fix formatting for complex notes
[notes.git] / spec / complex.md
index d0b662566a18554c97db9ae06b0ad0824d42fc52..10eba3f554b4370b37316e9c0bf5d676ef158641 100755 (executable)
@@ -2,42 +2,33 @@
 
 ## Imaginary numbers
 
-$i^2 = -1$
-
-$\therefore i = \sqrt {-1}$
+$i^2 = -1 \quad \therefore i = \sqrt {-1}$
 
 ### Simplifying negative surds
 
-$\sqrt{-2} = \sqrt{-1 \times 2}$
-
-          $= \sqrt{2}i$
+$\sqrt{-2} = \sqrt{-1 \times 2}$  
+$= \sqrt{2}i$
 
 
 ## Complex numbers
 
 $\mathbb{C} = \{a+bi : a, b \in \mathbb{R} \}$
 
-General form: $z=a+bi$
-- $\operatorname{Re}(z) = a$
-- $\operatorname{Im}(z) = b$
+General form: $z=a+bi$  
+$\operatorname{Re}(z) = a, \quad \operatorname{Im}(z) = b$
 
 ### Addition
 
-If $z_1 = a+bi$ and $z_2=c+di$, then
-
-            $z_1+z_2 = (a+c)+(b+d)i$
+If $z_1 = a+bi$ and $z_2=c+di$, then  
+$z_1+z_2 = (a+c)+(b+d)i$
 
 ### Subtraction
 
-If $z_1=a+bi$ and $z_2=c+di$, then
-
-           $z_1−z_2=(a−c)+(b−d)i$
+If $z_1=a+bi$ and $z_2=c+di$, then $z_1−z_2=(a−c)+(b−d)i$
 
 ### Multiplication by a real constant
 
-If $z=a+bi$ and $k \in \mathbb{R}$, then
-
-           $kz=ka+kbi$
+If $z=a+bi$ and $k \in \mathbb{R}$, then $kz=ka+kbi$
 
 ### Powers of $i$
 $i^0=1$
@@ -48,24 +39,36 @@ $i^4=1$
 $\dots$
 
 Therefore..
+
 - $i^{4n} = 1$
 - $i^{4n+1} = i$
 - $i^{4n+2} = -1$
 - $i^{4n+3} = -i$
 
+Divide by 4 and take remainder.
+
 ### Multiplying complex expressions
 
-If $z_1 = a+bi$ and $z_2=c+di$, then
-           $z_1 \times z_2 = (ac-bd)+(ad+bc)i$
+If $z_1 = a+bi$ and $z_2=c+di$, then  
+$z_1 \times z_2 = (ac-bd)+(ad+bc)i$
 
 ### Conjugates
 
 If $z=a+bi$, conjugate of $z$ is $\overline{z} = a-bi$ (flipped operator)
 
-Also, $z \overline{z} = (a+bi)(a-bi) = a^2+b^2$
+Also, $z \overline{z} = (a+bi)(a-bi) = a^2+b^2 = |z|^2$
 
 - Multiplication and addition are associative
 
+#### Properties
+
+- $\overline{z_1 + z_2} = \overline{z_1} + \overline{z_2}$
+- $\overline{z_1 z_2} = \overline{z_1} \cdot \overline{z_2}$
+- $\overline{kz} = k \overline{z}, \text{ for } k \in \mathbb{R}$
+- $z \overline{z} = |z|^2$
+- $z + \overline{z} = 2 \operatorname{Re}(z)$
+
+
 ### Modulus
 
 Distance from origin.
@@ -73,6 +76,12 @@ $|{z}|=\sqrt{a^2+b^2}$
 
 $\therefore z \overline{z} = |z|^2$
 
+#### Properties
+
+- $|z_1 z_2| = |z_1| |z_2|$
+- $|{z_1 \over z_2}| = {|z_1| \over |z_2|}$
+- $|z_1 + z_2| \le |z_1 + |z_2|$
+
 ### Multiplicative inverse
 
 $z^{-1} = {1 \over z} = {{a-bi} \over {a^2+B^2}} = {\overline{z} \over {|z|^2}}$
@@ -96,8 +105,7 @@ ${z_1 \over z_2} = {{(a+bi)(c-di)} \over {c^2+d^2}}$
 
 To solve $z^2+a^2=0$ (sum of two squares):
 
-$z^2+a^2=z^2-(ai)^2$
-              $=(z+ai)(z-ai)$ 
+$z^2+a^2=z^2-(ai)^2=(z+ai)(z-ai)$
 
 ## Polar form
 
@@ -106,6 +114,7 @@ $z=r \operatorname{cis} \theta$
 $= r\operatorname{cos}\theta+r\operatorname{sin}\theta i$
 
 where
+
 - $z=a+bi$
 - $r$ is the distance from origin, given by Pythagoras ($r=\sqrt{x^2+y^2}$)
 - $\theta$ is the argument of $z$, CCW from origin