Graphics of imaginary numbers

Published в Geometry & Graphics · Volume 1, Issue 1, 2013 · Pages 22–23 · Rubrics: Questions of Graphics
DOI 10.12737/465
Received: 06.05.1905 Accepted: 14.06.2013 Published: 14.06.2013 Language of publication: RUS
Producing of function graphs containing imaginaries and solving the equations in one unknown on their basis is considered.
function graphs imaginaries solving the equations in one unknown.

Комплексные числа типа z=a+ib в высшей математике графически принято изображать на так называемой комплексной плоскости, имеющей мнимую (Oy) и действительную (Ох) оси. Этот прием позволяет, в том числе и графически, решать многие инженерные задачи.

Но недостаток этого метода состоит в том, что все многообразие реальных (действительных) чисел здесь можно размещать только на оси абсцисс. Отсюда следует, что невозможно решать задачи, где одновременно присутствуют и действительные, и комплексные числа.

Не противопоставляя сказанному, но в целях расширения или дополнения возможностей исследования автора [1] показали, что отрицательные числа дробной (½) степени также можно изображать графически на плоскости, причем с обычными (не мнимыми) осями абсцисс и ординат.

Введем термин. В математике число принято называть мнимой частью комплексного числа. Не изменяя сути, условимся мнимым называть число типа .

Сформулируем теорему.

Теорема. На графике с обычными осями (абсцисс и ординат) и при решении математических уравнений, содержащих мнимые числа, допустимо извлекать квадратный корень из отрицательного (мнимого) числа так же, как из положительного, но с присвоением знака минус: .

Изначально подчеркнем ограниченность метода узкими рамками сформулированных допущений. Отсюда недопустима обратная операция и другие математические действия, выходящие за рамки оговоренного.

В основу доказательства положен метод построения графиков функций, содержащих мнимые числа, и решения на их основе уравнений с одним неизвестным. Попутно отметим, что этот метод, хорошо известный в математике, применим для уравнений любой степени, включая дробные. Использование вычислительной техники (графических редакторов) позволяет обеспечить достаточную точность получения результата, которую можно повысить до требуемой, используя специальные программы.

Вначале рассмотрим простейшее уравнение:

. (1)

Устное решение дает корень, равный 12. Но графически традиционным путем его решить невозможно. Функция превращается в нуль при х=10. Это же относится и к функции , которая равна нулю при х=11. Но если продолжить построение функций путем извлечения квадратных корней из отрицательных чисел, то кривые пересекутся в точке с абсциссой х= 2, являющейся корнем уравнения (1) (рис. 1).

Рис. 1. Построение графиков функций с использованием осей симметрии, где ,

References

1. Savel'ev Yu.A. Vychislitel'naya grafika. - Ekaterinburg: Izd-vo UMTs UPI, 2005.

2. Savel'ev Yu.A. K opredeleniyu chisla korney uravneniy.. Geometriya i grafika. - 2013. - № 1. - S. 24, 25.

Login or Create
* Forgot password?