1 – i 的平方等于多少? 让我们用几种不同的方式来揭开这个谜底。
直接计算:
首先,最直接的方法就是按照平方的定义来展开:
(1 – i)² = (1 – i) * (1 – i)
接下来,使用分配律(也就是大家熟悉的“乘法公式”)展开:
(1 – i) * (1 – i) = 1 * 1 + 1 * (-i) + (-i) * 1 + (-i) * (-i)
简化一下:
= 1 – i – i + i²
别忘了 i² 的定义! i 是虚数单位,其定义是 i² = -1。 代入这个值:
= 1 – i – i – 1
现在合并同类项:
= (1 – 1) + (-i – i)
= 0 – 2i
= -2i
因此,(1 – i)² = -2i
另一种角度:二项式定理
二项式定理告诉我们 (a + b)² = a² + 2ab + b²。 在这个问题中,a = 1, b = -i。 代入:
(1 – i)² = 1² + 2 * 1 * (-i) + (-i)²
= 1 – 2i + i²
再次利用 i² = -1:
= 1 – 2i – 1
= -2i
殊途同归,答案依然是 -2i。
几何解释 (非必需,但能加深理解):
虽然并非直接解答问题,但理解复数平面能更深刻地理解答案。 复数 1 – i 在复数平面上对应于点 (1, -1)。 当我们将一个复数平方时,它的模(到原点的距离)会平方,它的辐角(与正实轴的夹角)会乘以 2。
- 1 – i 的模是 √(1² + (-1)²) = √2
- 1 – i 的辐角是 -π/4 (或者 7π/4,取决于你如何定义)。
那么 (1 – i)² 的模是 (√2)² = 2, 辐角是 2 * (-π/4) = -π/2。 一个模为 2,辐角为 -π/2 的复数,对应于复数 -2i。
结论:
无论使用直接计算、二项式定理,还是从几何角度思考,我们都可以得出相同的结论:(1 – i)² = -2i 。