，但它并没有膨胀变大。

让我们来讨论两个与无限相关的简单话题。

很自然地，0.99999有无穷多个9，我们知道它等于1。用代数方法证明它也是可能的：

任何数字减去自身都是零。但无穷大不是一个数字。因此，让我们尝试一个测试：

∞-∞= 1#知道∞ 1=∞，我们可以化简方程

剩下的是另一个结果。通过这个方法，我们可以得到∞-∞等于我们想要的任何数。因此，∞-∞的答案是没有定义的。

最后，我们还被告诫任何数都不能除以0。老师告诉我们1/ 0= Undefined。直观地考虑一下，如果0个人除以1个苹果，需要多少人来覆盖整个苹果？自然地，它是一种永不崩溃的无限形式。

原来，1/ 0=∞。为什么我们被教导结果是没有定义的呢？很简单，当1除以一个无限小的整数趋于无穷时，很容易假设1/ 0=∞。这里，无穷是正无穷。如果我们取趋近于0的小负数，我们也可以假设1/ 0=-∞。那么，到底是哪一个呢？是1/ 0=∞还是1/ 0=-∞？答案是没有定义的。

i指的是虚数。虚数的定义是它的平方是一个负数。我们知道两个相同符号的数字相乘总是会得到正的结果。但这并不能阻止我们创造一个公理，来阻止这些数字的存在。我们称它们为虚的，因为它们不应该存在。-6的平方根是多少？我们不知道。但数学的美妙之处在于，与其他科学工具不同，你可以假设事物存在。

虚数的概念很简单。我们可以假定它们存在。它们有什么作用？我们可以解一些需要负数平方根的方程。这里有一个例子：

根号-4是什么？稍微复杂一点，答案是2i。

我们加上i表示虚数，使2的2次方等于-4。让我们来看看一个通常没有解的简单方程，看看它是如何用虚数解出来的:

显然，x的2次方永远不会得到负数（在我们的例子中是-1），所以我们假设答案乘以i。

就像数字1代表实数。虚数的其他用途是把它们和自然数结合成复数（例如7i 12）。

10,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000。

大约是70!，即70 x 69 x 68 x 67 x 66 x 65 x 64 x 63 x 62 x 61 x 60 x 59....x1。

更复杂的是，有一个数字叫做“Googol plex”，它只是“Googol”的10次方，写法为：

有趣的是，谷歌公司是Googol名字的误拼。这个数字主要用于天文研究，如宇宙的大冻结。

这是我最喜欢的数字，我发现它在视觉和数学上都很漂亮。在几何学中，我们往往会发现它隐藏在很多地方，比如：

把圆切成两半，每一半是180度（1 8 0= 9）

把圆切成四等份，每个角是90度（9 0= 9）

切成8份，每部分45度（4 5 0= 9）

继续，16份，每部分22.5度（2 2 5= 9）

继续，32份，每部分为11.25度（1 1 2 5= 9）

一个正方形，内角和是是90× 4（360= 3 6 0= 9）

从左上到下：五边形，八边形，十边形。

五边形= 108= 1 0 8= 9// 72= 7 2= 9

八边形=135=1 3 5= 9// 45= 4 5= 9

十边形= 144= 1 4 4= 9// 36= 3 6= 9

同样，如果我们把9前面的数相加（1 2 3 4 5 6 7 8= 36）。然后，3 6= 9。

把9和它前面的数字相乘，然后把它们的元素相加，结果总是9，例如：

这些数字除以9总是得到相同的数字，一直重复到无穷，例如：

如果你是《生活大爆炸》的粉丝，那么你一定听过谢尔顿·库珀博士说过为什么73是完美的数字，下面是他的原话：

在二进制中，73是回文“1001001”，倒着也是是1001001。

这些话出自《生活大爆炸》第四季第十集，而这一集恰好是该剧的第73集（也是饰演谢耳朵的男演员吉姆·帕森斯出生的那一年）。

e以莱昂哈德·欧拉的名字命名，是一个无理数，是自然对数的底数。已知欧拉数的精度约为1万亿位。可由以下公式得出：

当n趋于无穷时，我们对e的值有了更清晰的认识，当n= 100,000时，e= 2.71827。e有一个有趣的性质，它的斜率值就是它本身。它也被用于金融计算复利。

列奥纳多·斐波那契在观察兔子种群的同时，用简单的加法技术创造了我们宇宙中最迷人的数列之一。现在，一些证据表明，印度数学家事先就知道这个数列，我们坚持被广泛接受的事实，即斐波那契提出了这个数列。

斐波纳契数列可以用下面简单的公式得到（n＞2）：

1、1、2、3、5、8、13、21、34、55、89、144，....

这个数列的美妙之处在于它与自然有关。例如，出现在了开花的朝鲜蓟、一些花瓣如雏菊中。它甚至发生在星系螺旋中。

甚至有一个非常有趣的观察，基于事实表明，地球和月球的尺寸是ϕ的关系，比值是1.618。那么这个1.618是什么呢?

如果我们取序列中的任意两个连续数，它们的比值（Xn/ Xn-1）接近于1.618，这就是我们所说的黄金比例：

在无穷大时，比值接近1.618，也称为Phi（ϕ）。我们将在下面更详细地讨论ϕ。

很多人都看过电影《数字23》，金·凯瑞饰演的沃尔特·斯派洛是一个在一本书中读到数字23后对它着迷的人。人们认为这个数字神秘地与世界上许多事件吻合，虽然这可能是一个幻想性错觉的完美例子，但列出一些包含23的事件仍然很有趣：

如果我们把9/11悲剧事件的全部日期写成：9 11 2 0 0 1= 23。当然，我们也可以这样：9 11 2001= 2021。

根据生日悖论，23是随机选择的最少人数，以获得至少50%的概率，有至少两个人的生日相同。随机选择70个人，至少有两个人生日相同的概率是99.99%。

威廉·莎士比亚生于4月23日，巧合的是，他也死于4月23日。

泰坦尼克号于1912年4月15日沉没。把整个日期加起来就是4 1 5 1 9 1 2= 23。这里面多多少少有些人为选择的因素。

地球在其轨道平面上倾斜23.5度。我们可以把5看成是2 3，让这变得有趣一点。

阿雷西博信息（The Arecibo message）由1679比特组成，排列成73行，每行23个字符。当然，这是人类编造的，但它仍然很有趣。阿雷西博信息是一个从地球向太空发送的信息，以寻找智能生命。它总结了人类的生活。

前23个素数的总和是874，可以被23除以。

广岛原子弹是在8：15投下的。8 15= 23。

23是由连续数字组成的最小的质数

平均而言，人类的血液每23秒在全身循环一次。

π是著名的无理数，表示圆的周长与半径之比。

如果我们画一个直径为1的圆，那么周长就等于3.14159……，用π来表示。它就是周长除以直径。现在，我们不需要回顾几何概念，所以，我给出π的一个性质：

我为什么要把τ包括进来？一些数学家一直在争论π的用处，并提出τ，即τ= 2π。许多数学家认为τ更适合计算圆。当我们想要深入研究细节时，他们的直觉是正确的，但谁不喜欢π呢？

把数学中一些最美丽的概念结合起来，就能得到如此简单的结果。让我们首先回顾一下我们讨论的是什么概念，以及我们如何将它们结合起来：

令人着迷的是，这三者共同组成一个方程式，如下面的方程式，给我们带来了简单的结果-1。

我们怎么从这三个数中得到-1的？

正如我们已经知道，i的平方为-1。欧拉运用泰勒级数与i的关系，得到了以下方程：

把上面的欧拉公式放在一个复平面上（有实数和虚数），我们得到一个圆。引入半径r，我们可以将这些点转变成另一种形式。如果我们假设x=π，那么我们会得到:

知道cosπ=-1 sinπ= 0，那么右边的i就会消失：

所以，我们也可以重新排列这个方程，使它更漂亮，加上另一个简单的数字：

也被称为卡普雷卡的常数，如果你遵循以下步骤，这个数字有一个特殊的性质：

按降序和升序排列数字，得到两个新的四位数。

现在，用较大的数减去较小的数。

如果你重复多次，你总是会得到6174，这就是神奇的地方。为什么我们总是以这个数结束。以2714为例：

如果选择6174，那么会一直保持在6174，因为7641-1467= 6174。

它也是一个哈沙德数（ Harshad number），意味着它能被它的组成部分的和整除：6174/(6 1 7 4)= 6174/ 18= 343。

我们已经讨论过这个比例，但它可能是世界上最重要的比例。以下是它的特点：

0.618的倒数就是1 0.618。因此，1/ϕ≈1 ϕ

它出现在《自然》杂志上。一些树枝就是一个例子。主干将一直生长，直到产生一个分支，从而创建两个新的起点。其中一个起点会增加另外两个，而另一个不会。这种模式类似于斐波那契模式。

人们认为它代表着美，尽管这种观点尚未得到证实，但了解我们的头脑如何定义美仍然是一件有趣的事情。例如，脸。下面这段可能不是最准确的研究，但施密德博士把人的脸分为10个等级，10是最高的（最美的人），大多数人的得分在4到6之间。美的标准是，首先用脸部的长度除以宽度，最优结果为1.618。之后，还会计算出其他的比例，比如鼻底到下巴的比例。最后，进行对称测试以检查更多的美的指标。施密德博士说，除了其他特征外，在完美的脸上，耳朵的长度应该与鼻子的长度相等。

它出现在几何学中。许多建筑和艺术品都有黄金比例，希腊的帕台农神庙就是一个例子。这个方块里嵌着黄金比例。