复数的乘除运算遵循以下规则:
复数的乘法法则
设 $z_1 = a + bi$ 和 $z_2 = c + di$ 是任意两个复数,则它们的乘积为:
$$
z_1 \cdot z_2 = (a + bi)(c + di) = (ac - bd) + (ad + bc)i
$$
这个公式与多项式乘法类似,只是需要将 $i^2$ 替换为 $-1$。
复数的除法法则
设 $z_1 = a + bi$ 和 $z_2 = c + di$ 是两个复数,则 $z_1$ 除以 $z_2$ 的商为:
$$
\frac{z_1}{z_2} = \frac{a + bi}{c + di} = \frac{(ac + bd) + (bc - ad)i}{c^2 + d^2}
$$
为了简化计算,通常会将分子和分母同时乘以分母的共轭复数 $c - di$,得到:
$$
\frac{z_1}{z_2} = \frac{(a + bi)(c - di)}{(c + di)(c - di)} = \frac{(ac + bd) + (bc - ad)i}{c^2 + d^2}
$$
这样,分母就变为了实数。
示例
计算 $(2 + i)(3 - i)$:
1. 使用乘法法则:
$$
(2 + i)(3 - i) = (2 \cdot 3 - 1 \cdot 1) + (2 \cdot (-1) + 1 \cdot 3)i = 6 - 1 + (-2 + 3)i = 5 + i
$$
2. 使用除法法则:
$$
\frac{2 + i}{3 - i} = \frac{(2 + i)(3 + i)}{(3 - i)(3 + i)} = \frac{6 + 2i + 3i + i^2}{9 + 1} = \frac{6 + 5i - 1}{10} = \frac{5 + 5i}{10} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2}i
$$
总结
乘法:$(a + bi)(c + di) = (ac - bd) + (ad + bc)i$
除法:$\frac{a + bi}{c + di} = \frac{(ac + bd) + (bc - ad)i}{c^2 + d^2}$,通常通过乘以分母的共轭复数来简化计算。
这些规则可以帮助你轻松地进行复数的乘除运算。