Problema resuelto al detalle
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Multiplicando 3 + 2i por su conjugado para demostrar un producto 5 pasos
Multiplique 3 + 2i por su conjugado y, a continuación, convierta el resultado en una demostración de que el producto de dos sumas de dos cuadrados es también una suma de dos cuadrados. Se trata de Multiplicar con z₁ = 3 + 2i y z₂ = 3 − 2i.
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Los dos términos cruzados son iguales y opuestos, por lo que se anulan. Lo que queda es el −b²i², que cambia de signo y pasa a sumar en lugar de restar; así, un par conjugado siempre da al multiplicarse un número real, y dicho número se obtiene elevando al cuadrado.
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Ese número real ya tiene un nombre. El módulo es la distancia al origen, de modo que |z|² es a² + b² por Pitágoras, y el 3,606 del panel es √13 redondeado al alza en el tercer decimal.
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Consideremos ahora el producto general de dos números complejos, donde i² = −1 pasa un término al otro lado para unirse a la parte real. Aquí todavía no aparece ningún módulo.
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Apliquemos el paso 1 a ese producto. Un segundo par de términos cruzados, −2abcd y +2abcd, se anula en el desarrollo, y los cuatro términos que sobreviven se factorizan en dos paréntesis. Cada letra es un entero si así se desea, y nada en la última línea menciona i.
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Así pues, un par de parejas de enteros produce una tercera. 3 + 2i lleva asociado el 13 y 1 + 2i lleva asociado el 5; su producto lleva asociado el 65. Conjugar el segundo factor lo refleja respecto al eje real y proporciona un par diferente con la misma suma.
Respuesta
El panel muestra el producto conjugado como 13 y el módulo como 3,606, y 3,606² = 13,003 se debe al redondeo y no a un desacuerdo. Lo que merece la pena conservar es que la identidad sobrevive tras borrar los números complejos: (a² + b²)(c² + d²) = (ac − bd)² + (ad + bc)² es un enunciado sobre cuatro enteros en el que ya no queda ninguna i. Diofanto dejó constancia de este mismo número en el siglo III —observó que 65 se descompone como 1 + 64 y como 16 + 49 porque es 13 × 5 y cada factor es a su vez una suma de dos cuadrados— unos trece siglos antes de que Cardano escribiera por primera vez la raíz cuadrada de un número negativo. Dos factores primos, dos representaciones: el 13 por sí solo únicamente tiene 9 + 4, y el 5 por sí solo únicamente tiene 1 + 4. La multiplicación compleja es la máquina que fabrica la segunda representación, y el conjugado es la palanca que conmuta entre ambas.
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Ruta de aprendizaje
Más allá de la cuadrática
Referencias (1)
- Insight block 3 — the cubic that made imaginary numbers unavoidable: G. Cardano, Artis Magnae, sive de Regulis Algebraicis. Nuremberg, 1545, chapter XXXVII. R. Bombelli, L'Algebra, Book I. Bologna, 1572 — where the "impossible" quantities are shown to cancel and leave the real roots.