复数的运算包括加法、减法、乘法和除法,具体规则如下:
加法
设 $z_1 = a + bi$ 和 $z_2 = c + di$ 是任意两个复数,则它们的和为:
$$
z_1 + z_2 = (a + c) + (b + d)i
$$
加法满足交换律和结合律,即:
$$
z_1 + z_2 = z_2 + z_1 \quad \text{和} \quad (z_1 + z_2) + z_3 = z_1 + (z_2 + z_3)
$$
减法
设 $z_1 = a + bi$ 和 $z_2 = c + di$ 是任意两个复数,则它们的差为:
$$
z_1 - z_2 = (a - c) + (b - d)i
$$
乘法
设 $z_1 = a + bi$ 和 $z_2 = c + di$ 是任意两个复数,则它们的积为:
$$
z_1 \cdot z_2 = (ac - bd) + (ad + bc)i
$$
乘法满足分配律,即:
$$
z_1 \cdot (z_2 + z_3) = z_1 \cdot z_2 + z_1 \cdot z_3
$$
除法
设 $z_1 = a + bi$ 和 $z_2 = c + di$ 是任意两个复数($c \neq 0$,$d \neq 0$),则它们的商为:
$$
\frac{z_1}{z_2} = \frac{a + bi}{c + di} = \frac{(a + bi)(c - di)}{(c + di)(c - di)} = \frac{(ac + bd) + (bc - ad)i}{c^2 + d^2}
$$
示例
计算 $(3 + 4i) + (2 - 5i)$:
$$
(3 + 4i) + (2 - 5i) = (3 + 2) + (4 - 5)i = 5 - i
$$
计算 $(5 + 6i) - (3 + 4i)$:
$$
(5 + 6i) - (3 + 4i) = (5 - 3) + (6 - 4)i = 2 + 2i
$$
计算 $(2 + 3i)(4 + 5i)$:
$$
(2 + 3i)(4 + 5i) = 2 \cdot 4 + 2 \cdot 5i + 3i \cdot 4 + 3i \cdot 5i = 8 + 10i + 12i - 15 = -7 + 22i
$$
这些规则适用于所有复数的运算,并且可以通过这些基本运算进一步推导出更复杂的复数运算结果。