8 Komplexe Zahlen

8.2 Rechenregeln der komplexen Zahlen

8.2.1 Abelsche Gruppe der Addition

Die komplexen Zahlen bilden wie die reellen eine abelsche Gruppe der Addition: Wenn math formula und math formula zwei komplexe Zahlen sind, dann ist ihre Summe:

Summe: math formula,
d.h. math formula und math formula.


Die Veranschaulichung in der Gauß-Ebene erfolgt am besten mit Hilfe des kartesischen Koordinatensystems: Der "Zeiger" der Summe ist das, was die Physiker aus dem Kräfteparallelogramm als resultierende Kraft kennen, wie im nächsten Bild zu sehen:

math formula
Bild 8.4: Addition komplexer Zahlen

Die Gruppengesetze ergeben sich einfach aus den entsprechenden Relationen der reellen Zahlen für Real- und Imaginärteil.

Einschub: Gruppengesetze


Dem eindeutig bestimmten Negativen math formula zu jeder komplexen Zahl math formula entspricht in der Gaußschen Zahlenebene der am Ursprung gespiegelte Punkt (oder Zeiger). Damit wird die Subtraktion der komplexen Zahlen möglich, wie von den reellen gewohnt: Die Differenz math formula löst die Gleichung math formula eindeutig.

math formula
Bild 8.5: Subtraktion komplexer Zahlen

Der Betrag der Differenz math formula ist der Abstand der beiden entsprechenden Punkte bzw. der Spitzen der entsprechenden Zeiger in der Ebene.

Insbesondere gilt die Dreiecksungleichung: math formula.

Einschub: Dreiecksungleichung


Für die komplexen Zahlen selbst gibt es keine Ungleichungen mehr. Man kann offenbar für zwei beliebige komplexe Zahlen nicht mehr entscheiden, welche von ihnen die größere ist. Das ist der wichtige Unterschied zu den auf der Zahlengeraden angeordneten reellen Zahlen und der Preis, den wir für die Erweiterung zahlen mußten. Es gibt allerdings noch einen "Rest von Ordnung", nämlich aus math formula folgt immer noch math formula.

Das komplex Konjugierte einer Summe ist die Summe der konjugierten Summanden:

math formula


Der Stern kann also in die Klammer hineingezogen werden.

Aus der Summe bzw. Differenz einer komplexen Zahl und ihrer komplex Konjugierten erhält man leicht den Real- bzw. Imaginärteil:

math formula bzw. math formula


Die komplex Konjugierte math formula gestattet uns so auch die Umkehrung der Euler-Formel:

math formula und math formula.