基礎:複數與複平面的幾何

模(modulus)

複數 z 的模,記作 |z|,就是它在複平面中離原點的距離。若 z = x + i y 坐落於點 (x, y),則由畢氏定理,那段距離是 |z| = sqrt(x^2 + y^2)。它是從 0 到 z 那支箭頭的長度。模永遠是一個為零或為正的實數,而且只有對 z = 0 才為零。對實數而言它退化為尋常的絕對值,這正是為何沿用同一個記號。

一個更俐落的計算法用到共軛:|z|^2 = z 乘以 z-bar = x^2 + y^2,直到最後才出現平方根。模在乘法與除法下表現極佳:|z w| = |z| |w| 而且 |z/w| = |z|/|w|。(加法是例外——|z + w| 一般而言並不等於 |z| + |w|;這個差距正是三角不等式。)例如對 z = 3 + 4i,|z| = sqrt(9 + 16) = 5。

模是「大小」進入複變分析的方式,而且無處不在。數列與級數的收斂靠它來度量;函數的模掌控著像最大模原理這樣的深刻結果;柯西估計則以函數的模來界定導數。每當你需要說某個複量很小或很大,指的都是它的模——因為與 z 本身不同,|z| 是一個你能比較的、誠實的實數。

對 z = -5 + 12i,|z| = sqrt((-5)^2 + 12^2) = sqrt(25 + 144) = sqrt(169) = 13。

模是離原點的直線距離——純粹的畢氏定理。

別把 |z|^2 與 z^2 搞混:前者 x^2 + y^2 是實的,等於 z 乘以 z-bar;後者 (x + i y)^2 一般是複的。兩者只在 z 為實數時才相等。

又稱
absolute value|z|絕對值