共轭复数

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复平面上zdisplaystyle zz和它的共轭复数z¯displaystyle overline zoverline z的表示。


在數學中,複數的共軛複數(常簡稱共軛)是對虛部變號的運算,因此一個複數


z=a+bi(a,b∈R)displaystyle z=a+biquad (a,bin mathbb R )displaystyle z=a+biquad (a,bin mathbb R )

的複共軛是


z¯=a−bidisplaystyle overline z=a-bidisplaystyle overline z=a-bi

舉例明之:


3−2i¯=3+2idisplaystyle overline 3-2i=3+2idisplaystyle overline 3-2i=3+2i

7¯=7displaystyle overline 7=7displaystyle overline 7=7

在複數的極坐標表法下,複共軛寫成


reiθ¯=re−iθdisplaystyle overline re^itheta =re^-itheta displaystyle overline re^itheta =re^-itheta

這點可以透過歐拉公式驗證


將複數理解為複平面,則複共軛無非是對實軸的反射。複數zdisplaystyle zz的複共軛有時也表為z∗displaystyle z^*z^*



性質


對於複數z,wdisplaystyle z,wdisplaystyle z,w


z+w¯=z¯+w¯z−w¯=z¯−w¯zw¯=z¯w¯(zw)¯=z¯w¯(w≠0)z¯=z(z∈R)zn¯=z¯n(n∈Z)|z¯|=|z||z¯|2=zz¯(z¯)¯=zz−1=z¯|z|2(z≠0)displaystyle zdisplaystyle z

一般而言,如果複平面上的函數ϕdisplaystyle phi phi 能表為實係數冪級數,則有:


ϕ(z¯)=ϕ(z)¯displaystyle phi (overline z)=overline phi (z)displaystyle phi (overline z)=overline phi (z)

最直接的例子是多項式,由此可推得實係數多項式之複根必共軛。此外也可用於複指數函數與複對數函數(取定一分支):


exp⁡(z¯)=exp⁡(z)¯log⁡(z¯)=log⁡(z)¯(z≠0)displaystyle beginarraylexp(overline z)=overline exp(z)\log(overline z)=overline log(z)&(zneq 0)endarraydisplaystyle beginarraylexp(overline z)=overline exp(z)\log(overline z)=overline log(z)&(zneq 0)endarray


其它觀點


複共軛是複平面上的自同構,但是並非全純函數。


記複共軛為τdisplaystyle tau tau ,則有Gal⁡(C/R)=1,τdisplaystyle operatorname Gal (mathbb C /mathbb R )=1,tau displaystyle operatorname Gal (mathbb C /mathbb R )=1,tau 。在代數數論中,慣於將複共軛設想為「無窮素數」的弗羅貝尼烏斯映射,有時記為F∞displaystyle F_infty F_infty






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