複數為什麼不用向量代替?

時間 2021-05-29 23:33:28

1樓:

問題題目本身已經蘊含了答案:

複數是數,有大小(模),但沒有方向;

向量除了大小還有方向;

前者是代數集合,後者是向量空間;複數的實虛軸表示方法只是剛好和二維向量看上去有點像而已,復平面之於複數相當於數軸之於實數,是為了描述複數在集合中的位置,這與描述二維向量的歐式空間有著本質的不同;

如果非要把複數和二維向量對比,就會發現:

向量的旋轉和拉伸(線性變換)是通過兩個向量的加法實現,兩個向量的乘法(點積、叉積)都無法實現向量的旋轉,而且點積運算對向量空間不閉合(兩個向量的點積變成了標量),還要定義乙個內積空間來描述。複數域中的任何運算都是封閉的,而且兩個複數做代數乘,可以方便的實現旋轉和拉伸效果。

2樓:Alepha E

難道只有我覺得能夠用矩陣(matrix)來表示會更好嗎????(並不是說向量不可以)

即 (用線性刻畫的方法來看)

首先來宣告我乙個觀點(略微廢話,下面兩段可以忽略):像向量、矩陣,還是什麼加減乘除、集合、還是blabla。。。以上都是一種表示(presentation)

(貼我乙個回答:

矩陣乘法的本質是什麼?

什麼意思?就是說,向量、矩陣,它可以作為一種很好的表示來表達一些具有線性性質的抽象物件。(像又比如代數中,群、環、域、格、代數都是集合,但是在集合上的賦予的性質不一樣所以就表現出不同的性質,正所謂:

江湖本無路,有了腿才有了路;數學本是集合,有了結構便有了代數~)

所以在考慮這種表示的時候,還是需要考慮「向量」之間應該賦予怎樣的運算

譬如對於複數的四則運算:

當然,對於常規的向量定義:線性加減、數乘、向量積、外積、張量積之類的,那肯定就對第三第四條不滿足,若是額外新增定義, 以及其逆運算 那肯定就滿足了唄。。。。

但這樣明顯就冗餘了。因為額外需要新增很多定義。

咱們要想著:盡可能用現成的東西去表達所了解的事物

就會發現用矩陣 來表示(且計算為常規的矩陣計算,不需要額外新增定義),能發現(對於加減法顯然,所以就不證明了,就來寫寫乘除法的過程)

譬如第三條:

對於第四條,首先我就不計算22矩陣的逆是什麼樣子了

於是乎,對於第四條顯然就有

同樣,對於複數的,可以算其行列式(determinant)。對於共軛,就令斜對角元素全部乘-1即可。

咱們並看不到真正的複數長什麼樣子,但是又發現,複數卻可以由兩個「自由量」所決定。所以,乾脆就將其視為兩條「實」線所交織而成的 再對區域性加上個對映 。

陸藝:復變隨記(四) 黎曼曲面背景

如果非要用線性來表示,我覺得矩陣+矩陣運算(結構)是比較好的表達方式

首先,復平面上的乙個點

可以用極座標來表示成 先從正規的向量來看(落在單位元上的點),點與點之間的作用正好滿足旋轉變換的運算,因為 這時,考慮旋轉變換 正好可以用來表示模長為1的複數。對於其他的複數,無非就是乘上的「長度」

3樓:morry

簡單說,複數只和平面向量在幾何上可以等價。三維向量如何用複數表示?以複數做為變數的函式能表示兩個平面中,點與點的對應。向量對此,也無能為力。

4樓:cvgmt

複數域可以看成二維空間加上乙個有旋轉含義的 i抽象地說,複數域是二維空間加上覆結構。

複數就是帶上那種特定乘法的向量。想想我們當初是如何嚴格定義複數的。

下面乙個匿名使用者的回答是典型的民科,大家小心。

5樓:呆萌蠢

二維向量(a,b)代表的y=bx/a這個函式複數(a,b)那僅僅是個數

複數域的函式,是乙個平面到乙個平面的對映

這能一樣?

再具體一點

R^n和R^2n能是乙個空間?

6樓:隱泉火狐

其實向量這個,複數可以視為實數R上的乙個線性空間,此時複數就叫做乙個向量。。。。。

嗚,不過答主的意思估計是複數和通常所說平面向量之間有什麼區別。對於這個問題,前面答主說的很好了,就是結構上有點區別。比如向量是沒有除法之類的。

但是還是想囉嗦幾句,可以這麼說,複數的表示是不唯一的,(比如可以用a+b i,或者復平面上的點,或者乙個二元實數對,etc)復數的幾何意義只是人為的主觀解釋,也不具有唯一性。(關於數學知識的主觀性和唯一性,姑且再講的多一點),複數可以用復平面這個幾何模型來描述,同時也可以用乙個球面來描述。但是要注意的是!

復平面和球面並不是完全等價的!平面是乙個歐式平面幾何,而球面是乙個球面幾何!在通俗的說,就是球面和平面表示最簡單的區別就是會多出乙個無窮遠點!

歷史上,非歐幾何的發現導致了多種幾何學並存的局面。這完全改變了人們對數學的看法 。歷史上,複數因為沒有實際意義而不被廣泛接受。

因為那個時候人們仍然覺得數學是對的意義在於對現實世界的解釋。但歐式幾何在牛頓力學中的應用,黎曼幾何在愛因斯坦廣相的應用,使得對同乙個客觀空間而提出的不同幾何理論都被證明是有用的 。數學知識的整理性從此破滅 。

幾何也不再是絕對可靠的知識。人們開始認識到,數學終歸還是人類主觀思想的產物,數學知識的正誤只能通過邏輯來判斷。而不是現實意義。

回到正題,把複數視為平面向量只是一種用幾何化方法去理解而已,它賦予了複數直觀的幾何意義。這只是從乙個不同的角度去刻畫乙個數學物件。但是同時我們要理解到,平面向量並不能完全的刻畫出複數的全部性質,而且複數也還有其他的各種幾何化方法(事實上,用球面比平面更合理,因為球面可以補完無窮遠點那個平面上沒有的元素)。

所以,只能說,複數的部分性質可以被平面向量刻畫,但是複數還有很多其他的性質,無法被描述,所以不能被平面向量代替。歸根結底,用平面向量來描述複數只是乙個幾何化的解釋而已,是主觀的,不唯一的,既然不唯一,那當然並不能代替複數本身。

7樓:極北

因為集合的結構才是最重要的東西呀,我可以用任意一種東西來表示集合裡的元素,但是元素要滿足我給定的條件以及涉及的對映。

複數和二元向量在加減法的定義上是可以等價的,但是複數乘法卻不等價於向量點乘,而且向量沒有除法。

當然我們通常會選擇形象直觀一些的表示方法,之所以我們用向量來表示,就是因為在加減法時的等價性。如果我們不要點乘了,再在二維向量上定義乘法(a,b)*(c,d)=(ac-bd,ad+bc)同理除法,那麼複數空間與這個新的向量空間就一樣了。

8樓:塵月

因為各種結構不完全一樣。

中學時候喜歡把這倆混在一起談,因為那時候沒有涉及更深刻的性質。複數域和二維歐式空間之間確實存在一一對應,但這只能說明它倆等勢而已。

比如二維向量就沒有除法,如果你非要模仿複數除法的定義給出乙個向量的除法,那為啥不用複數呢。

再比如了,n維歐式空間裡的線性結構、拓撲結構在多少維都差不多。

而複數域作為乙個域,它的很多性質在維數上是沒法做推廣的。比如四元數體是沒有交換律的,八維的時候要定義可除代數就要捨棄結合律,再往上就沒有可除代數了。

簡單來說就像一對雙胞胎。

小時候長得很像,大家都覺得他們是同乙個模子裡刻出來的,還能做到相互冒名頂替。但等長大了,他們去做的是不同領域的工作。他們的老闆要考察他們的工作能力的時候,這倆就天差地遠了。

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