1. Módulo de un Número Complejo

Módulo de un Número Complejo

Repaso: Representación Gráfica

Recordemos que un número complejo z = a + bi se puede representar como un punto (a, b) en el plano complejo, o como un vector desde el origen hasta ese punto.

Definición Geométrica del Módulo

El *módulo* de un número complejo, denotado por |z|, es la *distancia* desde el origen (0, 0) hasta el punto (a, b) que representa al número complejo en el plano.

(En Moodle, aquí insertarías una imagen del plano complejo, mostrando un número complejo z = a + bi como un punto, y el segmento desde el origen hasta ese punto, etiquetado como |z|).

Definición Algebraica del Módulo

Usando el Teorema de Pitágoras en el triángulo rectángulo formado por la parte real, la parte imaginaria y el módulo (ver la imagen), podemos obtener una fórmula para calcular el módulo:

\[ |z| = |a + bi| = \sqrt{a^2 + b^2} \]

Importante:

  • El módulo de un número complejo es siempre un número real *no negativo*.
  • El módulo representa una *distancia*, por lo que nunca puede ser negativo.
  • El módulo de un número complejo *real* es simplemente su valor absoluto.

Ejemplo 1: Calcula el módulo de z = 3 + 4i

\[ |z| = |3 + 4i| = \sqrt{3^2 + 4^2} = \sqrt{9 + 16} = \sqrt{25} = 5 \]

Ejemplo 2: Calcula el módulo de z = -2 - i

\[ |z| = |-2 - i| = \sqrt{(-2)^2 + (-1)^2} = \sqrt{4 + 1} = \sqrt{5} \]

Ejemplo 3: Calcula el módulo de z = 5i

\[ |z| = |5i| = |0 + 5i| = \sqrt{0^2 + 5^2} = \sqrt{25} = 5 \]

Ejemplo 4: Calcula el módulo de z = -3

\[ |z| = |-3| = |-3 + 0i| = \sqrt{(-3)^2 + 0^2} = \sqrt{9} = 3 \]

Ejercicios

Ejercicio 1: Calcula el módulo de los siguientes números complejos:

  1. \( z = 1 + i \)
  2. \( z = -3 + 4i \)
  3. \( z = 2 - 2i \)
  4. \( z = -5i \)
  5. \( z = 7 \)
  6. \( z = \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{3}}{2}i \)

Ejercicio 2: Representa gráficamente en el plano complejo los números del Ejercicio 1, y verifica (visualmente) que la distancia desde el origen hasta cada punto coincide con el módulo que calculaste.

Ejercicio 3: Si \( |z| = 5 \), ¿qué figura geométrica describen todos los posibles valores de *z* en el plano complejo?

Ejercicio 4: Encuentra todos los números complejos *z* tales que \( |z| = 1 \) y Re(z) = 0. (Pista: piensa en la representación gráfica).

Ejercicio 5: Si \( z = a + bi \), expresa \( |z|^2 \) en términos de *a* y *b*.

Ejercicio 6: Si z = a + bi y \( \bar{z} \) es su conjugado, demuestra que \( z \cdot \bar{z} = |z|^2 \).

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