Il documento intende dare un significato all'unità immaginaria ed ai numeri complessi per poter meglio comprendere le applicazioni fisiche che ne fanno uso. Non mancano regole ed esercizi svolti e da svolgere.
THIS DOCUMENT IS MAINLY PREPARED ON THE TIME RESPONSE OF A SECOND ORDER SYSTEM AND IN THIS DOCUMENT WE ALSO DONE THE SIMULATION BY USING MATLAB AND HERE WE ALSO DONE THE THEORETICAL MATHEMATICAL CALCULATIONS TO SHOW HOW THE SYSTEM IS BEHAVING IN DIFFERENT CONDITIONS AND HERE WE ALSO DONE THE MATLAB CODING AND THE RESULTS ARE ALSO PLOTTED IN THE DOCUMENT
Este documento presenta una introducción a los conceptos básicos de los sistemas eléctricos de potencia. Cubre temas como potencia en circuitos monofásicos y trifásicos, potencia compleja, el triángulo de potencia, dirección del flujo de potencia e impedancia serie de líneas de transmisión. El documento analiza estos conceptos fundamentales para proporcionar una comprensión básica de los sistemas eléctricos de potencia.
This document provides information about electronics components. It discusses that electronics uses controlled electron flow and its applications include communication, entertainment, industry, and medicine. The document separates components into active and passive. Passive components cannot amplify or process signals and include resistors, capacitors, and inductors. Active components can amplify or process signals and include transistors and logic gates. The document also discusses semiconductors like silicon and germanium, PN junctions, Zener diodes, and LEDs.
This document defines and describes network functions for one-port and two-port networks. It explains that a one-port network has a single terminal pair that can be represented by a driving point impedance or admittance function. A two-port network has input and output ports, and can be characterized by various matrix parameters including impedance, admittance, transmission, and hybrid parameters. The document also defines driving point and transfer functions that describe the relationships between voltages and currents at the ports of a two-port network.
This document provides an introduction to system dynamics and mathematical modeling of dynamic systems. It defines key concepts such as:
- A system is made up of interacting components that work together to achieve an objective. It has inputs from the environment and outputs responses to those inputs.
- Dynamic systems have outputs that vary over time even if inputs are held constant, due to internal feedback loops within the system.
- Mathematical models of dynamic systems use equations, often differential equations, to describe the system's behavior based on physical laws. The accuracy of a model's predictions depends on how well it approximates the real system.
- Engineering systems like mechanical, electrical, thermal and fluid systems can all be modeled as dynamic systems using appropriate equations
La ley de Ohm establece que la potencia total suministrada por una pila a un circuito eléctrico es igual al producto de la tensión de la pila por la intensidad de corriente que circula a través del circuito. Esta ley se cumple para cualquier tipo de circuito ya que la potencia total suministrada se distribuye y consume a través de las distintas resistencias del circuito para permitir el movimiento de los electrones.
The document discusses Thevenin's theorem for AC networks. It defines Thevenin's theorem as stating that any linear AC network seen between two terminals can be replaced by a single voltage source (Vth) in series with a single impedance (Zth). It then provides steps to calculate the Thevenin equivalent circuit for a given network: 1) remove the load, 2) calculate the open circuit voltage Vth, 3) simplify the network, 4) calculate the input impedance Zth, and 5) replace the network with the equivalent Vth and Zth. An example network is also worked through as an illustration.
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Este documento presenta una introducción a los conceptos básicos de los sistemas eléctricos de potencia. Cubre temas como potencia en circuitos monofásicos y trifásicos, potencia compleja, el triángulo de potencia, dirección del flujo de potencia e impedancia serie de líneas de transmisión. El documento analiza estos conceptos fundamentales para proporcionar una comprensión básica de los sistemas eléctricos de potencia.
This document provides information about electronics components. It discusses that electronics uses controlled electron flow and its applications include communication, entertainment, industry, and medicine. The document separates components into active and passive. Passive components cannot amplify or process signals and include resistors, capacitors, and inductors. Active components can amplify or process signals and include transistors and logic gates. The document also discusses semiconductors like silicon and germanium, PN junctions, Zener diodes, and LEDs.
This document defines and describes network functions for one-port and two-port networks. It explains that a one-port network has a single terminal pair that can be represented by a driving point impedance or admittance function. A two-port network has input and output ports, and can be characterized by various matrix parameters including impedance, admittance, transmission, and hybrid parameters. The document also defines driving point and transfer functions that describe the relationships between voltages and currents at the ports of a two-port network.
This document provides an introduction to system dynamics and mathematical modeling of dynamic systems. It defines key concepts such as:
- A system is made up of interacting components that work together to achieve an objective. It has inputs from the environment and outputs responses to those inputs.
- Dynamic systems have outputs that vary over time even if inputs are held constant, due to internal feedback loops within the system.
- Mathematical models of dynamic systems use equations, often differential equations, to describe the system's behavior based on physical laws. The accuracy of a model's predictions depends on how well it approximates the real system.
- Engineering systems like mechanical, electrical, thermal and fluid systems can all be modeled as dynamic systems using appropriate equations
La ley de Ohm establece que la potencia total suministrada por una pila a un circuito eléctrico es igual al producto de la tensión de la pila por la intensidad de corriente que circula a través del circuito. Esta ley se cumple para cualquier tipo de circuito ya que la potencia total suministrada se distribuye y consume a través de las distintas resistencias del circuito para permitir el movimiento de los electrones.
The document discusses Thevenin's theorem for AC networks. It defines Thevenin's theorem as stating that any linear AC network seen between two terminals can be replaced by a single voltage source (Vth) in series with a single impedance (Zth). It then provides steps to calculate the Thevenin equivalent circuit for a given network: 1) remove the load, 2) calculate the open circuit voltage Vth, 3) simplify the network, 4) calculate the input impedance Zth, and 5) replace the network with the equivalent Vth and Zth. An example network is also worked through as an illustration.
The document provides information on various electrical concepts:
- Electric current is defined as the rate of positive charge flow and is measured in Amperes.
- Electric potential (voltage) is the energy per unit charge and is measured in Volts.
- Electric power is the transfer of energy per unit time and is measured in Watts.
- Basic circuit elements are resistors, inductors, and capacitors. Resistors oppose current flow, inductors oppose changes in current, and capacitors store electric charge.
This document discusses Millman's theorem for AC networks. It states that multiple voltage sources in parallel with internal impedances can be replaced by an equivalent single voltage source in series with an equivalent impedance. The equivalent voltage and impedance are calculated using the individual voltage and admittance values. An example problem demonstrates how to use the theorem to find the current through a load for a given parallel AC circuit. Reference books on circuit analysis are also listed.
A document discusses causal and non-causal systems in digital signal processing. It classifies systems as either causal or non-causal. Causal systems only have outputs that depend on current and previous inputs and not on future inputs. Non-causal systems can have outputs that depend on past, present, and future inputs. The document was presented by Dr. M. Bakrutheen AP(SG)/EEE and Mr. K. Karthik Kumar AP/EEE at the National Engineering College, K.R. Nagar, Kovilpatti.
CAPACITANCIA, MAGNETISMO Y ELECTROMAGNETISMOEMILIOLOGA
El documento presenta información sobre la capacitancia. Explica que la capacitancia mide la capacidad de almacenamiento de carga de un condensador y se define como la relación entre la carga y la tensión. También describe los diferentes tipos de capacitores como los de aluminio, tantalio, cerámica y plástico/papel; y cómo se conectan los capacitores en serie y paralelo para obtener un capacitor equivalente.
Este documento presenta los objetivos y contenidos de un tema sobre amplificadores operacionales. Los objetivos incluyen conocer qué es un amplificador operacional, sus modelos, características, limitaciones y aplicaciones tanto en lazo abierto como cerrado. También cubre conceptos como realimentación positiva y negativa, estabilidad, cortocircuito virtual y diferentes configuraciones básicas de circuitos con amplificadores operacionales. El documento contiene varias figuras que ilustran estos conceptos.
Mr. C.S.Satheesh, M.E.,
Routh Array Hurwitz Criterion
determining whether all the roots of a polynomial have negative real part or not.
characteristic equation.
the coefficients of the polynomial be positive.
coefficients are zero or negative
purely imaginary roots so the system is limitedly or marginally stable.
remaining roots lies on left half of S plane.
Kirchhoff's Voltage Law (KVL) states that the sum of all voltages around a closed loop in an electrical circuit is equal to zero. KVL can be expressed mathematically as an equation where the applied voltage equals the sum of all voltage drops around the loop. An example problem was provided to demonstrate applying KVL with an equation to solve for unknown voltages in a circuit.
Kirchhoff's laws deal with the conservation of charge and energy in electrical circuits. There are two Kirchhoff's laws:
1. Kirchhoff's current law (KCL) states that the algebraic sum of currents in a network meeting at a point is zero.
2. Kirchhoff's voltage law (KVL) states that the directed sum of the potential differences around any closed network is zero.
Circuit analysis methods like mesh analysis, nodal analysis, and superposition theorem can be used to solve circuits using Kirchhoff's laws. Mesh analysis uses KVL to analyze loops in a planar circuit. Nodal analysis uses KCL to analyze connections (nodes) in a circuit. Superposition
This document contains information about a physics class. It mentions that the class is for 12th grade students and the lecturer is Priyanka Jakhar who teaches at GGIC Vijay Nagar in Ghaziabad. The document also states that the class topic is on electrostatics and it is part 2 of that unit.
A bridge rectifier circuit converts alternating current (AC) to direct current (DC) using four diodes arranged in a bridge configuration. It works like a Wheatstone bridge but does not require a center-tapped transformer. The voltage drop is double that of a single diode rectifier due to the use of two additional diodes. A bridge rectifier takes a time-varying alternating voltage and produces a unidirectional pulsating DC voltage.
This document discusses impulse response in signals and systems. It defines an impulse signal as having a value of zero except at t=0, where it has an infinitely high value. The impulse response describes the output of a system when given an impulse as input. It provides an example of finding the poles and zeros of a simple system transfer function. The document also derives the impulse response and step response of a first order system and explains the relationship between the two responses. Impulse response has applications in areas like loudspeakers, audio processing, and control systems.
The document describes the operation of a single phase semi-converter circuit with an R-L load. It has two SCRs and two diodes arranged in a bridge configuration, which allows current to flow in only one direction, making it a single quadrant converter. The operation involves four modes - in modes 1 and 3 current flows from the supply to the load through one of the SCRs, storing energy in the inductive load. In modes 2 and 4, freewheeling occurs through the diodes as the supply voltage changes polarity, maintaining current flow with the stored energy in the inductor.
Il presente documento si propone di documentare gli eventi di rilievo che hanno caratterizzato da fine ‘800 alla fine del ‘900 uno degli scenari tecnologici più affascinanti al mondo: la Commutazione Telefonica. Affascinante anche perché meno invadente e meno appariscente rispetto ai risultati più visibili di altre tecniche. La commutazione telefonica ha sempre rappresentato l’eccellenza dei risultati scientifici e tecnologici, perché su di essa è sempre confluita la convergenza di tecnologie di differente natura (meccanica, telecomunicazioni, elettronica, …), consentendo anche la creazione di “saperi” un po’ più integrati ed universali.
The document provides information on various electrical concepts:
- Electric current is defined as the rate of positive charge flow and is measured in Amperes.
- Electric potential (voltage) is the energy per unit charge and is measured in Volts.
- Electric power is the transfer of energy per unit time and is measured in Watts.
- Basic circuit elements are resistors, inductors, and capacitors. Resistors oppose current flow, inductors oppose changes in current, and capacitors store electric charge.
This document discusses Millman's theorem for AC networks. It states that multiple voltage sources in parallel with internal impedances can be replaced by an equivalent single voltage source in series with an equivalent impedance. The equivalent voltage and impedance are calculated using the individual voltage and admittance values. An example problem demonstrates how to use the theorem to find the current through a load for a given parallel AC circuit. Reference books on circuit analysis are also listed.
A document discusses causal and non-causal systems in digital signal processing. It classifies systems as either causal or non-causal. Causal systems only have outputs that depend on current and previous inputs and not on future inputs. Non-causal systems can have outputs that depend on past, present, and future inputs. The document was presented by Dr. M. Bakrutheen AP(SG)/EEE and Mr. K. Karthik Kumar AP/EEE at the National Engineering College, K.R. Nagar, Kovilpatti.
CAPACITANCIA, MAGNETISMO Y ELECTROMAGNETISMOEMILIOLOGA
El documento presenta información sobre la capacitancia. Explica que la capacitancia mide la capacidad de almacenamiento de carga de un condensador y se define como la relación entre la carga y la tensión. También describe los diferentes tipos de capacitores como los de aluminio, tantalio, cerámica y plástico/papel; y cómo se conectan los capacitores en serie y paralelo para obtener un capacitor equivalente.
Este documento presenta los objetivos y contenidos de un tema sobre amplificadores operacionales. Los objetivos incluyen conocer qué es un amplificador operacional, sus modelos, características, limitaciones y aplicaciones tanto en lazo abierto como cerrado. También cubre conceptos como realimentación positiva y negativa, estabilidad, cortocircuito virtual y diferentes configuraciones básicas de circuitos con amplificadores operacionales. El documento contiene varias figuras que ilustran estos conceptos.
Mr. C.S.Satheesh, M.E.,
Routh Array Hurwitz Criterion
determining whether all the roots of a polynomial have negative real part or not.
characteristic equation.
the coefficients of the polynomial be positive.
coefficients are zero or negative
purely imaginary roots so the system is limitedly or marginally stable.
remaining roots lies on left half of S plane.
Kirchhoff's Voltage Law (KVL) states that the sum of all voltages around a closed loop in an electrical circuit is equal to zero. KVL can be expressed mathematically as an equation where the applied voltage equals the sum of all voltage drops around the loop. An example problem was provided to demonstrate applying KVL with an equation to solve for unknown voltages in a circuit.
Kirchhoff's laws deal with the conservation of charge and energy in electrical circuits. There are two Kirchhoff's laws:
1. Kirchhoff's current law (KCL) states that the algebraic sum of currents in a network meeting at a point is zero.
2. Kirchhoff's voltage law (KVL) states that the directed sum of the potential differences around any closed network is zero.
Circuit analysis methods like mesh analysis, nodal analysis, and superposition theorem can be used to solve circuits using Kirchhoff's laws. Mesh analysis uses KVL to analyze loops in a planar circuit. Nodal analysis uses KCL to analyze connections (nodes) in a circuit. Superposition
This document contains information about a physics class. It mentions that the class is for 12th grade students and the lecturer is Priyanka Jakhar who teaches at GGIC Vijay Nagar in Ghaziabad. The document also states that the class topic is on electrostatics and it is part 2 of that unit.
A bridge rectifier circuit converts alternating current (AC) to direct current (DC) using four diodes arranged in a bridge configuration. It works like a Wheatstone bridge but does not require a center-tapped transformer. The voltage drop is double that of a single diode rectifier due to the use of two additional diodes. A bridge rectifier takes a time-varying alternating voltage and produces a unidirectional pulsating DC voltage.
This document discusses impulse response in signals and systems. It defines an impulse signal as having a value of zero except at t=0, where it has an infinitely high value. The impulse response describes the output of a system when given an impulse as input. It provides an example of finding the poles and zeros of a simple system transfer function. The document also derives the impulse response and step response of a first order system and explains the relationship between the two responses. Impulse response has applications in areas like loudspeakers, audio processing, and control systems.
The document describes the operation of a single phase semi-converter circuit with an R-L load. It has two SCRs and two diodes arranged in a bridge configuration, which allows current to flow in only one direction, making it a single quadrant converter. The operation involves four modes - in modes 1 and 3 current flows from the supply to the load through one of the SCRs, storing energy in the inductive load. In modes 2 and 4, freewheeling occurs through the diodes as the supply voltage changes polarity, maintaining current flow with the stored energy in the inductor.
Il presente documento si propone di documentare gli eventi di rilievo che hanno caratterizzato da fine ‘800 alla fine del ‘900 uno degli scenari tecnologici più affascinanti al mondo: la Commutazione Telefonica. Affascinante anche perché meno invadente e meno appariscente rispetto ai risultati più visibili di altre tecniche. La commutazione telefonica ha sempre rappresentato l’eccellenza dei risultati scientifici e tecnologici, perché su di essa è sempre confluita la convergenza di tecnologie di differente natura (meccanica, telecomunicazioni, elettronica, …), consentendo anche la creazione di “saperi” un po’ più integrati ed universali.
L' Unità Didattica "Resistenze, Resistori: la legge di Ohm" si propone di sviluppare l'argomento in modo da fornire tutti gli elementi necessari a comprendere tale componente sia dal punto di vista teorico sia dal punto di vista tecnico e commerciale.
Facendo seguito agli obiettivi fissati vengono proposti esercizi risolti e da risolvere in modo che possa essere valutato l'apprendimento dello studente.
Contare gli interi, i razionali e i reali (e altre amenità)Cristian Consonni
Dopo aver definito l’operazione di “contare” e il concetto di cardinalità
di un insieme viene delineata una dimostrazione del fatto che la cardinalità di Q è uguale a quella di N. Allo stesso modo viene tratteggiata la
dimostrazione del fatto che la cardinalità di R è maggiore di quella del
numerabile.
DAI DATI ALLE COMPETENZE: IL SISTEMA DI KNOWLEDGE MANAGEMENTClaudio Cancelli
RICHIAMARE GLI ELEMENTI CHE SONO ALLA BASE DEI SISTEMI DI GESTIONE DELLA CONOSCENZA PER COMPRENDERE L’IMPORTANZA CONCETTUALE E STRATEGICA CHE IL CAPITALE INTELLETTUALE HA NELLE MODERNE ORGANIZZAZIONI ACCADEMICHE ED IMPRENDITORIALI ED EVIDENZIARE GLI
INDIRIZZI VERSO CUI ORIENTARE GLI SVILUPPI METODOLOGICI DI TALI SISTEMI
Il documento si propone di fornire una presentazione delle principali applicazioni dell'amplificatore operazionale utilizzato in condizioni di linearità
Introduzione alle funzioni di manutenzione - SLIDEClaudio Cancelli
Saper comprendere la necessità e le funzionalità dell’HW e del SW necessari ad interpretare le funzioni di diagnostica nei sistemi di elaborazione con controllo a microprocessore.
Saper comprendere la necessità e le funzionalità dell’HW e del SW necessari ad interpretare le funzioni di diagnostica nei sistemi di elaborazione con controllo a microprocessore.
Lo scopo del documento è duplice: da un lato vengono richiamate le nozioni teoriche relative al circuito RC in regime transitorio, per consentire in tal modo l'analisi e la verifica delle conclusioni sperimentali e dall'altro documentare i risultati delle simulazioni realizzate con LABVIEW sulla base delle specifiche date.
Effettuare le misure volt-amperometriche per il calcolo del valore della resistenza e valutare il metodo più efficace per rendere minimo l’errore sistematico.
Effettuare le misure volt-amperometriche per il calcolo del valore della resistenza. Dai valori di resistenza ottenuti, calcolare il valore medio ed il valore ottenuto dal grafico I-V ed operare il confronto con il valore nominale della resistenza.
Il metodo scientifico utilizzato per osservare e documentare un fenomeno fisico è alla base delle esercitazioni di laboratorio che ci si accinge a documentare. Tale modello può essere utilizzato, con gli opportuni adeguamenti, a qualunque esercitazione di laboratorio che si voglia opportunamente documentare.
1. I numeri complessi 1
Claudio CANCELLI
(www.claudiocancelli.it)
Ed. 1.0 www.claudiocancelli.it April 2011
2. I numeri complessi 2
INDICE DEI CONTENUTI
1. l numero c o mpl esso, f or ma al geb ri ca ....................................................................................3
2. Il pi ano co mpl esso, rappresen tazi on e g eo metri ca .............................................................5
NUMERO COMPLESSO OPPOSTO E COMPLESSO CONIUGATO ..................................................................................... 5
3. Parte real e e parte i mmagi nari a.............................................................................................7
4. L’uni tà i mmagi n ari a co me operatore di rotazi one ..............................................................8
5. Forma tri gon o metri ca o pol are.............................................................................................11
Dal l e c oor dina te cart esia ne a ll e c oor dinat e polar i ...................................................................................................................... 11
Dal l e c oor dina te polar i all e c oor dinat e cart esian e..................................................................................................................... 12
6. Forma espon enzi al e .................................................................................................................14
7. Operazi oni con i numeri co mpl essi .......................................................................................16
SOMMA e DIFFERENZA TRA NUMERI COMPLESSI in forma algebrica ..................................................................... 16
SOMMA e DIFFERENZA TRA NUMERI COMPLESSI in forma trigonometrica........................................................... 16
PRODOTTO TRA NUMERI COMPLESSI in forma algebrica .............................................................................................. 17
PRODOTTO TRA NUMERI COMPLESSI in forma trigonometrica ................................................................................... 17
QUOZIENTE TRA NUMERI COMPLESSI in forma algebrica ........................................................................................... 18
QUOZIENTE TRA NUMERI COMPLESSI in forma trigonometrica ................................................................................ 18
CON SIDERA ZION I (…. l e m i e e le v ostr e …..)............................................................................................................................20
8. Eserci zi ......................................................................................................................................21
Ed. 1.0 www.claudiocancelli.it April 2011
3. I numeri complessi 3
1. l numero complesso, forma algebrica
Un numero complesso z si scrive nella forma algebrica:
z = a + ib
(ma anche a + jb)
Dove a, b sono numeri reali:
l a è la parte reale
l b è il coefficiente della parte immaginaria
l ib è la parte immaginaria;
i, o j è detta unità immaginaria. Dal punto di vista matematico l’unità immaginaria è un oggetto
che elevato al quadrato dà come risultato – 1, e quindi il nuovo amico immaginario è uguale alla
radice di -1.
Figura 1 - L'unità
immaginaria
Figura 2 - i al quadrato
Con l’introduzione dell’u nit à im mag inaria i, è c osì p ossib ile calc olare la radice quadrat a di
qualunq ue numero negat iv o.
Esempio: Calcolare la radice quadrata di -64.
INTERROGATICO: esiste nell’ambito dei numeri reali n numero che elevato al quadrato da come risultato -
64?
RISPOSTA: NO!!!! Per tutti noi è ben chiaro che non c’è soluzione: non si riuscirà mai a trovare un numero
che elevato al quadrato dia – 64.
Per definizione il quadrato di qualsiasi numero, positivo o negativo, sarà sempre positivo.
Quindi la radice quadrata di un numero negativo non ha alcun significato.
MA ORA, AVENDO INTRODOTTO UNO SPAZIO IMMAGINARIO, LA RISPOSTA SARA’ SI!!!! DEFINITA
L’UNITA’ IMMAGINARIA, i, COME:
Avremo:
− 64 = 64 ⋅ (− 1) = 64 * − 1 = 8i
Figura 3 - Radice
quadrata di -64
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4. I numeri complessi 4
Esempio
Calcolare le potenze dell’unità immaginaria fino all’indice 4:
i1 = − 1
i 2 = i * i = − 1 * − 1 = ( − 1) 2 = −1
i 3 = i 2 * i = −1* − 1 = −i
i 4 = i 2 * i 2 = ( −1) * (−1) = 1
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5. I numeri complessi 5
2. Il piano complesso, rappresentaz ione geometrica
Dopo aver introdotto l’unità immaginaria allarghiamo la nostra visione sui numeri e pensiamo ad
un nuovo piano: il piano complesso.
Il piano complesso è un modo per rappresentare e visualizzare lo spazio dei numeri complessi,
ossia dei numeri che hanno una parte reale ed una parte immaginaria.
Il piano complesso è il piano cartesiano con la parte reale del numero complesso riportata
sull'asse delle ascisse, x e la parte immaginaria riportata
sull'asse delle ordinate, y (vedi figura 4).
Tale piano prende il nome di Piano di Gauss.
L'asse x pertanto è l'asse reale e l'asse y è l’asse immaginario.
Se pensiamo al nostro numero complesso composto z = a + jb,
individueremo il segmento a sull’asse reale ed il segmento b
sull’asse immaginario. Figura 4 - Piano complesso
NUMERO COMPLESSO OPPOSTO E COMPLESSO CONIUGATO
Dato il numero complesso, z:
z = a + jb
il numero complesso opposto – z si ottiene cambiando
il segno sia della parte reale sia della parte
immaginaria:
− z = −a − jb
mentre il numero complesso
coniugato si ottiene cambiano
solo il segno della parte
immaginaria:
Figura 5 – Numero complesso opposto e
complesso coniugato z = a − jb
Esempio: Dato il numero complesso z,
z = −3 + 4i
calcolare l’opposto ed il complesso coniugato.
Il numero complesso opposto a z risulta:
− z = 3 − 4i
Fig. 6 – Espressione
Il numero complesso coinugato di z risulta:
di un numero
z = −3 − 4i opposto e del
complesso coniugato
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6. I numeri complessi 6
Esercizio da svolgere: Rappresenta sul piano di Gauss i seguenti numeri complessi facendo uso
dello spazio sottostante, dopo aver rappresentato e quotato i due assi cartesiani:
z1 = 3 + 4i
z2 = -5 + 4i
z3 = -4 – 2i
z4 = -1 – 4i
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7. I numeri complessi 7
3. Parte reale e parte immaginaria
Se si effettua la somma tra il numero complesso ed il suo complesso coniugato (cambia il
segno solo della parte immaginaria) ed il risultato si divide per due (figura 7) si risale
facilmente, come riportato nel grafico di figura 8, alla parte reale del numero complesso
Analogamente per la parte immaginaria, il risultato si ottiene effettuando la differenza tra il
numero complesso ed il numero complesso coniugato e dividendo il risultato per 2i (figure
7/8).
z+z z−z
z = a+b a = Re( z ) = b = Im( z ) =
2 2i
Figura 7 – Parte reale e parte immaginaria
Figura 8 – Piano complesso: parte reale e parte immaginaria
Esempio: dato il numero complesso z = 6 +2i, verificare sulla base delle indicazioni fornite in
figura 7, la parte reale e la parte immaginaria.
z = 6 − 2i
z + z 6 + 2i + 6 − 2i 12
a= = = =6
2 2 2
z − z 6 + 2i − ( 6 − 2i ) 4i
b= = = =2
2i 2i 2i
Ed. 1.0 www.claudiocancelli.it April 2011
8. I numeri complessi 8
4. L’unità immaginaria come operatore di rotaz ione
Casa vuol dire moltiplicare per -1? Pensiamo ad un numero reale positivo +a posizionato
sull’asse dei numeri reali. Moltiplicare tale numero per -1 vuol dire ottenere come risultato –a,
e ciò corrisponde ad una rotazione di a intorno all’origine di 180°, o di π (vedi fig. 9)
Figura 9 - Rotazione di 180o
Perché (-1)(-1) = 1? Moltiplicare il numero +a due volte vuol dire effettuare una rotazione di
360°, o 2π, come dire non effettuare alcuna rotazione. Quindi moltiplicare per +1 equivale ad
una rotazione pari a 0o(vedi fig. 10)
Figura 10 - Rotazione di 360o
Cos’e i? Moltiplicare il numero a per i, l’unità immaginaria vuol dire ruotare il numero di π/2 in
senso antiorario
(vedi fig. 11).
Figura 11 - Rotazione di 90o
Perché i*i = -1? Moltiplicare il numero a per i2 vuol dire ruotare il numero di π/2 + π/2 = π in
senso antiorario e ciò, come già visto, equivale a moltiplicare il numero a per -1 (vedi fig. 12).
Figura 12 - Rotazione di 180o
Ed. 1.0 www.claudiocancelli.it April 2011
9. I numeri complessi 9
Ecco il numero complesso Se l’unità immaginaria i è associata ad un angolo di 90°, il numero
complesso è l’operatore che consente di ruotare il numero a di un angolo θ, variabile a piacere
(vedi fig. 13).
Figura 13- Rotazione di un angolo θ
Sul piano complesso il numero reale a è individuabile sull’asse reale, mentre il numero
immaginario ia, è individuabile sull’asse immaginario; per estensione si può quindi affermare la
seguente:
CONCLUSI ONE: molt ip lic are un numero c ompless o z, c omp ost o da una part e reale ed una
immag inar ia, per l’un it à immag inar ia i v uole dire ruot are di 90° in senso a nt iorario il
numero complesso z .
I L RI SULT ATO è quindi u n nu ov o v et t ore ruot at o in ant icipo d i 90° rispet t o a z.
Esempio: moltiplicare per l’unità immaginaria i il numero complesso z = 2 +i3 e giustificare il
risultato.
Posto w = i
p =z*w = i(2 + i3) = i2 + i23 =i2 -3
p rispetto a z risulta ruotato di 90° in senso antiorario,
come si può osservare dalla figura 14.
Figura 14 - Prodotto di un numero
complesso per l'unità immaginaria
Per estensione, moltiplicare un numero complesso z = a + ib:
Ø per i, vuol dire ruotarlo di 90° in senso antiorario, ossia z90 = -b + ia.
Ø per i2 , vuol dire ruotarlo di 180° in senso antiorario, ossia z180 = -a -ib.
3
Ø per i = -i, vuol dire ruotarlo di 270° in senso antiorario, ossia z270 = –b -ia.
Ø per i4 = 1, vuol dire ruotarlo di 360° in senso antiorario ed ottenere ancora lo stesso
numero complesso z = a + ib.
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10. I numeri complessi 10
Esempio: dividere per l’unità immaginaria il numero complesso z = a +ib e giustificare il risultato.
a + ib a ib a ai
z1 = = + = + b = + b = b − ai
i i i i i2
Il risultato z1 è un numero complesso che ha lo stesso modulo di z ma ruotato di 90° in senso
orario. Dividere un numero complesso per i, equivale a moltiplicare il numero per –i.
CONCLUSI ONE: div idere un numero c omp lesso z per l’un it à immag inar ia i v uol d ire
ruot are di 90° in senso orario il n umero complesso z .
I L RI SULT ATO è quindi u n nu ov o v et t ore ruot at o in rit ardo d i 90° rispet t o a z.
Si può pensare all’unità immaginaria quindi come ad un operatore di rotazione di 90° o π/2
radianti.
In virtù di tale proprietà l’unità immaginaria viene utilizzata nelle applicazioni che richiedono
di giustificare analiticamente il ritardo o l’anticipo di una grandezza vettoriale rispetto ad
un’altra di 90°.
Esempio 1 : per un induttore in regime sinusoidale la tensione è in anticipo rispetto alla corrente di
90°, ossia:
V = iωLI
Figura 16 -
Figura 15 -
Induttore, V in
Induttore
anticipo su I
In un condensatore la tensione è in ritardo rispetto alla corrente di 90°, ossia:
1
V = −i I
ωC
Figura 17 - Figura 1 -
Condensatore Condensatore, V in
ritardo sulla I
Si può completare il paragrafo sostenendo che un numero complesso viene utilizzato
nelle applicazioni che richiedono di giustificare analiticamente il ritardo o l’anticipo di
una grandezza vettoriale rispetto ad un’altra di un angolo compreso tra 0 e 360° (vedi
l’esempio e il punto b delle considerazioni di paragrafo 7).
1
Per gentile concessione da parte dei lettori ad un docente di elettronica
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11. I numeri complessi 11
5. Forma trigonometr ica o polare
Il numero complesso si può rappresentare nella forma trigonometrica (o polare) nel seguente
modo:
z = ρ (cosθ + i sin θ ) =| z | (cosθ + i sin θ )
Dove:
ρ è il modulo del numero complesso z (lunghezza del vettore z), |z|,
e θ rappresenta l’argomento del numero complesso (angolo che il vettore z forma con l’asse
reale), arg z
Figura 19 - Modulo e argomento
Con la rappresentazione polare di un numero complesso, ρ e θ rappresentano le coordinate
polari del numero complesso.
Da lle c oord inat e cart esiane alle coordinat e polari
Tra le coordinate cartesiane del numero complesso (a,b) e le coordinate polari ρ e θ, esistono
le seguenti relazioni:
Im a + ib
ρ =| z |= a + b
2 2
a2 +b2 tag θ =
b
b a
θ
b
tagθ = a Re
a Figura 20 - Relazione
trigonometrica - polare
Poiché ci deve essere corrispondenza tra le coordinate polari e le coordinate cartesiane, vale:
z =| z | (cosθ + i sin θ ) = a + ib
poiché risulta che il coseno di un angolo è uguale al cateto dell’angolo opposto fratto
l’ipotenusa, ed il seno di un angolo è uguale al cateto dell’angolo adiacente fratto l’ipotenusa,
vale:
a a b b
cosθ = = senθ = =
|z| a2 + b2 |z| a2 + b2
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12. I numeri complessi 12
Esempio: dato il numero complesso nella forma algebrica z = 3 +4i, calcolare il modulo, dopo
averlo rappresentato sul piano di Gauss. Quanto vale l’angolo che l’ipotenusa forma con l’asse
reale?
θ = arctg 4/3 = 53o
θ
Esercizio da svolgere: dato il numero complesso nella forma trigonometrica z = 6 +2i, calcolare
modulo ed argomento. Calcolare inoltre il seno ed il coseno dell’argomento.
ρ =| z |= 6 2 + 2 2 = 6 2 + 2 2 = 6, 32
θ =arctg(2/6)=arctg0,333= 18,42o
cosθ = cos 18,42 = 6/6,32 =0,949
senθ = sen18,42 = 2/6,32 =0,316
Da lle c oord inat e polari a lle c oord inat e cart esiane
Tra le coordinate polari del numero complesso ρ e θ e le coordinate cartesiane (a,b), esistono
le seguenti relazioni:
a = ρ cosθ a è la proiezione del modulo ρ =| z |= a 2 + b 2 sull’asse reale
b = ρ sin θ b è la proiezione del modulo ρ =| z |= a2 + b2
immaginario
sull’asse
Im
ρsinθ ρ = a2 + b2
ρ
b
θ
b
tagθ =
a Re a
Figura 21 - Relazione polare -
ρcosθ trigonometrica
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13. I numeri complessi 13
Esempio: dato il numero reale positivo + 3, esprimerlo nella forma trigonometrica
poiché deve risultare 3 = ρ (cosθ + i sinθ ) =| z | (cosθ + i sinθ )
risulta che la parte immaginaria deve essere uguale a zero, quindi senθ = 0, ossia θ = 0.
Di conseguenza cosθ = 1, quindi ρ = 3.
Esempio: data l’unità immaginaria + i esprimerla nella forma trigonometrica
poiché deve risultare i = ρ (cosθ + i sin θ ) =| z | (cosθ + i sin θ )
risulta che la parte reale deve essere uguale a zero, quindi cosθ = 0, ossia θ = 90o.
Di conseguenza senθ = 1, quindi ρ = 1.
Esempio: dato il numero 3i, esprimerlo nella forma trigonometrica
poiché deve risultare 3i = ρ (cosθ + i sin θ ) =| z | (cosθ + i sin θ )
risulta che la parte reale deve essere uguale a zero, quindi cosθ = 0, ossia θ = 90o.
Di conseguenza senθ = 1, quindi 3i = ρi, ρ = 3.
Si comprende dalla figura sottostante la rotazione di 90° che si ottiene moltiplicando il numero 3
per l’unità immaginaria i.
Esempio: dato il numero complesso espresso in forma polare:
z = 6,32(cos26,56 + isen26,56),
calcolare le coordinate cartesiane a,b.
Poiché il numero è nella forma
z = ρ ∗ (cosθ + i sin θ )
Risulta: a = 6,32*cos18,41 = 6,32*0,948 = 5,99 ≅ 6,0
b = 6,32*sen18,41 = 6,32*0,315= 1,99 ≅ 2,0
quindi il numero complesso in forma algebrica:
z = 6 + 2i
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14. I numeri complessi 14
6. Forma esponenz iale
Il numero complesso si può rappresentare in forma esponenziale nel seguente modo:
z = ρe iθ = z e iθ
Dove e indica il numero di Nepero ed è la base dei numeri naturali, ρ rappresenta il modulo del
numero complesso z e θ l’argomento del numero complesso.
Le operazioni tra numeri complessi espressi in forma esponenziale seguono le proprietà delle
potenze.
Regola del prodotto e iα ⋅ e iβ = e i (α + β )
Regola del quoziente e iα : e iβ = e i (α − β )
Regola della potenza di potenza (e )
iα n
= e i (nα )
Tenendo conto delle formule di Eulero:
Prima formula eiθ = cosθ + i sinθ
Seconda formula e −iθ = cosθ − i sinθ
e iθ + e − iθ
Terza formula cosθ =
2
e iθ − e − iθ
Quarta formula sin θ =
2i
Importante è anche la formula di De Moivre:
z n = (ρ eiθ)n = ρ n (cos θ + i sin θ)n = ρ n (cos nθ + i sin nθ)
Tenendo conto della prima formula di Eulero risulta che per la rappresentazione di un numero
complesso vale l’identità:
z = ρe iθ = z e iθ = z (cosθ + i sin θ )
iπ
Esempio: esprimere il numero complesso z =e 6
in forma algebrica.
π π 3 1
z = cos + isen = +i
6 6 2 2
Esempio: esprimere il numero complesso z = 1 – i in forma trigonometrica ed esponenziale.
−1 π
ρ = 12 + (− 1) = 2 tgθ = = −1 θ = arctg − 1 = −45 o = −
2
1 4
La forma trigonometrica risulta:
z = 2 (cos(− π 4) + isen ( − π 4 ) = 1,41(cos− 45 + ìsen − 45)
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15. I numeri complessi 15
La forma esponenziale risulta:
π
−i
z = 2e 4
= 2 e −i 45
Esempio: calcolare z = 1 + i
6
Risulta per la formula di De Moivre:
z = (1 + i) 6 = 2 (cos 1 + isen 1 ) = [ 2(cosπ 4 + isenπ 4)]
1 6
6
2 2
6 π π 6
π π
z = 2 (cos 6 + isen 6 ) = 2 2 (cos 3 + isen 3 ) = −8i
4 4 2 2
Esempio: calcolare z = − 2i
3π 1 1 1 1 3π
i i( + 2 kπ ) 12
Poiché −i =e 2
risulta z = ( −2i) 2 = (2 ) 2 ( −i ) 2 = ( 2) 2 e 2
con k = 0,1, le soluzioni
risultano
1 3π
i 2 2
z1 = (2) 2 e 4
= 2 (cos135 + isen ) = 2 (−
135 +i ) = −1 + i
2 2
2 2
z2 = − 2 (− +i ) =1− i
2 2
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16. I numeri complessi 16
7. Operaz ioni con i numeri complessi2
E’ vero che i numeri complessi sono un’estensione dei numeri reali: infatti il numero 5 può
essere visto come un numero complesso con la parte immaginaria uguale a zero, ma è
altrettanto vero che per le operazioni tra numeri complessi valgono le regole dei polinomi
che tutti noi ben conosciamo!
SOMMA e DIFFERENZA TRA NUMERI COMPLESSI in forma algebrica
Dati due numeri complessi z1 = ( a1 + ib1 ) e z 2 = ( a2 + ib2 )
la somma e la differenza tra i numeri z1 e z2 risultano:
z1 + z2 = (a1 + a2 ) + i(b1 + b2 ) z1 − z2 = (a1 − a2 ) + i(b1 − b2 )
Figura 22 - Somma e differenza, significato geometrico
Esempio: dati i numeri complessi z = 4-3i e z2 = -3+5i, la somma e la differenza tra z1 e z2
1
risultano:
zs = z1 +z2 = (4–3i) + (–3+5i) = 4 – 3i – 3 + 5i = 1 + 2i
zd = z1 -z2 = (4–3i) - (– 3+5i) = 4 – 3i + 3 - 5i = 7 - 8i
SOMMA e DIFFERENZA TRA NUMERI COMPLESSI in forma trigonometrica
Dati due numeri complessi rappresentati in forma trigonometrica:
z1 = ρ1 (cos θ1 + i sin θ1 ) z 2 = ρ 2 (cos θ 2 + i sin θ 2 )
risulta che il numero complesso somma si ottiene
z1 + z2 = ρ1 (cosθ 1 + i sin θ1 ) + ρ 2 (cosθ 2 + i sin θ 2 ) =
= ρ1 cos θ 1 + ρ 2 cos θ 2 + i( ρ1 sin θ 1 + ρ 2 sin θ 2 )
2
Per esercitarsi on_line, possono risultare utili gli applet richiamati all’indirizzo:
www.claudiocancelli.it/web_education/matematica
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17. I numeri complessi 17
mentre il numero complesso differenza è uguale a:
z1 − z2 = ρ1 (cosθ 1 + i sin θ1 ) − ρ 2 (cosθ 2 + i sin θ 2 ) =
= ρ1 cos θ 1 − ρ 2 cos θ 2 + i ( ρ1 sin θ 1 − ρ 2 sin θ 2 )
Esempio: dati i numeri complessi in forma trigonometrica:
z1 = 5(cos37 - i sen37) e z2 = -5,83(cos59 - i sen59)
calcolare la somma e la differenza tra i due numeri complessi
Somma z s = z1 + z2 = 5*cos37 - 5,83*cos59 + i(5*sen37 +5,83*sen59) =
= 5*0,8 – 5,83*0,51 +i(-5*0,6 + 5,83*0,857) = 4-2,98 + i(-3+5) ≅ 1 + 2i
Differenza zd = z1 - z2 = 5*cos37 - 5,83*cos120 +i(5*sen37 - 5,83*sen59)
=5*0,8 + 5,83*0,51 +i((-5*0,6 - 5,83*0,857) = 4 + 2,98 +i (-3-5) ≅ 7 -8i
PRODOTTO TRA NUMERI COMPLESSI in forma algebrica
Dati due numeri complessi espressi in forma algebrica:
z 1 = ( a1 + ib1 ) e z 2 = ( a 2 + ib2 )
applicando la proprietà distributiva e ricordando sempre che i2 = -1, il prodotto z1*z2 risulta
uguale a:
z1 ⋅ z2 = (a1a 2 − b1b2 ) + i ( a1b2 + a2b1 )
Esempio: dati i numeri complessi z1 = 4-3i e z2 = -3+5i, il prodotto z1 *z2 risulta:
zp = z1 *z2 = (4–3i) * (–3+5i) = -12–15i2 +i20+i9 = -12+15+20i+9i = 3+i29
PRODOTTO TRA NUMERI COMPLESSI in forma trigonometrica
Dati due numeri complessi z1 e z2 , rappresentati in forma trigonometrica:
z1 = ρ1 (cos θ1 + i sin θ1 ) e z 2 = ρ 2 (cos θ 2 + i sin θ 2 )
il prodotto tra z1 e z2 fornisce ancora una rappresentazione polare del numero complesso con
il modulo uguale al prodotto tra i moduli dei numeri complessi e con l’argomento uguale alla
somma degli argomenti.
z = ρ [cosθ + i sin θ ]
z 1 z 2 = ρ 1 ρ 2 [cos(θ1 + θ 2 ) + i sin( θ1 + θ 2 )]
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18. I numeri complessi 18
Esempio: dati i numeri complessi in forma trigonometrica:
z1 = 5(cos37 - i sen37) e z2 = -5,83(cos59 - i sen59)
calcolare il prodotto z1 *z2.
Risulta:
zp = z1 *z2 = 5*(-5,83)*[(cos(37+59) + isen(37+59)] =
-29,15*(-0,104 + i0,99) ≅ 3 + i29
QUOZIENTE TRA NUMERI COMPLESSI in forma algebrica
Dati due numeri complessi z1 = ( a1 + ib1 ) e z 2 = ( a2 + ib2 )
il quoziente si ottiene moltiplicando numeratore e denominatore per il complesso coniugato di
z2 (denominatore) come di seguito riportato:
Esempio: dati i numeri complessi
z1 = 0,433 + i0,25 e z2 = 1,41 + i1,41
calcolare il quoziente tra z1 e z2.
Risulta:
z1 (0, 433 + i0, 25) (0, 433 + i0, 25) (1, 41 − i1,41)
z = = = * =
z2 1, 41 + i1, 41 (1, 41 + i1, 41) (1, 41 − i1,41)
(0, 61− i0, 606 + i 0,35 + 0,35) (0,96 − i0,256)
= = = 0, 24 − i 0, 065
(1, 412 + 1,412 ) 3, 976
QUOZIENTE TRA NUMERI COMPLESSI in forma trigonometrica
Dati due numeri complessi z1 e z2, rappresentati in forma polare:
z1 = ρ 1 (cos θ1 + i sin θ1 ) e z 2 = ρ 2 (cos θ 2 + i sin θ 2 )
il quoziente tra z e z2 (con z2 diverso da zero) fornisce ancora una rappresentazione polare
1
del numero complesso con il modulo uguale al quoziente tra i moduli dei numeri complessi e con
l’argomento uguale alla differenza degli argomenti.
z = ρ [cosθ + i sin θ ]
Con:
ρ = ρ1/ρ2 e θ = θ1-θ2
risulta:
z1 ρ1
= [cos(θ1 − θ 2 ) + i sin(θ1 − θ2 ) ]
z2 ρ 2
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19. I numeri complessi 19
Esempio:: dati i numeri complessi:
z1 = 0,5(cos30+isen30) e z 2= 2,0(cos45+isen45)
calcolare il quoziente tra i due numeri complessi ed esprimerlo in forma algebrica.
Risulta ρ = ρ1/ρ2 = 0,5/2,0= 0,25 e θ = θ1-θ2= -15o
Quindi z = 0,25(cos( -15)+isen(-15) = 0,25(0,965-i0.258) = 0,24 – i0,065
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20. I numeri complessi 20
CONSIDERAZIONI (…. le mie e le vostre …..)
a. L’unità immaginaria i è un operatore che ha modulo unitario e argomento -π/2. Ma
perché è utile nella descrizione di fenomeni fisici?
Valutiamo un paio di fenomeni e vediamo se l’operatore immaginario ci può aiutare.
a1. Pensiamo a due punti che si muovono su una circonferenza di moto circolare
uniforme e distano di 90°. Se il fenomeno fisico che li contraddistingue è il
medesimo (v=2πRf), come si può distinguere la differenza angolare tra i due punti?
a2. La differenza di fase tra tensione e corrente in due fondamentali componenti
elettrici, il condensatore e l’induttore, descritti idealmente dalla capacità e
dall’induttanza, è pari a 90° (vedi par. 4). Come può essere messo in evidenza tale
fenomeno, tenendo presente che la legge che li governa (Ohm) è la stessa?
E’ l’operatore j che vi viene in aiuto: in particolare è il metodo simbolico che
con una semplice rappresentazione in campo complesso delle grandezze reali ci
consente di effettuare l’analisi di tali fenomeni fisici e di molti altri.
Ci si può fermare qui con l’intento di aver messo in evidenza solo il problema;
la trattazione è rimandata alla materia disciplinare.
b. Il numero complesso z = ρejθ = cos θ + i senθ, è un operatore che determina una
rotazione intorno all’origine di un angolo θ. Effettuare il prodotto tra due numeri
complessi z = cosθ + i senθ e z1 = cos ϕ + i senϕ, vuol dire determinare una
rotazione complessiva pari alla somma dei singoli argomenti di ciascun numero
complesso θ e ϕ, come si può evidenziare dalla figura 21.
Figura 23 - Prodotto tra numeri complessi
c. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………..……
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
d. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………..……
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21. I numeri complessi 21
8. Eserciz i
Riempire gli spazi bianchi della seguente tabella.
Forma algebrica Forma geometrica Forma esponenziale
1
e jπ / 2
−π −π
cos + i sin
2 2
-1
6 e jπ / 6
-i
iπ3
3 e
-1 - i
π π
10 cos + i sin
4 4
5 - 5i
-8 - 8i
−π −π
6 cos − i sin
3 3
5 − 5 3i
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23. I numeri complessi 23
ðððððððððððððððððððððððððððððððððððððð
Qualsiasi osservazione che possa contribuire a rendere il
documento più completo è ben accolta!
c.cancelli@tiscali.it
ðððððððððððððððððððððððððððððððððððððð
… e per concludere un bel bicchiere di vino, ma immaginario!
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