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Origen y Evolución de los números complejos, Apuntes de Álgebra Lineal

Es un resumen que abarca el origen, la evolución, operaciones y aplicaciones de los números complejos.

Tipo: Apuntes

2021/2022

Subido el 05/10/2022

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Origen de los Números complejos
Números reales
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 + ∞.
Números imaginarios
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.
Números complejos
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.
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Origen de los Números complejos

Números reales

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 + ∞.

Números imaginarios

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.

Números complejos

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.

Evolución Histórica de los Números Complejos

Multiplicación

Pero considerando que y agrupando las respectivas partes reales y las imaginarias, se tiene que:

Complejos conjugados

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:.

División

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:

(5 + 2 i ) + ( −8 + 3 i ) = (5 − 8) + (2 + 3) i = −3 + 5i

Uso de los números complejos en aplicaciones de

ingeniería

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.