يمكن أن يمثل عدد عقدي على شكل زوج من الأعداد الحقيقية (a, b) مكونا بذلك متجهة على مخطط يسمى مخطط أرغند، ممثلا المستوى العقدي. "Re" هو محور الأعداد الحقيقية، "Im" هو محور الأعداد التخيلية، و i هو الوحدة التخيلية والتي تحقق i2 = −1.
العدد المُرَكَّب[1][2] أو العدد العُقَديّ[3] أو العدد العُقْديّ[4] (بالإنجليزية: Complex number) هو أي عدد يكتب على الصورة حيث و عددان حقيقيان و عدد تخيلي مربعه يساوي 1- (أي أن ) ويسمى وحدة تخيلية. ويسمى العدد الحقيقي بالجزء الحقيقي، والعدد الحقيقي بالجزء التخيلي. فمثلا، 3+2i هو عدد مركب، فيه 3 هو الجزء الحقيقي و 2 هو الجزء التخيلي.
و عندما يكون "" (أي الجزء التخيلي) مساويا ل 0، فإن قيمة العدد المركب تساوي قيمة الجزء الحقيقي "" فقط، ويسمي العدد عددا حقيقيـا صرفا. وعندما يكون "" (أي الجزء الحقيقي) مساويا ل 0، يكون العدد تخيليـا صرفـا.
من الممكن إجراء العمليات الحسابية العادية على الأعداد المركبة كالجمع والطرح والضرب والقسمة بطريقة تماثل الأعداد الحقيقية مع بعض الاختلافات خاصة في عملية القسمة. ولكنها أيضـا تتمتع بخصائص أخرى تمكنها من حل كافة المعادلات الجبرية العادية التي يصعب حلها باستخدام الأعداد الحقيقية فقط.
عندما وجد الرياضيون أن المعادلة () مستحيلة الحل في مجموعة الأعداد الحقيقية كان لا بد من وضع حل لها. لذلك تمّ إيجاد عدد جديد هو العدد التخيليi. وتعريف العدد i هو الجذر التربيعي للعدد 1-.
وهنا يكمن التعقيد. فمن المعلوم أنه ليس للعدد 1- جذر تربيعي، ولكن هذا في الأعداد الحقيقية. فكما أنه لا وجود للعدد 5- في الأعداد الطبيعية ولكنه موجود في الأعداد الصحيحة (والحال نفسه بالنسبة للعدد ) فالرياضيات هي علم وضعه البشر ولهم الحق في تطويره وتجديده وفق قواعد واضحة تخضع للمنطق الرياضي ولا تنافي المبادئ الرياضية والموضوعات والبديهيات في علم الرياضيات.
نظرة شاملة
تمنح الأعداد العقدية حلولا لبعض الأنواع من المعادلات التي لا تقبل أية حلول في مجموعة الأعداد الحقيقية : المعادلة
لا تقبل أي حل حقيقي لأن مربع عدد حقيقي إما يساوي الصفر أو هو موجب. الأعداد المركبة تمنح حلاً لهذه المعضلة. الفكرة هي تمديد الأعداد الحقيقية بالوحدة التخيلية i حيث , مما يمكن من إيجاد حل للمعادلة السابقة. في هذه المعادلة الحل هو −1 ± 3i. هكذا، ليس فقط تصبح جميع المعادلات التربيعية ذات المتغير الواحد قابلة للحلحلة، بل أيضا، تصبح جميع المعادلات الحدودية ذات المتغير الواحد قابلة للحلحلة باستعمال الأعداد العقدية.
تعريف
بيان للمستوى العقدي. الجزء الحقيقي لعدد مركب z = x + iy هو x, وجزءه التخيلي هو y.
عدد مركب هو عدد يُكتب على الشكل التالي :
حيث a و b عددان حقيقيان و i هي الوحدة التخيلية, وتحقق i2 = −1. على سبيل المثال، هو عدد عقدي. عادة، يُشار إلى العدد العقدي ب a وإلى العدد العقدي ب . بالإضافة إلى ذلك، عندما يكون الجزء التخيلي سالبا، يكتب العدد العقدي على شكل حيث b موجب بدلا من . على سبيل المثال، يُكتب بدلا من .
العدد الحقيقي a الذي يظهر في تعريف العدد العقدي z = a+ bi يسمى الجزء الحقيقي ل z، بينما يسمى b الجزء التخيلي ل z. هكذا، الجزء التخيلي لعدد عقدي ما، هو عدد حقيقي (لا يتضمن الوحدة التخيلية) : الجزء التخيلي ل z هو b وليس bi. يُرمز للجزء الحقيقي ب (Re(z أو (ℜ(z, ويُرمز إلى الجزء التخيلي ب (Im(z أو (ℑ(z. على سبيل المثال،,
أحيانـًا، يُكتب العدد المركب z على الصورة z = a + bj (خصوصـًا في مجال الهندسة الكهربية، وذلك باستخدام الرمز "j" بدلا من "i"، لأن "i" هو رمز التيار الكهربي)
رُسم عدد عقدي على شكل نقطة (باللون الأحمر) وعلى شكل متجهة (باللون الأزرق) في رسم أرغند البياني؛ التعبير المستطيلي للنقطة.
يمكن أن يُنظر إلى عدد عقدي على أنه نقطة أو متجه ينطلق من أصل المَعلم في نظام إحداثيات ديكارتي ثنائي الأبعاد يسمى المستوى العقدي أو رسم أرغند البياني, المسمى هكذا نسبة إلى جون روبرت أرغند. عادة ما يُرسم الجزء الحقيقي لعدد عقدي على المحور الأفقي بينما يُرسم جزؤه التخيلي على المحور العمودي.
الجذور المكعبة الثلاثة ل 1-، اثنان منها أعداد مركبة
العمليات الأساسية
نفس العمليات والقواعد الحسابية في الأعداد الحقيقة يمكن تطبيقها على الأعداد المركبة. باستعمال تجميعية الجمع وتوزيعية الضرب نحصل على ما يلي:
مرافق عدد مركب
مرافق العدد المركب هو العدد المركب . يُرمز لمرافق العدد المركب بالرمز . هندسيا، هو انعكاس حول محور الأعداد الحقيقية. هكذا محاولة الحصول على مرافق مرافق عدد مركب ما تعطي العدد ذاته : .
يمكن أن يستخلص الجزءان الحقيقي والتخيلي انطلاقا من مرافق عدد مركب ما، كما تبين المعادلتان التاليتان :
بالإضافة إلى ذلك، فإن عددا مركبا ما حقيقيٌ إذا وفقط إذا كان مساويا لمرافقه.
البحث عن المرافق يتوزع على العمليات الحسابية الاعتيادية كما تبين المعادلات التالية:
أي أن مرافق مجموع عددين مركبين هو مجموع مرافق كل من حدي المجموع.
أي أن مرافق حاصل ضرب عددين مركبين هو حاصل ضرب المرافقين لهذين العددين.
أي أن مرافق حاصل قسمة عددين مركبين هو حاصل قسمة المرافقين لهذين العددين.
الشكل الجبري للأعداد المركبة هو لذا فكل عدد مركب هو زوج مرتب في محور الأعداد، وكل زوج كهذا يمكن حساب إحداثياته بواسطة الزاوية المتكونة من التقاء محور مع الخط المستقيم الخارج من نقطة الأصل ويمر في الزوج , وأيضا بواسطة طول الخط المحصور بين و- . هذه الإمكانية تسمح بصياغة العدد المركب بالشكل التالي :
حيث:
التمثيل الأسي
يكتب العدد على شكل
حيث:
الخصائص
حلول المعادلات الحدودية
ليكن a0, …, an أعدادا مركبة (تسمى معاملات). للمعادلة
حل واحد على الأقل z، إذا افتُرض أنه على الأقل أحد الأعداد ذات الدرجات الأعلى، a1, …, an غير مساو للصفر. هذا هو نص المبرهنة الأساسية في الجبر. لهذا السبب، يُقال عن المجموعة C أنها حقل مغلق جبريا. هذه الخاصية ليست متوفرة في حقل الأعداد الجذرية Q (ليس لمتعددة الحدود x2 − 2من جذر كسري بما أن حلها هو √2 و هو عدد غير كسري). مجموعة الأعداد الحقيقية R لا تمتلك هي أيضا هذه الخاصية (ليس لمتعددة الحدود x2 + aمن جذر حقيقي عندما يكون a موجبا قطعا).
حيث a و b عددان عقديان. يكون هذا التحويل كامل الشكل إذا وفقط إذا كان b مساويا للصفر.
لحق نقطة ولحق متجهة
تمثيل هندسي لعدد مركب
المستوى منسوب لمعلم متعامد، متجانس (ممنظم) ، التطبيق الذي يربط كل عدد مركب جزؤه الحقيقي a وجزؤه التخيلي b بالنقطة M التي زوج احداثياتها
من ، هو تطبيق تقابلي والعدد المركب يسمى 'لحق' النقطة M ويرمز له بالرمز
التطبيق الذي يربط كل عدد مركب جزؤه الحقيقي a وجزؤه التخيلي b بالمتجهة من التي أفصولها a وأرتوبها b، هو تطبيق تقابلي والعدد المركب يسمى 'لحق' المتجهة .
لكل معادلة حدودية غير ثابتة وذات معاملات مركبة، كما سبق ذكر ذلك، حل في C. هذه المسألة تبقى صحيحة حتى إذا كانت هؤلاء المعاملات أعدادا كسرية. جذور هذه المعادلات تسمى أعداد جبرية. تشكل الأعداد الجبرية موضوع دراسة أساسي في النظرية الجبرية للأعداد.