共軛複數計算機
求任意複數 a + bi 的共軛複數、模長、幅角及其與共軛複數的乘積。
計算共軛複數
輸入 z = a + bi 的實部與虛部係數。
關於共軛複數
一個複數的共軛複數會保持實部不變,只改變虛部的正負號。若 z = a + bi,其共軛複數就是 a - bi。例如,3 + 4i 的共軛複數是 3 - 4i,而 -2 - 2i 的共軛複數是 -2 + 2i。這相當於以實軸為對稱軸的鏡射,維持到原點的距離,同時反轉角度的正負號。
共軛複數很有用,因為複數乘以其共軛會消去虛部。乘積 (a + bi)(a - bi) 等於 a² + b²,是非負實數。這個恆等式可用於複數除法:分子與分母同乘分母的共軛複數,再將分母化為實數。它也直接連結到模長,因為模長的平方就是 a² + b²。
模長記為 z 的絕對值,是複數平面上原點到 (a, b) 的歐幾里得距離。依畢氏定理,其值為 a² + b² 的平方根。共軛複數對的模長總是相同。本計算機使用 hypot 函數進行穩定計算,結果非整數時會顯示經過四捨五入的小數。
幅角是從正實軸轉向該複數的有向角。一般的反正切無法區分所有象限,因此計算機使用 atan2(b, a)。它會回傳負 π 到正 π 弧度之間的主幅角,並能正確處理座標軸上的點。結果同時以弧度與角度顯示。對於零複數,atan2 慣例上回傳零,雖然數學上零的幅角並未定義。
共軛運算對加法與乘法具有分配性:和的共軛等於共軛之和,積的共軛等於共軛之積。連續取兩次共軛會回到原數。複數等於自身共軛的充要條件是虛部為零,這也刻畫了複數系統中的實數。
共軛複數廣泛用於代數、電機工程、訊號處理、量子力學、傅立葉分析與多項式理論。實係數多項式的非實根以共軛對出現,工程師計算功率與阻抗時也會使用共軛。請分別輸入係數以避免正負號歧義,再利用顯示的模長、主幅角與實數乘積核對結果。
共軛複數範例
| 複數 | 共軛複數 | 相關數值 |
|---|---|---|
| 3 + 4i | 3 - 4i | 模長為 5,與共軛複數的乘積為 25。 |
| -2 - 2i | -2 + 2i | 主幅角為 -135 度。 |
| 7 + 0i | 7 + 0i | 實數等於自己的共軛。 |
| 0 + 6i | 0 - 6i | 該點從正虛軸鏡射至負虛軸。 |
如何求共軛複數
- 辨識 a + bi 中的實部係數 a 與虛部係數 b。
- 在實部欄位輸入 a,並在虛部欄位輸入含正負號的 b。
- 選取「計算共軛複數」,反轉虛部正負號並計算相關數值。
- 查看模長、主幅角與乘積,以核對共軛結果。
共軛複數常見問題
如何求一個複數的共軛?
保持實部不變,反轉虛部係數的正負號。因此 a + bi 變成 a - bi,而 a - bi 變成 a + bi。
為什麼要乘以共軛複數?
含虛數的交叉項會相消,留下實數 a² + b²。因此,共軛是將複數分母實數化的標準方法。
取共軛會改變模長嗎?
不會,兩個複數到原點的距離相同。其對應點以實軸為對稱軸互為鏡像,因此模長相同。
取共軛後幅角如何變化?
對於不在負實軸分支切線上的非零複數,幅角會變號。幾何上,以實軸為對稱軸的鏡射會反轉有向角。
每個實數都等於自己的共軛嗎?
是的,實數的虛部係數為零。反轉零的正負號不會改變其值。