复数的计算遵循以下基本法则:
加法
设两个复数为 $z_1 = a + bi$ 和 $z_2 = c + di$,它们的和为:
$$z_1 + z_2 = (a + c) + (b + d)i$$
减法
两个复数的差为:
$$z_1 - z_2 = (a - c) + (b - d)i$$
乘法
两个复数的积为:
$$z_1 \cdot z_2 = (ac - bd) + (ad + bc)i$$
除法
复数除法可以通过乘以分母的共轭来简化:
$$\frac{z_1}{z_2} = \frac{a + bi}{c + di} \cdot \frac{c - di}{c - di} = \frac{(ac + bd) + (bc - ad)i}{c^2 + d^2}$$
开方
复数的开方可以使用棣莫佛定理(De Moivre's Theorem),对于复数 $z = r(\cos \theta + i\sin \theta)$,其n次幂为:
$$z^n = r^n(\cos n\theta + i\sin n\theta)$$
模和辐角
复数 $z = a + bi$ 的模为 $r = \sqrt{a^2 + b^2}$,辐角为 $\theta = \arctan\left(\frac{b}{a}\right)$。
转换形式
复数可以用迹形式($a + bi$)或极坐标形式($r(\cos \theta + i\sin \theta)$)表示,便于进行计算。
特殊运算
复数作为幂和对数的底数、指数、真数时,运算规则可由欧拉公式 $e^{i\theta} = \cos \theta + i\sin \theta$ 推导得出。
以上是复数的基本运算规则。