实数(real number)是有理数(rational number)和无理数(irrational number)的总称,其中有理数包含了
实数域(real number field)可以理解为实数的集合,该集合具有连续性、完备性、有序性等性质。像
复数(complex number)可以看作是对实数的扩展,实数域的代数闭包(algebraic closure)为复数域(complex number field),复数的运算法则和计算性质与实数类似。
复数通常用符号
可以从图像上来理解复数,实数的定义域可以用一个一维的实轴(Re)来表示,类似地,虚数也可用一个一维的虚轴(Im)表示,以实轴为横轴、虚轴为纵轴可构成一个复数平面,即复平面(complex plane),那么复数就是复平面上的一个点,该点与复平面原点的距离称为该复数的模(modulus or magnitude)。
可以说复数的概念,将实数从一维提升到了二维,一个复数可以携带“二维信息(即实部和虚部)”,对复数进行运算也可以保留其“二维信息”,复数是一个非常强力的数学工具,可用来简化很多计算、分析问题,具有非常广的应用(Complex Numbers in Real Life)。在实际应用中(特别是物理应用上),一个复数具有什么样的意义,取决于我们对复数的建模方法,给一个复数的实部和虚部赋予具体的含义,比如:
在电磁学中,可以使用两个实数来描述电磁场(电场强度和磁场强度),但直接用一个复数来描述会更渐变,即电磁和磁场分量分别用复数的实部和虚部来表示
- 一个电路中的阻抗,包含了电阻和电抗,也可以使用复数来描述,实部为电阻,虚部为电抗
几何、图形处理中,可以用复数来表示平移、旋转、伸缩等变换