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Mathematik-Online-Kurs: Vorkurs Mathematik - Grundlagen - Komplexe Zahlen

Eigenschaften des Betrags komplexer Zahlen


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Der Betrag einer komplexen Zahl $ z=x+\mathrm{i}y$ ist als

$\displaystyle \vert z\vert = \sqrt{x^2 + y^2} = \sqrt{z\bar z}
$

definiert. Für $ z\in\mathbb{R}$ ist diese Definition konsistent mit der Definition der Betragsfunktion für reelle Zahlen und besitzt analoge Eigenschaften.
(Autoren: Höllig/Kimmerle)

Die Positivität der Betragsfunktion ist offensichtlich und die Multiplikativität läßt sich mit Hilfe der Definition leicht nachrechnen.

Zum Beweis der Dreiecksungleichung quadriert man die Ungleichungskette und erhält nach Subtraktion von $ \vert z_1\vert^2 + \vert z_2\vert^2$

$\displaystyle -2\vert z_1\vert\vert z_2\vert \leq z_1 \bar z_2 + \bar z_1 z_2
\leq 2\vert z_1\vert\vert z_2\vert
\,.
$

Diese Ungleichungen sind äquivalent zu

$\displaystyle \mathrm{Re}(z_1 \bar z_2) \le \vert z_1\vert\vert z_2\vert
$

bzw. zu

$\displaystyle x_1x_2 + y_1y_2 \le
\sqrt{x_1^2+y_1^2} \sqrt{x_2^2+y_2^2}
\,.
$

Erneutes Quadrieren führt schließlich auf die Ungleichung

$\displaystyle 2x_1x_2y_1y_2 \leq x_1^2y_2^2 + x_2^2y_1^2
\,,
$

welche aufgrund der Nichtnegativität von $ (x_1y_2-x_2y_1)^2$ richtig ist.


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  automatisch erstellt am 23.10.2009