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Es un resumen que abarca el origen, la evolución, operaciones y aplicaciones de los números complejos.
Tipo: Apuntes
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Los números reales son cualquier número que se encuentra en la recta real y pueden clasificarse en números naturales, enteros, racionales e irracionales; son los que encontramos más frecuentemente dado que los números complejos tienen que buscarse expresamente. En otras palabras, los números reales están comprendidos entre - ∞ y + ∞.
Los números imaginarios son definidos como la raíz cuadrada de números negativos y no tienen un valor tangible y aunque no pueden ser cuantificados en la recta numérica, son reales en el sentido en que son existentes en las matemáticas. Los números imaginarios son escritos usando números reales multiplicados por la unidad imaginaria “i”. La notación “i” es la fundación de todos los números imaginarios, por ejemplo: 5i es un número imaginario que, al elevarlo al cuadrado, obtenemos - 25; esto sucede debido a que el valor de i^2 es - 1 y a su vez, esto significa que √-1 = i.
El origen de los números complejos radica en los inicios del álgebra; muchos de los conceptos matemáticos tardaron muchos años y hasta siglos en desarrollarse, desde el momento en que fueron descubiertos por primera vez hasta la formalización de estos. Debido al lento avance de las matemáticas en el tiempo, muchas ideas incompletas quedaron en el olvido por no encajar en el sistema de razonamiento de la época, como fue el caso de los números complejos. Se puede decir que los números complejos aparecieron muy temprano en el paisaje de las matemáticas, pero fueron ignorados por su carácter carente de sentido e imposible de representar. La aparición de los números complejos no se debió a la posibilidad de resolver todas las ecuaciones cuadráticas, pues los matemáticos de entonces simplemente no se interesaban en ello; en cambio, su motivación real viene de las ecuaciones cúbicas.
Pero considerando que y agrupando las respectivas partes reales y las imaginarias, se tiene que:
Dos números complejos se llaman conjugados si tienen iguales sus componentes reales y opuestas imaginarias. Esto es, dado un numero complejo , su conjugado denotado como es:.
Para obtener basta con multiplicar el numerador y el denominador por el complejo conjugado del a fin de que el denominador resultante sea real: ordenando se obtiene: Ejemplo de una operación matemática con números complejos:
Los números complejos tienen varias propiedades matemáticas útiles que facilitan el modelaje de sinusoidales, por ejemplo, circuitos eléctricos. Estas son algunas de las aplicaciones de los números complejos en la ingeniería: Teoría del control: aquí los sistemas son transformados del dominio del tiempo de la frecuencia usando transformaciones de Laplace y de los cuales los polos y los ceros del sistema son analizados en el plano complejo.
Análisis de señales: los números complejos son usados en el análisis de señales y otros campos para obtener una descripción conveniente que varia periódicamente; para dadas funciones reales que representan cantidades físicas, muchas veces en términos de seno y coseno. Integrales impropias: para campos aplicados como la ingeniería, los números complejos son usados frecuentemente para calcular integrales impropias con valores de la vida real al usar funciones de números complejos. En ingeniería mecánica y civil: la geometría compleja y el plano complejos es muy útil en la construcción y diseño de edificios y autos. Teorema de los residuos: en análisis complejo es una poderosa herramienta para evaluar integrales de caminos de funciones meromórficas con respecto a curvas cerradas y también son usadas para calcular integrales reales.
I. Kleiner, ”Thinking the Unthinkable: The Story of Complex Numbers (with a Moral)”,TheMathematics Teacher, 81:7 (1988), 583-592.