Мнимые числа


Мнимые числа, несмотря на своё название, вполне реальны.

По крайней мере, в той же степени, что и отрицательные числа, иррациональные или ноль.

Хоть их не найти на привычной нам числовой оси, мнимые числа позволяют справляться с задачами, над которыми сотни лет бились умнейшие математики, а их состоятельность проверена на практике учёными и инженерами.

Когда аль-Хорезми придумал, как решать уравнения вида ax2+bx+c=0, за что все школьники мира должны быть ему благодарны, оказалось, что иногда уравнения корней не имеют.

К примеру, более «простое» уравнение X2+1=0

Ремарка

Все не так уж и сложно, как кажется.

Придумают же какую-то чушь — и радуются...

Прежде, чем смотреть...

В видео ниже вы узнаете о мнимых и комплексных числах, а также узнаете, где ошибся автор канала Welch Labs и блогер Торвальд.

Это НЕПРАВИЛЬНАЯ визуализация решения уравнения

Тут не хватает четвёртой оси!

А вот здесь правильно показаны корни уравнения.

То самое видео Торвальда

Внимание!

Автор далек от математики, на что указывают возмущённые комментарии к видео :)

Сразу смотреть слишком сложно?

Можно сделать это постепенно!

Введение

Часть 1. Откуда и зачем?

Математика по-итальянски

Часть 2

В прошлом видео ребята из Welch Labs упомянули, как долго и трудно математические инновации внедрялись в общественное сознание. Теперь мы перенесемся в Италию времён Ренессанса. Удивительное время: эти люди боялись и избегали отрицательных чисел, но при этом выводили такие формулы, что современные школьники падают в ужасе, и даже студенты нервничают. Одна из таких формул привела к появлению мнимых чисел. 

Проблема Кардано

Часть 3

Из этого видео от Welch Labs вы узнаете, как Рафаэль Бомбелли, ученик мастера математических дуэлей, Джеролама Кардано, прошёл трудный путь от отрицания мнимых чисел до их принятия. По крайней мере, частичного: Бомбелли допустил, что числа с нужными ему свойствами могут существовать, и рассчитал, куда они могут его привести. Кстати, как думаете, было ли это открытие, или изобретение?

Решение Бомбелли

Часть 4

Из этого видео вы узнаете, как математический дуэлянт Бомбелли закончил дело своего учителя и одолел их общего врага — проблему Кардано. Так началась история мнимых чисел. Даже их отец (или первооткрыватель?) не смог до конца понять, что же перед ним. К счастью, у нас есть огромный багаж послезнания, поэтому давайте в этот раз закончим с историей, а в следующий — начнём разбираться, что же делать с этими числами.

Числа существуют в двух измерениях

Часть 5

А из этого видео вы узнаете, как с помощью карандаша, листа бумаги и числа i переместиться в другое измерение. Спрашиваете, где взять число i? Не волнуйтесь, все ответы уместились в 4 минуты, и снабжены подробными иллюстрациями.

Комплексная плоскость

Часть 6

У вас мог возникнуть вопрос: вот добавили мы к числу ещё одну закорючку, и что дальше? Как это меняет мир? Как помогает решить то уравнение из первого видео? Не переживайте, просто пока у вас нет инструментов для работы с подобными числами. С одним из самых важных мы вас познакомим в этой серии.

Комплексное умножение

Часть 7

Скажем честно: вряд ли кто-то из вас сделал домашнее задание. Канал Welch Labs подготовился к такому развитию событий, и это видео объяснит, что вы должны были сделать и к каким выводам прийти.

Матемагия

Часть 8

Из прошлых выпусков мы знаем два способа представить комплексные числа и два способа, как их делить и умножать. Пора бы уже что-нибудь посчитать, а заодно разобраться, зачем кому-то понадобилось плодить формы записи и без того непонятных чисел.

Замыкание

Часть 9

В математике нельзя просто так взять и ввести новое понятие. Сколь бы не было полезно предложенное нововведение, к нему будут относиться с подозрением, пока вы не предоставите надежного обоснования. Но будьте осторожны, возможно замыкание.

Функции комплексных переменных

Часть 10

Как бы удручающе это ни звучало, но в нашей повседневности слишком мало пространственных измерений. Возможно, вы никогда не замечали этой проблемы, но физики и математики страдают от неё регулярно. Например, разобраться в комплексных числах было бы гораздо проще, если бы мы могли рисовать четырёхмерные графики. В этом видео вы узнаете, почему это — проблема, а потом обсудим, как её можно решить.

Четыре измерения

Часть 11

Пора перейти к практике. В этот раз — никаких исторических экскурсов и минимум определений. Просто рисуем линии, преобразуем их, и обсуждаем, что из этого получилось. Самое удивительное, что математики прошлого проделали эту работу почти два века назад, без компьютеров и калькуляторов. Страшно представить, что ещё они могли бы открыть, будь у них современные инструменты.

Решение Римана

Часть 12

Что делать, когда ваша задача требует четырёхмерных графиков, а вселенная выдала только три? Ответ очевиден: нужно выдумать что-то новое, непонятное, но при этом обладающие необходимыми вам свойствами. В прошлый раз мы познакомились с многозначными функциями. А из этого видео вы узнаете, зачем.

Поверхности Римана

Часть 13

Наконец, последняя серия. Если вы ждали возможности посмотреть все серии разом за один вечер, то вот она. У многих зрителей ещё после первой возник вопрос: «А что же такое нам, собственно, показали? На самом же деле всё не так!» И вот теперь пришло время расставить все точки над i.

Кстати!

Что может математика — очень интересно рассказано в цикле романов А. Азимова «Основание». Ну, или в одноимённом сериале «Основание», правда, его создатели КРАЙНЕ вольно обошлись как с главными героями, так и с самим сюжетом…

И ещё об «Основании».

В поздних романах Азимов связал мир Основания с другими своими циклами произведений об Империи Трантора и о позитронных роботах. Объединённый цикл, который носит название «Вселенная Основания» (Foundation Universe или Greater Foundation; также «Галактическая история» или «История будущего»), охватывает историю человечества на протяжении более 20 тысяч лет и включает 14 романов и несколько десятков рассказов.

P.S.

Лично я для себя понял, что комплексные числа — это числа с дополнительным измерением.

Теги к статье

Интересное Математика

Поделиться статьёй и ссылки

Комментарии

 

    Вы должны авторизоваться, чтобы оставлять комментарии.

    Для авторизации - кликните ЗДЕСЬ

    Пётр I и мифы

    Царь Пётр построил столицу на болоте? Первый пригласили иностранных инженеров? Рубил мужикам бороды? Был огромного роста? Что из этого ПРАВДА?

    Леонард Коэн - Вы его точно слышали

    В роду Коэнов не было ни музыкантов, ни поэтов, тем не менее творческие порывы Леонарда в семье поощрялись. До 13 лет сын монреальского бизнесмена не имел навыков игры ни на одном музыкальном инструменте...

    Притяжения больше нет?

    Конечно же, оно никуда не делось! Но есть попытка объяснения всего другими законами, что ОЧЕНЬ СИЛЬНО смахивает на теорию плоскоземельщиков.

    Марс. Всё сложно

    Есть много разговоров о том, как колонизировать Марс, когда мы это сделаем, какие нужны технологии... Главный вопрос сейчас в другом.