複素数の四則計算のやり方

2 つの複素数 a + bi と c + di を足す・引く・掛ける・割るのいずれかで計算します。掛けるときは i² = −1 を使って整理し、割るときは分母の共役 c − di を分母と分子に掛けて、分母を実数にしてから割ります。

複素数 a+bia + bi と c+dic + di を足す、引く、掛ける、割るのいずれかで計算します。ii は 2 乗すると −1-1 になる数です。

足し算と引き算は、実部どうし、虚部どうしを足し引きするだけです。掛け算は展開して i2=−1i^2 = -1 で整理します。

(a+bi)(c+di)=(ac−bd)+(ad+bc)i(a + bi)(c + di) = (ac - bd) + (ad + bc)i

割り算は分母の共役 c−dic - di を、分母と分子の両方に掛けます。分母が c2+d2c^2 + d^2 という実数になり、あとは実数で割るだけになります。

a+bic+di=(ac+bd)+(bc−ad)ic2+d2\dfrac{a + bi}{c + di} = \dfrac{(ac + bd) + (bc - ad)i}{c^2 + d^2}

例

(3+4i)(1−2i)(3 + 4i)(1 - 2i) を計算します。実部は 3×1−4×(−2)=113 \times 1 - 4 \times (-2) = 11、虚部は 3×(−2)+4×1=−23 \times (-2) + 4 \times 1 = -2 なので、答えは 11−2i11 - 2i です。展開しても 3−6i+4i−8i2=3−2i+8=11−2i3 - 6i + 4i - 8i^2 = 3 - 2i + 8 = 11 - 2i と一致します。絶対値は 121+4=125\sqrt{121 + 4} = \sqrt{125} で約 11.18 です。

なぜ共役を掛けるのか

(c+di)(c−di)=c2−(di)2=c2+d2(c + di)(c - di) = c^2 - (di)^2 = c^2 + d^2 となり、ii が消えます。分母から ii を追い出すためで、2\sqrt{2} の入った分母を有理化するのと同じ考え方です。

注意

cc と dd が両方 0 のときは 0 で割ることになるので、計算できません。