这样一来,“i的平方等于1”这个说法就比“逆时针旋转两个90度等于转为反向”好理解多了。
当然,同样的规则也适用于复数。用3+4i乘以i,我们将得到:
(3+4i)i=3i+4i2=3i4=4+3i
你立即可以从图10中看到,代表的点正好相当于3+4i逆时针旋转90度。同样可以从图10中看到的是,一个数乘以i就相当于顺时针旋转90度。
如果你还觉得虚数神秘莫测,那我们不妨试着用它来解决一个有实际意义的简单问题。
有位爱冒险的年轻人从曾祖父的文件里找到了一张羊皮纸藏宝图,图上是这样说的:
“航行至北纬_____,西经_____,[27]有一座荒岛。荒岛北面是一大片没有围栏的草地,上面耸立着一棵孤零零的橡树和一棵孤零零的松树。[28]你还会看到一座古老的绞架,我们用它吊死叛徒。从绞架出发,走到橡树底下,记下步数;然后向右转90度,走同样的步数,在这个位置打下一根桩子。现在,回到绞架旁,走到松树底下,记下步数;然后向左转90度,走同样的步数,打下第二根桩子。财宝就埋在这两根桩子的正中间。”
藏宝图上的指示清晰而明确,所以我们这位年轻人弄了条船,驶向南海。他找到了那座岛,那片草地,也看到了橡树和松树,但不幸的是,那座绞架却不见了。岁月荏苒,日晒雨淋风吹,木质的绞架早已化作泥土,甚至没留下一点儿痕迹。
我们这位爱冒险的年轻人陷入了绝望,随后他开始狂怒地随处乱挖,但他的努力完全是徒劳,这座岛实在太大了!最后,年轻人两手空空地启程返航,但那座宝藏很可能还埋在地下。
真是个悲伤的故事,但更悲伤的是,要是这位年轻人懂一点儿数学,尤其是虚数的应用,他本来有机会找到曾祖父的宝藏。现在我们来帮他找一找宝藏埋在哪里吧!虽然对他来说,这样的帮助来得太晚,于事无补。
我们不妨将这座荒岛视作一个复数平面;将两棵树相连,以这条直线作为实轴,同时在两棵树的连线中点作一条垂直于实轴的直线,作为虚轴(图11)。以两棵树之间距离的一半为基本单位,那么我们可以说,橡树所在的点是实轴上的1,松树所在的点是实轴上的+1。我们不知道绞架的坐标,所以不妨将它记作希腊字母Γ,正好这个字母看起来很像绞架。绞架的位置不一定落在两条轴上,所以我们必须将它视作一个复数:Γ=a+bi,其中a和b的意义。
现在,我们可以按照前面描述的虚数乘法法则,做一些简单的计算。既然绞架的坐标为Γ,橡树坐标为1,那么二者之间的距离和方向可以表达为1Γ=(1+Γ)。同理可得,绞架和松树之间的距离是1Γ。要将这两段距离分别顺时针(向右)、逆时针(向左)旋转90度,根据前述法则,我们需要将这两个数分别乘以i和i,由此得出两根桩子的位置:
第一根桩子:(i)[(1+Γ)]+1=i(Γ+1)+1
第二根桩子:(+i)(1Γ)1=i(1Γ)1
由于宝藏位于两根桩子之间,我们必须求出上述两个复数之和的一半,即
现在我们可以看到,Γ所代表的未知的绞架坐标在计算中被消掉了,因此无论绞架原来在什么地方,宝藏必然位于点+i。
所以,要是我们这位爱冒险的年轻人会做这么一点点简单的数学运算,他就不用翻遍整座荒岛,只需要在图11所示的十字架的位置挖一挖,就能找到宝藏。
要找到宝藏,我们根本不需要知道绞架在哪儿。如果你还不相信这一点,不妨找一张纸,在上面标出两棵树的位置,然后任意挑选一个点作为绞架的位置,再根据藏宝图的指示寻找宝藏。最后你会发现,无论绞架的位置如何变换,宝藏一定埋在虚轴上坐标为+i的那个点!
哦豁,小伙伴们如果觉得倾城文选不错,记得收藏网址 或推荐给朋友哦~拜托啦 (>.<)
传送门: 从一到无穷大 从一到无穷大免费阅读