In diesem Kapitel schauen wir uns an, was komplexe Zahlen sind. Erforderliches Vorwissen Zahlen Einordnung Ist $x$ eine beliebige positive oder negative Zahl, so ist das Quadrat von $x$ immer positiv. Beispiel 1 $$ 2^2 = 4 $$ Beispiel 2 $$ (-2)^2 = 4 $$ Aus diesem Grund erfüllt keine reelle Zahl die Gleichung $$ x^2 = -1 \qquad \text{bzw. } \qquad x = \sqrt{-1} $$ Mathematiker haben sich damit aber nicht zufrieden gegeben und eine imaginäre Zahl eingeführt, für die gilt $$ i^2 = -1 \qquad \text{bzw. } \qquad i = \sqrt{-1} $$ $\boldsymbol{z = x + y \cdot i}$ ist eine komplexe Zahl mit dem Realteil $\boldsymbol{x}$ und dem Imaginärteil $\boldsymbol{y}$. Onlinerechner. $x$ und $y$ sind reelle Zahlen. $i$ wird als imaginäre Einheit bezeichnet. Beispiel 3 $$ z_1 = 4 + 3i $$ Beispiel 4 $$ z_2 = 2 - 7i $$ Beispiel 5 $$ z_3 = -5 + 5i $$ Beispiel 6 $$ z_4 = -3 - 2i $$ Komplexe Ebene (Gaußsche Zahlenebene) Die $x$ -Achse der gaußschen Zahlenebene entspricht der $x$ -Achse in einem normalen kartesischen Koordinatensystem.
Die $x$ -Achse heißt hier reelle Achse. Die $y$ -Achse der gaußschen Zahlenebene unterscheidet sich dagegen von der $y$ -Achse eines kartesischen Koordinatensystems. Auf der $y$ -Achse wird nämlich die imaginäre Einheit $i$ abgetragen. Diese Achse heißt dementsprechend imaginäre Achse. Komplexe Zahlen addieren und subtrahieren Gegeben sind zwei komplexe Zahlen $$ z_1 = x_1 + y_1 \cdot i $$ $$ z_2 = x_2 + y_2 \cdot i $$ Die Summe bzw. Differenz der beiden Zahlen ist definiert durch Merke: Sowohl bei der Addition als auch bei der Subtraktion von komplexen Zahlen kommt in der Formel ein Pluszeichen vor (rot markiert). Beispiel 11 Gegeben seien die komplexen Zahlen $z_1 = 3 + 4i$ und $z_2 = 5 + 2i$. Berechne $z_1 + z_2$. $$ \begin{align*} z_1 + z_2 &= (3 + 4i) + (5 + 2i) \\[5px] &= (3 + 5) + (4i + 2i) \\[5px] &= 8 + 6i \end{align*} $$ Beispiel 12 Gegeben seien die komplexen Zahlen $z_1 = 8 + 4i$ und $z_2 = 5 + 2i$. Berechne $z_1 - z_2$. Komplexe zahlen rechner von. $$ \begin{align*} z_1 - z_2 &= (8 + 4i) - (5 + 2i) \\[5px] &= (8 - 5) \;{\color{red}+}\; (4i - 2i) \\[5px] &= 3 + 2i \end{align*} $$ Beispiel 13 Die Addition bzw. die Subtraktion von komplexen Zahlen entspricht graphisch der Vektoraddition bzw. der Vektorsubtraktion.
Zunächst brauchen wir die Darstellung sinusförmiger Schwingungen mit Hilfe komplexer Zeiger y ( t) = A · sin( w t + j) beschreibt eine sich mit der Zeit sinusförmig verändernde Größe (Schwingung). Dabei ist A ist die Schwingungsamplitude, w = 2 p f die Kreisfrequenz und j die Phase oder der Nullphasenwinkel. Die harmonische Schwingung y ( t) läßt sich durch einen komplexen Zeiger in der Gaußschen Zahlenebene darstellen. Komplexe und imaginäre Zahlen - Formeln und Rechner. Der komplexe Zeiger besitzt die Länge A und rotiert im mathematisch positiven Drehsinn mit der Winkelgeschwindigkeit w um den Ursprung des Koordinatensystems. Zum Zeitpunkt t = 0 schließt der Zeiger y mit der Bezugsachse (positive reelle Achse) den Nullphasenwinkel j ein. In der Zeit t überstreicht der Zeiger den Winkel w t. Die Lage des Winkels in der Gaußschen Zahlenebene läßt sich durch die zeitabhängige komplexe Zahl darstellen: y = A · [ cos( w t + j) + i · sin( w t + j)] = A · e i j · e i w t = A · e i w t Dabei ist A = A ·e i j komplexe Amplitude (zeitunabhängig) e i w t Zeitfunktion Die komplexe Amplitude A ist zeitunabhängig; sie hat den Betrag | A | = A und den Phasenwinkel j, welcher den Anfangswinkel des Zeigers festlegt.
Wir wissen nur nicht, zu welchem konkreten Randwertproblem! Den Beweis für diese Behauptung überlassen wir der Mathematik. Es sollte aber klar geworden sein, daß Funktionen komplexer Variablen für Überraschungen gut sind. Leicht verrückt: Wir kennen die Antwort - aber nicht die Frage! Wer das Kultbuch (so in den neunziger Jahren) " The Hitchhikers Guide to the Galaxy " von Douglas Adams (der in diesem Jahr ( 2001) gestorben ist) gelesen hat, wird sich jetzt fragen, ob Adams die Funktionentheorie kannte, denn das Buch (genauer gesagt alle 4 Bücher der Trilogie(? )) dreht sich genau um diese Frage: Die Antwort zu den letzten Fragen bezüglich des Leben, des Universums und überhaupt und so, ist bekannt; sie lautet: 42. Komplexe zahlen rechner 1. Nur die genaue Frage ist offen. © H. Föll (MaWi 1 Skript)
Aber eigentlich ist es praktischer, alle Elemente, die sich über und unter der Diagonalen befinden, zu eliminieren, wenn man den Gauß-Jordan Rechner benutzt. Komplexe zahlen rechner wurzel. Unser Rechner verwendet diese Methode. Es ist wichtig anzumerken, dass eine Matrix, die links eine Nullzeile besitzt, während auf der rechten Seite (Spalte mit konstanten Termen) keine Null vorzufinden ist, inkonsistent ist. Solch ein lineare Gleichungssystem besitzt keine Lösung. Um den Gauß-Jordan-Algorithmus besser zu verstehen, solltest du ein Beispiel eingeben, die Option "sehr detaillierte Lösung" auswählen und anschließend die Lösung untersuchen.
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