¿Para qué se usan los números imaginarios en el mundo real?

Los números imaginarios combinados con números reales forman números complejos. Estos últimos se utilizan en ingeniería eléctrica para las siguientes aplicaciones:

  • para describir circuitos de CA (corriente alterna), específicamente fasores [1],
  • para el procesamiento y la compresión de datos, p. ej. Transformada de Fourier [2],
  • para transformadas de Laplace [3], utilizadas en sistemas de control, entre otros campos.

Fasores
El voltaje de un circuito de CA (por ejemplo, el enchufe de la pared de su hogar) es sinusoidal y varía de positivo a negativo. Para describir con precisión esta sinusoide, el ingeniero debe indicar tanto su amplitud (altura máxima) como su fase (desplazamiento horizontal). Mediante la fórmula de Euler [4,5], las operaciones matemáticas difíciles en sinusoides (por ejemplo, agregar dos voltajes de CA, multiplicar sinusoides, diferenciar, etc.) se pueden convertir en operaciones simples en números complejos.

Transformada de Fourier
Con respecto al procesamiento de datos, considere específicamente el procesamiento de audio. En muchas aplicaciones, es muy útil determinar la intensidad de las bandas de frecuencia. Un ejemplo simple es un sintonizador, usado por músicos para determinar la entonación de su instrumento. Un sintonizador puede convertir la señal de audio de su micrófono a los componentes de frecuencia de la señal utilizando una Transformada de Fourier. Dada la fuerza de los componentes de frecuencia, el sintonizador puede indicar qué tan cerca está el músico de tocar un tono deseado (por ejemplo, A 440Hz).

[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Phasor
[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Fou…
[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Lap…
[4] ¿Cuál es la ecuación más hermosa?
[5] http://en.wikipedia.org/wiki/Eul…

Explicaré por qué los números imaginarios son de primordial importancia en el mundo laico.

Antes de llegar a los números imaginarios, nos preguntaremos qué son las matemáticas, qué números son y qué significa un número negativo.

Las matemáticas son una herramienta para describir el fenómeno de la vida real. Las personas de las cavernas solían dibujar líneas en las paredes para contar sus posesiones. Contar en sí mismo es un concepto inventado. Para simplificar, se inventaron números de conteo o números naturales.

Más tarde se inventó el cero. El concepto de la nada.

Otros números negativos fueron inventados. Si un granjero tenía cinco vacas = +5, vendía todas las vacas = 0. Luego toma prestada una vaca de su vecino = -1. Su intención principal era indicar un evento destacado de 2 en la vida, que eran opuestos:

  • Pérdida de beneficios
  • Exito fracaso
  • Arriba abajo
  • Llegada regreso
  • Izquierda derecha
  • Vida muerte
  • Frio caliente
  • X y X ‘
  • Bueno malo etc.

Se utilizan los símbolos + y -.

Este concepto era muy nuevo. Incluso Euler tuvo dificultades para comprender este concepto de números negativos. Negativo es el nuevo símbolo y:

Menos en menos dio más

Esto fue para representar que después de la contraparte opuesta, llegarás a la etapa inicial.

Se introdujo una línea numérica para entenderlo mejor.

Incluso Euler tuvo dificultades para comprender el concepto de números negativos.

El concepto de números imaginarios.

Se introdujo el nuevo símbolo iota. Y

i ^ 4 = + ve

Ahora había cuatro características para describir un evento +, i, -, -i.

Se introdujo un plano numérico para comprender mejor el concepto.

Cuando te mudaste de + ve a i,

yo -ve

-ve a -i

Y finalmente -i a + ve

Entonces, a diferencia del concepto negativo, la cuarta ronda coincidió con el primer símbolo.

Algunos ejemplos son: (Ver ejemplos no son análogos del sistema de números complejos, el sistema de números complejos es el análogo de estos eventos)

  • Este a norte, norte a oeste, oeste a sur, sur a este.
  • X a Y, Y a X ‘, X’ a Y ‘, Y’ a X
  • bebé a niño, niño a adolescente, adolescente a adulto, adulto tiene bebé.
  • Huevos a larva, larva a capullo, capullo a mariposa, mariposa a huevos.
  • Desayuno para el almuerzo, almuerzo para la cena, cena para dormir, dormir para el desayuno.
  • Año bisiesto (6 horas adicionales cada año para obtener 1 día adicional en el cuarto año).
  • 4 estaciones: primavera a verano, verano a otoño, otoño a invierno, invierno a primavera.
  • Clases de literas en la universidad para la fiesta, fiesta para el examen semestral, examen de semestre para la preparación de último minuto, preparación de último minuto para una nueva clase de universidad

No sé por qué lo confundimos:

  • Los números imaginarios no deben llamarse imaginarios, también los números “irracionales”. Representan el mundo real. En ese sentido, ¡las matemáticas enteras son imaginarias! Llámalos números iota.
  • Al igual que el signo -ve muestra la dirección opuesta en la recta numérica, sqrt de -1 muestra la perpendicularidad en el plano numérico. Establece que esto no se puede mostrar en 1D y que se necesita otra dimensión.
  • ¡Si nos hubieran enseñado al respecto en la guardería …! En lugar de la recta numérica, si hubiéramos aprendido el plano numérico, no encontraríamos extraños los números iota. Nuestra mente se ha acostumbrado mucho a dos números de símbolos. La mente de Euler también se había acostumbrado a los números de un símbolo.

De esta manera, puede inventar cualquier superconjunto del sistema de números para 6 eventos destacados (3D) u 8 eventos destacados (4D). Pero para la aceptación universal, debería poder demostrar matemáticamente por qué requiere otra dimensión. También debería tener algunas aplicaciones serias en ingeniería y ciencia. Al igual que los números iota ayudan a analizar las ondas 2D y el movimiento armónico.

Referencia:

Una guía visual e intuitiva de números imaginarios

Los números imaginarios, y los números complejos en general, no son más que combinaciones de escala y rotación (ver ¿Qué es una forma intuitiva de explicar los números imaginarios?). Por lo tanto, se utilizan (explícita o implícitamente) para modelar cualquier situación que implique estos conceptos. En otras palabras, en cualquier contexto en el que la aritmética de rotación (también conocida como “trigonometría”) sea relevante.

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