Coordenadas
cartesianas.- es común asociar
un número complejo, \( z=x+i·y \) con un punto
en el plano , cuyas coordenadas cartesianas son \( x \;e\;
y \) . Caso número complejo corresponde solo a un
punto y recíprocamente, es decir , asignación
definida es biunívoca. Podemos imaginar al número
z como el vector dirigido desde el origen al punto \( x
\;,\; y \) . Cuándo se utiliza para representar geométricamente
a los números complejos \( z=x+i·y \), el
plano XY domomina plano
complejo o plano z. El eje X recibe
el nombre de eje real y e eje Y y el de eje
imaginario.
El módulo o valor absoluto de un número
complejo \( z=x+i·y \) se define como el número
real no negativo, \( \sqrt{x^2+y^2} \) y se denota por \(
|z| \) , es decir:
\( |z| = \sqrt{x^2+y^2} \qquad\qquad (8)\)
Coordenadas
polares.-
Se denota \( r \;y\; \theta \) como las coordenadas polares
del punto \( (x,y) \). Correspondientes al número
complejo, diferente de cero,\( z=x+i·y \)
Puesto que:
\( x=r·\cos \theta \;;\; y=r·\sin \theta \qquad\qquad
(9)\)
z se puede escribir en forma polar como:
\( z=r(\cos \theta + i·\sin \theta) \qquad\qquad
(10)\)
El número r es el módulo del vector que representa
a z; es decir \( r=|z| \) . El número \( \theta \)
se llama argumento de z y se escribe\( \theta=\arg z\).
Geométricamente, \( \arg z\) es el ángulo,
medido en radianes, qué forma con la parte positiva
del eje real, cuándo se considera acepta z como un
segmento dirigido desde el origen. Por tanto, tiene un valor
cualquiera de una cantidad infinita de valores reales que
difieren entre sí en múltiples enteros de
\( 2\pi \) .
Para cualquier z diferente de cero, el valor
principal de \( \arg z \) se denota
por \( A\arg z \) y se define como el valor único
de argumento de \( \arg z \) tal que \( -\pi < \arg z
\leq \pi \) . Otras veces interesa tomar como argumento
principal aquel que cae en el rango \( [0,2\pi) \)).
Podemos ahora considerar una identidad importante entre
los argumentos:
\( \arg (z_1z_2) = \arg z_1 + \arg z_2 \qquad\qquad (11)\)
La identidad (11) no es siempre válida cuando arg
se constituye por Arg; solamente se requiere hacer \( z_1=
-1 \;y \; z_2 = i \) para observarlo. Para demostrarla se
escriben \( z_1 \;y \; z_2 \) en su forma polar y se desarrolla
el producto de números complejos.
Se puede comprobar que la forma polar para el inverso multiplicativo
de un número complejo, diferente de cero, es:
\( \displaystyle z=r(\cos \theta + i·\sin \theta)
\Rightarrow z^{-1} = \frac{1}{r}[\cos (-\theta) + i·\sin
(-\theta)]\)
Y de ahí se tiene una expresión sencilla
para el cociente de dos números complejos diferentes
de cero:
\( \displaystyle \frac{z_1}{z_2} = \frac{r_1}{r_2}\left[\cos
(\theta_1-\theta_2) + i·\sin (\theta_1-\theta_2)\right]\)
Considerando la fórmula
de Euler:
\(e^{i\theta} = \cos \theta +i·\sin \theta\)
Cualquier número complejo z, diferente de cero,
se puede expresar en la forma:
Con lo cual se simplifican notablemente todas las operaciones
consideradas.