复数加减算法(如何比较复数大小)

常有人问,我们知道,实数可以比较大小。那么对实数扩展而成复数来说,那复数怎么比较大小?

对于一般数学而言,复数z=a bi(a,b为实数),当b=0时,为实数可以比较大小。

当b不为零时为虚数(a=0时为纯虚数)不能比较大小。

复数加减算法(如何比较复数大小)(1)

因为通常 数学上所谓大小的定义是在(实)数轴上右边的比左边的大,而复数的表示要引入虚数轴在平面上表示,所以也就不符合关于大和小的定义,而且定义复数的大小也似乎没有什么意义。

而卟学的超数学,则认为,复数的大小即复数的模的大小。设复数z=a bi(a,b∈R),

则复数z的模|z|=|a bi|=√(a² b²),它的几何意义是复平面上一点(a,b)到原点的距离。因为实数的大小就是它在数轴上跟原点的距离,那么复数的大小就是复平面上它跟坐标轴原点的距离,而这距离正是复数的模。

可以看出,根据这定义中,如果z=a bi中,当b=0,则复数z变为实数a,而复数的模也为a,与实数的大小的定义一致。而当a=0时,复数z为纯虚数bi,此时复数的模为b。对纯虚数bi,也可以通过b来比大小。也就是说,以复数的模来为复数大小的话,包含了实数的大小,还得到了纯虚数的大小。这是实数大小概念在复数中的自然推广。

如果认为复数除了大小,还有方向,即视复数为矢量,此时比较复数大小,也就是比较矢量大小。一般数学认为,只有相同方向的矢量能比较大小,不同方向的矢量无法比较大小。或者干脆只比矢量的数值大小,不考虑方向,即把矢量当标量看。这前一种看法相当于认为复数中只有实数能比较大小,后一种看法即认为复数的大小即它的模的大小。

超数学认为,考虑了方向的矢量,它的大小就要加上方向的影响,成为偏差值的大小。就像物理学中,比较不同方向的力的大小,就是看它们对受力体的状态改变程度的大小。一般通过力矩或作功来衡量。同样,矢量的偏差值也通过切线或法线方向的投影积来衡量。这就如微积分一样,偏差值的大小实际上就是矢量线围岀的面积大小。

所以,作为矢量的复数比大小,就是比偏差值,这时比的就不是长度大小,而是面积大小了。

正如同样的产生的力矩和作的功不一定相等,矢量由法线或切线方向计算出的偏差值也不一定相等。所以,不同的标准下,复数的大小比较的结果不一定相同。这从另一方面证明了,大小都是相对的。

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