Ubicación de un número complejo en el plano complejo
Resumen inicial
Un número complejo $z = a + bi$ se representa en el plano complejo de Argand-Gauss mediante su punto afijo $P(a, b)$ o como un vector posición que va desde el origen $(0,0)$ hasta $(a,b)$.
Explicación en palabras simples
El plano complejo (o plano de Argand-Gauss) es similar al plano cartesiano tradicional:
- El eje horizontal es el Eje Real (donde se ubica $a = \operatorname{Re}(z)$).
- El eje vertical es el Eje Imaginario (donde se ubica $b = \operatorname{Im}(z)$).
- El punto que representa al número complejo se llama afijo: $P(a, b)$.
- Cuadrantes:
- I: $a > 0, b > 0$
- II: $a < 0, b > 0$
- III: $a < 0, b < 0$
- IV: $a > 0, b < 0$
Explicación formal
El plano complejo de Argand-Gauss es una representación geométrica bidimensional donde se establece una biyección entre $\mathbb{C}$ y los puntos del plano $\mathbb{R}^2$:
$$z = a + bi \longleftrightarrow P(a, b) \in \mathbb{R}^2$$
Elementos Geométricos:
1. Afijo: Punto geométrico $P(a, b)$.
2. Vector Posición: Vector $\vec{v} = \langle a, b \rangle$ con origen en $(0, 0)$ y extremo en $P$.
3. Eje Real (Re): Recta $y = 0$ que contiene a todos los números reales ($z = a + 0i$).
4. Eje Imaginario (Im): Recta $x = 0$ que contiene a los números imaginarios puros ($z = 0 + bi$).
La alternativa correcta es 'II Cuadrante (parte real negativa y parte imaginaria positiva)'.
Definiciones clave
- Plano de Argand-Gauss: Sistema coordenado bidimensional con eje horizontal Real y vertical Imaginario.
- Afijo ($P(a, b)$): Punto en el plano que representa al número complejo.
- Vector posición: Segmento orientado desde el origen hasta el afijo.
Propiedades y relaciones importantes
- Suma como regla del paralelogramo: La suma $z_1 + z_2$ corresponde a la suma vectorial en el plano.
- Módulo como longitud: La longitud del vector posición es exactamente el módulo $|z| = \sqrt{a^2 + b^2}$.
Ejemplo guiado
Determine el cuadrante del plano donde se ubica $z_1 = -5 - 2i$ e identifique la posición de $z_2 = 4$ y $z_3 = -3i$.
- Paso 1: Para $z_1 = -5 - 2i$: $\operatorname{Re}(z_1) = -5 < 0$ (izquierda) e $\operatorname{Im}(z_1) = -2 < 0$ (abajo).
- Paso 2: Ambos signos negativos sitúan el afijo $P(-5, -2)$ en el **III Cuadrante**.
- Paso 3: Para $z_2 = 4 = (4, 0)$: Se ubica sobre el **Eje Real positivo**.
- Paso 4: Para $z_3 = -3i = (0, -3)$: Se ubica sobre el **Eje Imaginario negativo**.
La alternativa correcta es 'Sobre el eje imaginario negativo (eje vertical inferior)'.
Procedimiento
- Paso 1: Identificar las coordenadas $(a, b) = (\operatorname{Re}(z), \operatorname{Im}(z))$.
- Paso 2: Ubicar $a$ sobre el eje horizontal Real y $b$ sobre el eje vertical Imaginario.
- Paso 3: Trazar el punto afijo $P(a, b)$ y el vector desde el origen $(0,0)$ si se requiere.
Errores frecuentes y cómo corregirlos
- Error 1: Invertir los ejes (ubicar la parte real en el eje vertical). Cómo corregirlo: El eje horizontal es SIEMPRE el Real y el eje vertical es SIEMPRE el Imaginario.
- Error 2: Ubicar números imaginarios puros fuera del eje vertical. Cómo corregirlo: Si $a = 0$, el punto está exactamente sobre el eje imaginario ($Y$).
Ejemplos
Responde los siguientes ejercicios para poner a prueba lo que acabas de aprender.
- $a = 7 > 0$ (derecha) y $b = -9 < 0$ (abajo) $\implies$ IV Cuadrante.
- Como $b = 0$, su afijo $(-8, 0)$ está sobre el eje horizontal.
- Sí, por definición de geometría analítica compleja.
- Sí, $|0| = \sqrt{0^2 + 0^2} = 0$.
Ejemplos Verdadero/Falso
Decide si cada afirmación es verdadera o falsa antes de ver la explicación.
Esta afirmación es correcta.
Esta afirmación es correcta.
Esta afirmación describe un error frecuente: es incorrecta.
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Esta afirmación describe un error frecuente: es incorrecta.
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Al terminar debes poder
Representar y ubicar números complejos en el plano de Argand-Gauss.
Graficando el afijo $P(a, b)$ sobre el eje horizontal Real y el eje vertical Imaginario, y determinando el cuadrante o eje correspondiente.