复数

复数乘法

复数相乘就像用 FOIL 法把两个二项式相乘——逐项相乘,乘遍所有组合——只是末尾多一步:凡出现 i^2 的地方,都替换成 -1。这唯一的替换正是复数乘法与普通代数的全部区别。

展开来算:(a + bi)(c + di) = ac + adi + bci + bdi^2,再用 i^2 = -1 把 bdi^2 变成 -bd,得到 (ac - bd) + (ad + bc)i。乘积的实部是 ac - bd,虚部是 ad + bc。

这里藏着一个美妙的几何含义:乘以一个复数会同时拉伸并旋转整个平面。模相乘,辐角相加,所以 |zw| = |z||w| 且 arg(zw) = arg(z) + arg(w)。例如乘以 i,大小不变,但把一切逆时针旋转四分之一圈。极坐标形式让这条规则毫不费力。

(2 + 3i)(1 - i) = 2 - 2i + 3i - 3i^2 = 2 + i + 3 = 5 + i(用了 i^2 = -1)。

-3i^2 这一项变成 +3,增大了实部。