Volver a la portadaÁlgebra I · Universidad · Cambiar asignaturaEmpezar gratis
Universidad · Álgebra I
Fundamentos algebraicos · Números complejos

Operaciones, módulo y conjugación

La ecuación $x^2+1=0$ no tiene solución real, pero en ingeniería eléctrica aparece constantemente: la impedancia de una bobina o un condensador es un número «imaginario» y combinarlas en paralelo exige dividir entre sumas de ellas. ¿Cómo se opera con números que no están en la recta real y por qué el resultado de combinar dos impedancias conjugadas vuelve a ser un número real? Este apartado construye esa aritmética y su geometría.

El cuerpo de los números complejos

Un complejo es, en el fondo, un par ordenado $(a,b)$: por eso se representa como un punto (o un vector) del plano, con el eje horizontal para la parte real y el vertical para la imaginaria.

Plano complejo con el punto z igual a 3 más 2i, sus proyecciones sobre el eje real y el eje imaginario. z = a + bi a b Re Im
Practica★☆☆Sin empezar
Encuentra los números reales $a,b$ que satisfacen $(a+bi)+(2-3i)=5+i$.

Encuentra los números reales $a,b$ que satisfacen $(a+bi)+(2-3i)=5+i$.

Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
En $\mathbb C$, calcula $(3-2i)+(1+5i)$ y $(3-2i)(1+5i)$, con $i^2=-1$.

En $\mathbb C$, calcula $(3-2i)+(1+5i)$ y $(3-2i)(1+5i)$, con $i^2=-1$.

Resolver

Suma, producto y cociente

Para dividir, el truco es eliminar $i$ del denominador multiplicando por su conjugado, usando que $(c+di)(c-di)=c^2+d^2$ es real.

Practica★☆☆Sin empezar
Escribe $(2+i)/(1-2i)$ en forma $a+bi$, con $a,b\in\mathbb R$.

Escribe $(2+i)/(1-2i)$ en forma $a+bi$, con $a,b\in\mathbb R$.

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Dos impedancias complejas son $Z_1=2+2i\ \Omega$ y $Z_2=2-2i\ \Omega$. Calcula la impedancia equivalente en paralelo $Z=Z_1Z_2/(Z_1+Z_2)$ y justifica que es real.

Dos impedancias complejas son $Z_1=2+2i\ \Omega$ y $Z_2=2-2i\ \Omega$. Calcula la impedancia equivalente en paralelo $Z=Z_1Z_2/(Z_1+Z_2)$ y justifica que es real.

Resolver

Conjugado y módulo

Plano complejo con un número z y su conjugado simétrico respecto al eje real, ambos a la misma distancia del origen. z z̄ |z|
Practica★☆☆Sin empezar
Representa $z=-3+4i$ y su conjugado en el plano complejo. Calcula sus módulos. El plano sitúa el número complejo dado.

Representa $z=-3+4i$ y su conjugado en el plano complejo. Calcula sus módulos.

El plano sitúa el número complejo dado.

Re Im −6 −4 −2 2 4 6 −6 −4 −2 2 6 −3 4 z = (−3, 4)
Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Resuelve en $\mathbb C$ la ecuación $z+2\overline z=6-3i$.

Resuelve en $\mathbb C$ la ecuación $z+2\overline z=6-3i$.

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Determina todos los $z\in\mathbb C$ que cumplen $|z|=5$ y $\operatorname{Im}z=2\operatorname{Re}z$.

Determina todos los $z\in\mathbb C$ que cumplen $|z|=5$ y $\operatorname{Im}z=2\operatorname{Re}z$.

Resolver

Ecuaciones cuadráticas en $\mathbb C$

La parábola de la figura no corta al eje horizontal: por eso las raíces no son reales.

Practica★★☆Sin empezar
Resuelve $z^2-2z+5=0$ y verifica las raíces por sustitución.

Resuelve $z^2-2z+5=0$ y verifica las raíces por sustitución.

Resolver

Lugares geométricos y demostraciones con módulos

El módulo mide distancias: $|z-w|$ es la distancia entre los puntos $z$ y $w$. Así, muchas condiciones sobre $z$ describen figuras del plano.

Circunferencia de centro 1 más i y radio 2 en el plano complejo, con un segmento de longitud 2 desde el centro. 1+i r = 2

Vuelve al principio: dos impedancias $2+2i$ y $2-2i$ son conjugadas, y su producto $|Z_1|^2=8$ y su suma $4$ son reales; por eso la equivalente en paralelo es $8/4=2\ \Omega$, real.

Practica★★☆Sin empezar
Describe geométricamente el conjunto de $z\in\mathbb C$ que cumple $|z-(1+i)|=2$. Indica sus intersecciones con el eje real. La figura sitúa el punto de referencia y un…

Describe geométricamente el conjunto de $z\in\mathbb C$ que cumple $|z-(1+i)|=2$. Indica sus intersecciones con el eje real.

La figura sitúa el punto de referencia y un segmento de longitud 2; debes determinar el lugar geométrico completo.

Re Im −2 −1 1 2 3 4 0 −2 −1 1 2 3 4 2 C(1, 1)
Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Para $z\ne1$, demuestra que $\left|(z+1)/(z-1)\right|=1$ si y solo si $\operatorname{Re}z=0$.

Para $z\ne1$, demuestra que $\left|(z+1)/(z-1)\right|=1$ si y solo si $\operatorname{Re}z=0$.

Resolver
Practica★★★Sin empezar
Determina el lugar geométrico $|z-1|=2|z+1|$ en el plano complejo e identifica centro y radio.

Determina el lugar geométrico $|z-1|=2|z+1|$ en el plano complejo e identifica centro y radio.

Resolver

Demostraciones y ecuaciones con parámetro

Con $z\overline z=|z|^2$ y las fórmulas de $\operatorname{Re}$ e $\operatorname{Im}$ se pueden probar igualdades y resolver ecuaciones con $\overline z$ con parámetros.

Dos vectores con la misma dirección y sentido cuya suma tiene longitud igual a la suma de las longitudes. z w z + w
Practica★★★Sin empezar
Demuestra que $|z+w|^2+|z-w|^2=2|z|^2+2|w|^2$ para $z,w\in\mathbb C$ e interpreta el resultado como identidad de un paralelogramo.

Demuestra que $|z+w|^2+|z-w|^2=2|z|^2+2|w|^2$ para $z,w\in\mathbb C$ e interpreta el resultado como identidad de un paralelogramo.

Resolver
Practica★★★Sin empezar
Sean $z,w\in\mathbb C$ no nulos. Demuestra que $|z+w|=|z|+|w|$ si y solo si $z/w$ es real positivo.

Sean $z,w\in\mathbb C$ no nulos. Demuestra que $|z+w|=|z|+|w|$ si y solo si $z/w$ es real positivo.

Resolver
Practica★★★Sin empezar
Clasifica las soluciones de $z+a\overline z=b$ según el parámetro $a\in\mathbb R$ y el dato $b=u+vi\in\mathbb C$, con $u,v\in\mathbb R$.

Clasifica las soluciones de $z+a\overline z=b$ según el parámetro $a\in\mathbb R$ y el dato $b=u+vi\in\mathbb C$, con $u,v\in\mathbb R$.

Resolver

Resumen

Ver todos los ejercicios de este apartado