Quantas vezes, ao calcularmos o valor de Delta (b2- 4ac) na resolução da equação do 2 grau, nos deparamos com um valor negativo (Delta < 0). Nesse caso, sempre dizemos ser impossível a raiz no universo considerado (normalmente no conjunto dos reais- R).A partir daí, vários matemáticos estudaram este problema, sendo Gauss eArgand os que realmente conseguiram expor uma interpretação geométricanum outro conjunto de números, chamado de números complexos, querepresentamos por C.
Números Complexos
Chama-se conjunto dos números complexos, e representa-se por C, o conjunto de pares ordenados, ou seja:
z = (x,y)

onde x pertence a R e y pertence a R.

Então, por definição, se z = (x,y) = (x,0) + (y,0)(0,1) onde i=(0,1), podemos escrever que:
z=(x,y)=x+yi
Exemplos:

(5,3)=5+3i

(2,1)=2+i

(-1,3)=-1+3i ...

Dessa forma, todo o números complexo z=(x,y) pode ser escrito na forma z=x+yi, conhecido como forma algébrica, onde temos:

x=Re(z, parte real de z

y=Im(z), parte imaginária de z

Igualdade entre números complexos

Doisnúmeros complexos são iguais se, e somente se, apresentamsimultaneamente iguais a parte real e a parte imaginária. Assim, se z1=a+bi e z2=c+di, temos que:

z1=z2<==> a=c e b=d
Adição de números complexos

Para somarmos dois números complexos basta somarmos, separadamente, as partes reais e imaginárias desses números. Assim, se z=a+bi e z2=c+di, temos que:

z1+z2=(a+c) + (b+d)
Subtração de números complexos

Para subtrairmos dois números complexos bastasubtrairmos, separadamente, as partes reais e imaginárias dessesnúmeros. Assim, se z=a+bi e z2=c+di, temos que:

z1-z2=(a-c) + (b-d)
Potências de i

Se, por definição, temos que i = - (-1)1/2, então:

i0 = 1

i1 = i

i2 = -1

i3 = i2.i = -1.i = -i

i4 = i2.i2=-1.-1=1

i5 = i4. 1=1.i= i

i6 = i5. i =i.i=i2=-1

i7 = i6. i =(-1).i=-i ......

Observamos que no desenvolvimento de in (n pertencente a N, com n variando, os valores repetem-se de 4 em 4 unidades. Desta forma, para calcularmos in basta calcularmos ir onde r é o resto da divisão de n por 4.

Exemplo:

i63 => 63 / 4 dá resto 3, logo i63=i3=-i

Multiplicação de números complexos

Para multiplicarmos dois números complexos bastaefetuarmos a multiplicacão dois dois binômios, observando os valoresdas potência de i. Assim, se z1=a+bi e z2=c+di, temos que:

z1.z2 = a.c + adi + bci + bdi2

z1.z2= a.c + bdi2 = adi + bci

z1.z2= (ac - bd) + (ad + bc)i

Observar que : i2= -1

Conjugado de um número complexo

Dado z=a+bi, define-se como conjugado de z (representa-se por z-) ==> z-= a-bi

Exemplo:

z=3 - 5i ==> z- = 3 + 5i

z = 7i ==> z- = - 7i

z = 3 ==> z- = 3

Divisão de números complexos

Para dividirmos dois números complexos bastamultiplicarmos o numerador e o denominador pelo conjugado dodenominador. Assim, se z1= a + bi e z2= c + di, temos que:

z1 / z2 = [z1.z2-] / [z2z2-] = [ (a+bi)(c-di) ] / [ (c+di)(c-di) ]

Módulo de um número complexo

Dado z = a+bi, chama-se módulo de z ==> | z | = (a2+b2)1/2, conhecido como ro

Interpretação geométrica

Como dissemos, no início, a interpretaçãogeométrica dos números complexos é que deu o impulso para o seu estudo.Assim, representamos o complexo z = a+bi da seguinte maneira

Forma polar dos números complexos

Da interpretação geométrica, temos que:

que é conhecida como forma polar ou trigonométrica de um número complexo.

Operações na forma polar

Sejam z1=ro1(cos t11)e z2=ro1(cos t1+i sent1). Então, temos que:

a)Multiplicação

Divisão

Potenciação

Radiciação

para n = 0, 1, 2, 3, ..., n-1

Exercícios Resolvidos

1 - Sejam os complexos z1=(2x+1) + yi e z2=-y + 2i

Determine x e y de modo que z1 + z2 = 0

Temos que:

z1 + z2 = (2x + 1 -y) + (y +2) = 0

logo, é preciso que:

2x+1 - y =0 e y+2 = 0

Resolvendo, temos que y = -2 e x = -3/2

2 - Determine x, de modo que z = (x+2i)(1+i) seja imaginário puro

Efetuando a multiplicação, temos que:

z = x + (x+2)i + 2i2

z= (x-2) + (x+2)i

Para z ser imaginário puro é necessário que (x-2)=0, logo x=2

3 - Qual é o conjugado de z = (2+i) / (7-3i)?

Efetuando a divisão, temos que:

z = (2+i) / (7-3i) . (7+3i) / (7+3i) = (11 + 3i) / 58

O conjugado de Z seria, então z- = 11/58 - 13i/58

4 - Os módulos de z1 = x + 201/2i e z2= (x-2) + 6i são iguais, qual o valor de x?

Então, |z1= (x2 + 20)1/2 = |z2 = [(x-2)2 + 36}1/2

Em decorrência,

x2 + 20 = x2 - 4x + 4 + 36

20 = -4x + 40

4x = 20, logo x=5

5 - Escreva na forma trigonométrica o complexo z = (1+i) / i

Efetuando-se a divisão, temos:

z = [(1+i). -i] / -i2 = (-i -i2) = 1 - i

Para a forma trigonométrica, temos que:

r = (1 + 1)1/2 = 21/2

sen t = -1/21/2 = - 21/2 / 2

cos t = 1 / 21/2 = 21/2 / 2

Pelos valores do seno e cosseno, verificamos que t = 315

Lembrando que a forma trigonométrica é dada por:

z = r(cos t + i sen t), temos que:

z = 21/2 ( cos 315 + i sen 315 )