5 votos

¿Por qué funcionan los números imaginarios (en cierto modo una pregunta filosófica)?

Pidiendo como un laico, siempre me ha intrigado sobre los números imaginarios y cómo pueden ser utilizados para resolver problemas que involucran números reales o cantidades (por ejemplo, el contorno de los métodos de integración o de análisis de Fourier obtener el dominio de la frecuencia). Parece extraño cómo el uso de un irreal número en conjunción con las reglas normales de la aritmética a veces puede producir resultados que son difíciles o imposibles de usar variables reales/cifras por sí solas. No sé de ningún unidades imaginarias de cualquier cantidad física en el mundo real.

Es posible que alguien me dirija a una referencia (tal vez una filosofía de las matemáticas de texto), el cual explica cómo estos complejos métodos de análisis de trabajo? Tal vez todos estos métodos, de alguna manera concisa de representar o analizar determinados largos o complicados real número de operaciones de 'detrás de las escenas? Otra referencia útil sería uno que muestra cómo se puede obtener con los números reales solamente, cualquier resultado puede obtenerse utilizando los métodos que involucran los números imaginarios.

5voto

JeffV Puntos 160

Cuando eres un niño pequeño a aprender a contar y sumar números enteros. En primer grado, un problema como $3-5$ se dice que no tienen respuesta, porque usted no puede tomar a $5$ manzanas de un montón de $3$. Esto hace total sentido y estás bien con eso. Un poco más tarde, usted aprenderá acerca de los números negativos y en primer lugar, eres como "guau", pero mucho antes de que los números negativos son tan legítimos como los positivos.

A continuación, puede aprender acerca de la multiplicación y la división y, al principio, $12\div5$ no tiene respuesta, porque $5$ "no entra en" $13$. Esto tiene el sentido perfecto y estás bien con eso. A continuación, empezar diciendo que es $2$ resto $3$ y, finalmente, a usted se le dijo de fracciones y $13\div5$ es perfectamente número de llamada $2 \frac{3}{5}$ o $\frac{13}{5}$. Es un poco extraño al principio, pero en algún punto de preguntarse cómo podría alguna vez ha llegado a lo largo de sin estos números fraccionarios.

Algún tiempo después de ejecutar a los problemas que parecen que debe tener una respuesta como ¿cuál es la longitud a través de la diagonal de un cuadrado, pero no de la fracción se ajusta a la ley. Usted está en buena compañía como esta molesta bastante que la gente inteligente lo largo de los siglos. Pero podemos superar el problema y añadir nuevos números como $\sqrt{2}$ en la mezcla. Es un número cuyo cuadrado es $2$. Esto tiene el sentido perfecto y estás bien con eso. Estos números de resolver ecuaciones como $x^2=2$ o de cualquier otra ecuación que se puede hacer con números enteros y todos los habituales de las operaciones de la aritmética.

El $\sqrt{2}$ cosa tarda un poco en acostumbrarse a la primera, porque es 1.41421356237... y así infinitamente y de forma aleatoria y por primera vez se está cuestionando la "realidad" de dichos números. Sin embargo, seguramente la longitud de la diagonal es real así que acepte.

Alrededor del mismo tiempo, usted aprenderá acerca de $\pi$, otro número con un decimal infinita, que es ligeramente más misterioso porque tiene un nombre griego. Probablemente usted no le dicen no a resolver cualquier ecuación con números enteros y las operaciones aritméticas, pero si el estudio de las matemáticas que averiguar lo que realmente es un poco más raro, y que lo extraño y lo fantástico tiene un nombre, trascendental. Pero usted acepta todos estos trascendentales como $\pi$$\sin 1$$\log 2$, ya que parecen tener un valor en algún lugar de la línea.

En este punto usted piensa que está hecho, porque ¿qué otra cosa podría ser? Toda la línea está explicado. Ecuaciones como $x^2+1=0$ no tienen solución, pero estás bien con eso.

Conoces los números complejos que resolver ecuaciones como $x^2+1=0$ sino que se presentan como algún tipo de truco o dispositivo. Resulta que tienen todo tipo de usos, pero por lo general no se consideran parte de la realidad de la manera que todos los otros números. ¿Por qué no?

Es a menudo que usted no necesita los números complejos, que podrá realizar todos los cálculos y el análisis de uso de los números reales. Pero eso es como decir que racional no son necesarias. Cualquier cosa que usted puede hacer con los números racionales se puede hacer mediante la realización de alrededor de pares de números enteros.

A mí los números complejos son tan "real" como todos los demás, sólo que más. Sólo se necesita un poco más de tiempo para aceptar que lo hizo para fracciones, dicen. Fracciones hecho de estirar su imaginación un poco. Los números complejos estirar su imaginación más. Eso es parte de los hace hermosos.

-3voto

David Park Puntos 139

No puede ser disidente comentarios sobre esto, pero hay un sentido en el que los números complejos (y cuaterniones y octonions) están integrados en la geometría ordinaria y no de algo que se está colgada en. Esto se hace a través de Grassmann álgebra, la cual puede ser la mejor axiomático descripción de la geometría. Es un álgebra graduada con escalares, puntos, vectores, bivectors, etc. y varios tipos de productos: exterior, regresivo, interior, Clifford, junto con un complemento.

Sólo para darle una idea de esto, aquí hay un producto en el interior de un bivector y un vector (ambos son vectores de la base del álgebra de Grassmann el avión). El producto es entonces simplificado con el uso de la métrica Euclidiana y construido-en las reglas del álgebra. El producto en el interior es simbolizado por un CircleMinus, que se parece un poco a la capital de theta.

enter image description here

enter image description here

El resultado es un 90 grados de rotación en sentido antihorario, por lo que el bivector actos justo como lo hace en el plano imaginario. Aquí se aplica cuatro veces para girar alrededor del avión.

enter image description here

enter image description here

El punto es que estos elementos y productos fueron diseñados para una completa álgebra de la geometría ordinaria y, sin embargo, se han construido en las operaciones que actúan como el complejo de la aritmética. Esto hace que los números complejos parecen menos artificial. Es posible añadir generalizada Grassmann productos, hypercomplex productos y, a continuación, de manera más formal construir complejos, de cuaterniones y octonion álgebras.

El gusto por este puede ser obtenido en el Álgebra de Grassmann Volumen 1 por John Browne. (Pero la generalización de Grassmann productos aparecen en el Volumen 2.) o libros como el Álgebra Geométrica de los Físicos por Chris Doran & Anthony Lasenby.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X