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复数的模

复数的模,也称为绝对值或范数,是复平面中一个复数到原点的距离。对于任何复数 $z = a + bi$,其模可以通过以下公式求得:

$$|z| = \sqrt{a^2 + b^2}$$

其中,$a$ 和 $b$ 分别是复数 $z$ 的实部和虚部。

这个公式的意义在于,它将复数的模转化为了直角三角形的斜边长度。如果我们有一个复平面上的单位圆(半径为1),那么从原点出发到达任意一点 $z$ 所需的距离就等于该点对应的复数的模。

几何解释

在复平面上,复数 $z = a + bi$ 可以看作是一个点 $(a, b)$。复数的模就是这个点到原点 $(0, 0)$ 的距离。通过勾股定理,我们可以得到这个距离的计算公式:

$$|z| = \sqrt{a^2 + b^2}$$

示例

假设有一个复数 $z = 3 + 4i$,其实部 $a = 3$,虚部 $b = 4$。根据公式,其模为:

$$|z| = \sqrt{3^2 + 4^2} = \sqrt{9 + 16} = \sqrt{25} = 5$$

其他方法

除了上述直接计算的方法外,还可以通过以下几种方法来计算复数的模:

使用共轭:

复数的共轭表示将虚部取相反数,即对于复数 $z = a + bi$,其共轭为 $z^* = a - bi$。复数与其共轭之间的关系是 $|z| = \sqrt{z \cdot z^*}$。

利用三角形式:

复数可以表示为三角形式 $z = r (\cos \theta + i \sin \theta)$,其中 $r$ 是复数的模,$\theta$ 是复数的辐角。通过求三角函数式的最值问题,也可以得到复数的模。

总结

复数的模是复平面上一个复数到原点的距离,可以通过公式 $|z| = \sqrt{a^2 + b^2}$ 来计算,其中 $a$ 和 $b$ 分别是复数的实部和虚部。这个公式具有几何意义,表示复平面上的点到原点的距离。此外,还可以通过共轭和三角形式等方法来计算复数的模。