以 z 與 z-bar 描述的直線、圓與區域(lines, circles and regions)
由於每個複數都是平面上的一個點,z 的一條方程式或不等式便刻劃出你能畫出的曲線或區域——而學會在代數與圖像之間翻譯,是一項核心技能。最簡單的例子:|z - a| = r 是以點 a 為心、半徑為 r 的圓(所有離 a 恰好距離 r 的點),而 |z - a| < r 是其內部的開圓盤。條件 |z - a| = |z - b| 是到 a 與 b 等距的點所成的集合——連接 a 與 b 之線段的垂直平分線,一條直線。
許多這類條件用共軛讀來最為乾淨。因為 Re z = (z + z-bar)/2、Im z = (z - z-bar)/(2i),一條像「Re z = 1」(一條鉛直線)這樣的實線性方程便化為 z + z-bar = 2,而一般的直線可寫成 (b-bar z) 的實部等於 c,其中 b 是固定的複方向。一道了不起的單一方程式 z z-bar + (a-bar z + a z-bar) + c = 0(c 為實數)一次捕捉了每一條直線「與」每一個圓:當某個係數非零時它是圓,當它退化時它是直線——這正是為何莫比烏斯變換日後把直線與圓視為同一族。
不等式刻出的是區域而非曲線:|z - a| < r 是一個圓盤,Im z > 0 是上半平面,1 < |z| < 2 是一個環域(兩圓之間的圓環),而 0 < arg z < pi/4 是一個楔形扇區。這些區域正是複變函數登台演出的舞台,而能流暢地讀出「這描述的是哪個區域?」,正是看見一個問題的幾何與迷失在符號之中的分野。
|z - 1| <= |z + 1| 是哪個區域?兩邊平方(|z-1|^2 = |z|^2 - 2 Re z + 1,右邊同理),|z|^2 與 1 抵消,剩下 -2 Re z <= 2 Re z,即 Re z >= 0——閉的右半平面。離 1 比離 -1 更近的點,恰好就是實部非負的那些。
把代數翻譯成幾何:一個距離的比較化為一個半平面。
當心 z-bar:任何真正牽涉 z-bar(而不只是 |z|^2 = z z-bar)的方程式,一般「不是」全純函數的圖形——它描述的是幾何,而非解析曲線。共軛在此是極佳的描述工具,卻是日後可微性的一個警訊。