Calculadora de números complejos (suma, resta, multiplicación y división con pasos, conjugado, módulo y plano complejo)
Introduce las partes reales y las partes imaginarias de los dos números complejos z₁ = a + bi y z₂ = c + di, y elige la operación (+ − × ÷). La expresión de abajo está vinculada a los campos, así que también puedes editar los números directamente en ella.
Índice
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Qué puedes hacer en esta página
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¿Para qué sirve este cálculo?
-
Cómo usar
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Fórmulas y figuras
-
Símbolos y términos
-
Qué conviene saber de antemano
-
Cómo calcularlo con Excel
-
Cómo calcularlo con Hojas de cálculo de Google
-
Cómo calcularlo con Python
-
La fórmula en LaTeX y otras notaciones matemáticas (para copiar)
-
Cómo pedirle a ChatGPT que haga el cálculo
-
Las ventajas de DataChef
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Funciones relacionadas
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Todas las calculadoras de NumberChef
Qué puedes hacer en esta página
- Suma, resta, multiplica o divide dos números complejos \(z_1 = a+bi\) y \(z_2 = c+di\) al instante. Solo tienes que introducir las partes reales y las partes imaginarias y elegir la operación
- La respuesta aparece en la forma \(a+bi\) con las fracciones simplificadas (valores exactos), como \(\dfrac{11}{25} + \dfrac{2}{25}i\). En la división, los pasos muestran cómo multiplicar por el conjugado del denominador hace real el denominador. En la multiplicación, muestran el desarrollo y cómo se sustituye \(i^2\) por \(-1\)
- De regalo, también se muestran el conjugado \(\overline{z}\) y el módulo \(|z|\) del resultado. El módulo se da como valor exacto con el radical simplificado, como \(|3+4i| = 5\) o \(|1+i| = \sqrt{2}\)
- También puedes ver el resultado en el plano complejo (diagrama de Argand), que muestra de un vistazo dónde están \(z_1\), \(z_2\) y el resultado
- Las partes reales y las partes imaginarias pueden ser decimales, números negativos o fracciones como 3/4
¿Para qué sirve este cálculo?
La corriente alterna (CA) de un enchufe tiene una tensión y una intensidad que oscilan como ondas, y las distintas partes de un circuito desplazan el momento de la onda (la fase). En ingeniería eléctrica, el método habitual es reunir ese «tamaño» y ese «desfase» en un solo número complejo (la impedancia), de modo que un circuito entero se resuelve solo con aritmética compleja.
Los cálculos con complejos forman parte de cualquier asignatura de ingeniería eléctrica en la universidad. Allí donde circula corriente alterna, del cargador del móvil a una central eléctrica, el diseño se apoya en los números complejos.
Las ondas, como el sonido y la radio, se pueden descomponer con la transformada de Fourier, un cálculo que usa números complejos, para saber «cuánto hay de cada tono (frecuencia)». Las redes móviles (wifi, 5G), la compresión de música, la reducción de ruido y el reconocimiento de voz ejecutan por dentro enormes cantidades de estos cálculos complejos.
La fuerza de los números complejos es que un solo número contiene a la vez el tamaño y el desfase de una onda, así que en el procesamiento de señales se usan incluso más que los números reales. La transformada de Fourier en sí es de nivel universitario, pero lo que ocurre dentro es la multiplicación y la suma de complejos que se estudian en 1.º de Bachillerato.
Al diseñar máquinas que deben amortiguar las sacudidas y mantenerse estables, como pilotos automáticos, drones y robots, los ingenieros comprueban la estabilidad mirando dónde están en el plano complejo las soluciones (números complejos) de la ecuación del sistema. Si las partes reales de las soluciones son negativas, las sacudidas se amortiguan; si alguna es positiva, crecen.
En este campo, la posición de las soluciones en el plano complejo decide directamente si una máquina puede volar con seguridad. La ingeniería de control, que abarca esta prueba de estabilidad, se estudia en la universidad.
Si piensas en un punto \((x\,;\,y)\) del plano como el número complejo \(x+yi\), multiplicar por un número complejo de módulo 1 gira el punto alrededor del origen. Por ejemplo, multiplicar por \(i\) lo gira 90 grados. Es justo lo que necesitan los juegos en 2D para hacer girar personajes o proyectiles.
Los cuaterniones, que se usan en los juegos en 3D y en los móviles para seguir su orientación, extienden esta idea de «rotación con números complejos» a tres dimensiones.
Una ecuación de segundo grado no tiene solución real cuando su discriminante \(D = b^2 - 4ac\) es negativo. Pero si se amplía el sistema numérico a los números complejos, incluso \(x^2 = -1\) tiene las soluciones \(x = \pm i\), y toda ecuación de segundo o tercer grado tiene soluciones (teorema fundamental del álgebra).
Sin más excepciones de «no tiene solución», no solo las matemáticas sino también las teorías de la física y la ingeniería se construyen sobre los números complejos. La aritmética compleja de 1.º de Bachillerato es la puerta de entrada.
Fórmulas y figuras
Símbolos y términos
Símbolos
| \(i\) | i | La unidad imaginaria. Se define como el número cuyo cuadrado es \(-1\) (\(i^2 = -1\)). La letra viene de «imaginario». (En ingeniería eléctrica se usa \(j\) en su lugar, porque \(i\) representa la intensidad de corriente.) |
| \(z\) | z | La letra que se usa normalmente para un número complejo. Por costumbre, \(z\) y \(w\) se usan para números complejos, para distinguirlos de las variables reales \(x\) e \(y\). |
| \(z_1,\ z_2\) | z sub uno, z sub dos | Los números complejos primero y segundo. El número pequeño de abajo a la derecha (el subíndice) es solo una etiqueta que indica cuál es. No es lo mismo que un exponente, que se escribe arriba a la derecha. |
| \(a,\ b,\ c,\ d\) | a, b, c, d | En esta página, \(a\) es la parte real y \(b\) la parte imaginaria de \(z_1 = a+bi\), y \(c\) es la parte real y \(d\) la parte imaginaria de \(z_2 = c+di\). Por costumbre, las letras del principio del alfabeto representan números fijos. |
| \(\overline{z}\) | z barra | El conjugado de \(z\). Para \(z = a+bi\), es \(a-bi\), con solo el signo de la parte imaginaria cambiado. La barra de arriba marca «la pareja». Algunos libros lo escriben \(z^*\). |
| \(|z|\) | módulo de z | El módulo (valor absoluto) de \(z\). Es la distancia del origen a \(z\) en el plano complejo, que se calcula como \(|a+bi| = \sqrt{a^2+b^2}\). Se escribe con dos barras verticales, igual que el valor absoluto de un número real. |
Términos
| número complejo | Un número de la forma \(a+bi\), donde \(a\) y \(b\) son números reales. Es un sistema numérico más amplio que incluye los números reales y los números imaginarios, y en él toda ecuación de segundo grado tiene solución. |
| número imaginario | Un número complejo que no es real, es decir, \(a+bi\) con parte imaginaria \(b\) distinta de 0. (Algunos libros usan «número imaginario» solo para los imaginarios puros, como \(2i\).) A pesar del nombre, estos números son muy útiles en cálculos reales de electricidad y física. |
| unidad imaginaria | El número \(i\). Se define por \(i^2 = -1\), y todo número imaginario se escribe con \(i\). |
| parte real | El \(a\) de \(a+bi\), la «parte de número real» de un número complejo. En el plano complejo, es la coordenada a lo largo del eje horizontal (el eje real). |
| parte imaginaria | El \(b\) de \(a+bi\) (sin la \(i\)). En el plano complejo, es la coordenada a lo largo del eje vertical (el eje imaginario). Por ejemplo, la parte imaginaria de \(3-2i\) es \(-2\). |
| número imaginario puro | Un número complejo cuya parte real es 0 y cuya parte imaginaria no es 0, como \(2i\) o \(-3i\). En el plano complejo, está sobre el eje imaginario. |
| conjugado | Para \(a+bi\), el número \(a-bi\). Se dice también «el conjugado». Su propiedad clave es que el producto \((a+bi)(a-bi) = a^2+b^2\) es un número real mayor o igual que 0, y por eso se usa para hacer real el denominador en la división. |
| módulo (valor absoluto) | La distancia \(\sqrt{a^2+b^2}\) desde el origen en el plano complejo. Extiende el valor absoluto de un número real (su distancia a 0 en la recta numérica) al plano. Se escribe \(|z|\). |
| plano complejo | Un plano con la parte real en el eje horizontal y la parte imaginaria en el eje vertical, donde \(a+bi\) se representa como el punto \((a\,;\,b)\). Su dibujo también se llama diagrama de Argand. Se estudia con detalle en 1.º de Bachillerato (16-17 años), pero esta página lo usa como herramienta para «ver» los números complejos. |
| eje real | El eje horizontal del plano complejo, donde están los números reales. Un número real es un número complejo con parte imaginaria 0, así que está sobre el eje real. |
| eje imaginario | El eje vertical del plano complejo, donde están los imaginarios puros (números complejos con parte real 0, como \(2i\)). |
| hacer real el denominador | En una fracción con denominador complejo, multiplicar numerador y denominador por el conjugado del denominador para que el denominador pase a ser real. Es la versión con números complejos de racionalizar el denominador (quitar una raíz cuadrada del denominador). |
| desarrollar | Quitar los paréntesis de una expresión y escribirla como suma o resta de términos. Como en \((a+b)(c+d) = ac+ad+bc+bd\), cada término de un paréntesis se multiplica por todos los términos del otro. |
| términos semejantes | Términos con la misma parte literal. Al sumar o restar números complejos, los términos con \(i\) (la parte imaginaria) y los términos sin \(i\) (la parte real) se reducen cada uno por separado como términos semejantes. |
| discriminante | La expresión \(D = b^2-4ac\), que indica qué tipo de soluciones tiene la ecuación de segundo grado \(ax^2+bx+c=0\). Cuando \(D < 0\) no hay solución real, pero hay soluciones complejas \(x = \dfrac{-b \pm \sqrt{-D}\,i}{2a}\). Suele ser aquí donde se conocen por primera vez los números complejos. |
Qué conviene saber de antemano
Esto es lo que te ayuda a usar el cálculo de esta página comprendiéndolo de verdad y no solo pulsando el botón.
Si te atascas, repasar estos temas es el camino más rápido.
| Desarrollar expresiones y términos semejantes (2.º–3.º de ESO, 13-15 años) |
|
| Raíces cuadradas y radicales (3.º–4.º de ESO, 14-16 años) |
|
| Racionalización de denominadores (3.º–4.º de ESO, 14-16 años) |
|
| El plano cartesiano y el teorema de Pitágoras (1.º–3.º de ESO, 12-15 años) |
|
| Ecuaciones de segundo grado y discriminante (3.º–4.º de ESO, 14-16 años) |
|
| Operaciones con fracciones (5.º de Primaria–1.º de ESO, 10-13 años) |
|
Cómo calcularlo con Excel
| Parte real a de z₁ | 1 |
| Parte imaginaria b de z₁ | 2 |
| Parte real c de z₂ | 3 |
| Parte imaginaria d de z₂ | 4 |
| Número complejo z₁ | =COMPLEJO(B1;B2) |
| Número complejo z₂ | =COMPLEJO(B3;B4) |
| Suma z₁ + z₂ | =IM.SUM(B5;B6) |
| Resta z₁ − z₂ | =IM.SUSTR(B5;B6) |
| Producto z₁ × z₂ | =IM.PRODUCT(B5;B6) |
| Cociente z₁ ÷ z₂ | =IM.DIV(B5;B6) |
| Parte real a | 3 |
| Parte imaginaria b | 4 |
| Número complejo z | =COMPLEJO(B1;B2) |
| Conjugado | =IM.CONJUGADA(B3) |
| Módulo |z| | =IM.ABS(B3) |
| Parte real a de z₁ | 1 |
| Parte imaginaria b de z₁ | 2 |
| Parte real c de z₂ | 3 |
| Parte imaginaria d de z₂ | 4 |
| Denominador c²+d² | =B3^2+B4^2 |
| Parte real del cociente (ac+bd)÷(c²+d²) | =(B1*B3+B2*B4)/B5 |
| Parte imaginaria del cociente (bc−ad)÷(c²+d²) | =(B2*B3-B1*B4)/B5 |
La primera tabla usa z₁ = 1+2i y z₂ = 3+4i. La suma muestra «4+6i», la resta «-2-2i», el producto «-5+10i» y el cociente «0,44+0,08i» (estos resultados son texto, no números).
La segunda tabla usa z = 3+4i. El conjugado es «3-4i» y el módulo es 5 (solo IM.ABS devuelve un número normal).
La tercera tabla comprueba la división sin las funciones de números complejos, siguiendo directamente la fórmula del conjugado. La parte real del cociente es 0,44 (= 11/25) y la parte imaginaria es 0,08 (= 2/25), que coinciden con el resultado de IM.DIV. «^» es la potencia, «*» la multiplicación y «/» la división.
Cómo calcularlo con Hojas de cálculo de Google
| Parte real a de z₁ | 1 |
| Parte imaginaria b de z₁ | 2 |
| Parte real c de z₂ | 3 |
| Parte imaginaria d de z₂ | 4 |
| Número complejo z₁ | =COMPLEJO(B1;B2) |
| Número complejo z₂ | =COMPLEJO(B3;B4) |
| Suma z₁ + z₂ | =IM.SUM(B5;B6) |
| Resta z₁ − z₂ | =IM.SUSTR(B5;B6) |
| Producto z₁ × z₂ | =IM.PRODUCT(B5;B6) |
| Cociente z₁ ÷ z₂ | =IM.DIV(B5;B6) |
| Parte real a | 3 |
| Parte imaginaria b | 4 |
| Número complejo z | =COMPLEJO(B1;B2) |
| Conjugado | =IM.CONJUGADA(B3) |
| Módulo |z| | =IM.ABS(B3) |
| Parte real a de z₁ | 1 |
| Parte imaginaria b de z₁ | 2 |
| Parte real c de z₂ | 3 |
| Parte imaginaria d de z₂ | 4 |
| Denominador c²+d² | =B3^2+B4^2 |
| Parte real del cociente (ac+bd)÷(c²+d²) | =(B1*B3+B2*B4)/B5 |
| Parte imaginaria del cociente (bc−ad)÷(c²+d²) | =(B2*B3-B1*B4)/B5 |
Cómo calcularlo con Python
from fractions import Fraction
import math
# Partes real e imaginaria de z1 = a + bi y z2 = c + di (una fracción como 3/4 se puede escribir Fraction(3, 4))
z1_real, z1_imag = Fraction(1), Fraction(2)
z2_real, z2_imag = Fraction(3), Fraction(4)
# Suma y resta: se combinan por separado las partes reales y las partes imaginarias
add_real, add_imag = z1_real + z2_real, z1_imag + z2_imag
sub_real, sub_imag = z1_real - z2_real, z1_imag - z2_imag
# Producto: la fórmula (ac-bd) + (ad+bc)i, que sale de desarrollar y sustituir i^2 = -1
mul_real = z1_real * z2_real - z1_imag * z2_imag
mul_imag = z1_real * z2_imag + z1_imag * z2_real
# Cociente: se multiplica por el conjugado. El denominador pasa a ser el número real c^2 + d^2
denominator = z2_real ** 2 + z2_imag ** 2
div_real = (z1_real * z2_real + z1_imag * z2_imag) / denominator
div_imag = (z1_imag * z2_real - z1_real * z2_imag) / denominator
# Módulo del cociente: raíz cuadrada de (parte real al cuadrado + parte imaginaria al cuadrado)
abs_squared = div_real ** 2 + div_imag ** 2
abs_value = math.sqrt(abs_squared)
# Formato a+bi (si la parte imaginaria es negativa, se muestra como una resta, por ejemplo -2 - 2i)
def to_complex_str(real, imag):
sign = "-" if imag < 0 else "+"
return f"{real} {sign} {abs(imag)}i"
print(f"Suma: {to_complex_str(add_real, add_imag)}")
print(f"Resta: {to_complex_str(sub_real, sub_imag)}")
print(f"Producto: {to_complex_str(mul_real, mul_imag)}")
print(f"Cociente: {to_complex_str(div_real, div_imag)}")
print(f"Módulo del cociente al cuadrado (fracción): {abs_squared}")
print(f"Módulo del cociente (decimal): {abs_value}")
La fórmula en LaTeX y otras notaciones matemáticas (para copiar)
(a+bi) + (c+di) = (a+c) + (b+d)i
(a+bi) + (c+di) = (a+c) + (b+d)i
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mo>(</mo><mi>a</mi><mo>+</mo><mi>b</mi><mi>i</mi><mo>)</mo>
<mo>+</mo>
<mo>(</mo><mi>c</mi><mo>+</mo><mi>d</mi><mi>i</mi><mo>)</mo>
<mo>=</mo>
<mo>(</mo><mi>a</mi><mo>+</mo><mi>c</mi><mo>)</mo>
<mo>+</mo>
<mo>(</mo><mi>b</mi><mo>+</mo><mi>d</mi><mo>)</mo><mi>i</mi>
</mrow>
</math>
(a+bi) + (c+di) = (a+c) + (b+d)i
ComplexExpand[(a + b I) + (c + d I)]
evalc((a + b*I) + (c + d*I));
z = (a + b*1i) + (c + d*1i);
(a+bi)+(c+di)=(a+c)+(b+d)i
(a+bi)(c+di) = (ac−bd) + (ad+bc)i
(a+bi)(c+di) = (ac-bd) + (ad+bc)i
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mo>(</mo><mi>a</mi><mo>+</mo><mi>b</mi><mi>i</mi><mo>)</mo>
<mo>(</mo><mi>c</mi><mo>+</mo><mi>d</mi><mi>i</mi><mo>)</mo>
<mo>=</mo>
<mo>(</mo><mi>a</mi><mi>c</mi><mo>−</mo><mi>b</mi><mi>d</mi><mo>)</mo>
<mo>+</mo>
<mo>(</mo><mi>a</mi><mi>d</mi><mo>+</mo><mi>b</mi><mi>c</mi><mo>)</mo><mi>i</mi>
</mrow>
</math>
(a+bi)(c+di) = (ac-bd) + (ad+bc)i
ComplexExpand[(a + b I) (c + d I)]
evalc((a + b*I) * (c + d*I));
z = (a + b*1i) * (c + d*1i);
(a+bi)(c+di)=(ac-bd)+(ad+bc)i
(a+bi)/(c+di) = (ac+bd)/(c²+d²) + {(bc−ad)/(c²+d²)}i
\frac{a+bi}{c+di} = \frac{ac+bd}{c^{2}+d^{2}} + \frac{bc-ad}{c^{2}+d^{2}}\,i
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mfrac>
<mrow><mi>a</mi><mo>+</mo><mi>b</mi><mi>i</mi></mrow>
<mrow><mi>c</mi><mo>+</mo><mi>d</mi><mi>i</mi></mrow>
</mfrac>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow><mi>a</mi><mi>c</mi><mo>+</mo><mi>b</mi><mi>d</mi></mrow>
<mrow><msup><mi>c</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msup><mi>d</mi><mn>2</mn></msup></mrow>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mrow><mi>b</mi><mi>c</mi><mo>−</mo><mi>a</mi><mi>d</mi></mrow>
<mrow><msup><mi>c</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msup><mi>d</mi><mn>2</mn></msup></mrow>
</mfrac>
<mi>i</mi>
</mrow>
</math>
(a+bi)/(c+di) = (ac+bd)/(c^2+d^2) + ((bc-ad)/(c^2+d^2))i
ComplexExpand[(a + b I)/(c + d I)]
evalc((a + b*I) / (c + d*I));
z = (a + b*1i) / (c + d*1i);
(a+bi)/(c+di)=(ac+bd)/(c^2+d^2)+((bc-ad)/(c^2+d^2))i
|a+bi| = √(a²+b²)
\lvert a+bi \rvert = \sqrt{a^{2}+b^{2}}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mo>|</mo><mi>a</mi><mo>+</mo><mi>b</mi><mi>i</mi><mo>|</mo>
<mo>=</mo>
<msqrt>
<mrow><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msup><mi>b</mi><mn>2</mn></msup></mrow>
</msqrt>
</mrow>
</math>
|a+bi| = sqrt(a^2+b^2)
ComplexExpand[Abs[a + b I]]
abs(a + b*I);
r = abs(a + b*1i);
|a+bi| = √(a^2+b^2)
Cómo pedirle a ChatGPT que haga el cálculo
Eres un asistente de cálculo de matemáticas para números complejos. Haz el cálculo siguiente ejecutando realmente código de Python y basa tu respuesta únicamente en los números del resultado de la ejecución (no respondas con cálculo mental ni con suposiciones). Para los dos números complejos z1 = 1 + 2i y z2 = 3 + 4i, muestra cada uno de estos resultados: 1. La suma z1 + z2, la resta z1 − z2 y el producto z1 × z2 (en forma a+bi) 2. El cociente z1 ÷ z2 (en forma a+bi con las fracciones simplificadas, con los pasos de multiplicar por el conjugado del denominador) 3. El conjugado y el módulo del cociente (el módulo, tanto como valor exacto con el radical simplificado como en decimales) En Python, usa el módulo fractions de la biblioteca estándar para calcular las partes real e imaginaria de forma exacta, y muestra las fórmulas que has usado y los números del resultado de la ejecución.
Cómo usar
-
1Introduce los númerosEscribe en los campos los números con los que quieres calcular
-
2CalculaHaz clic en el botón «Calcular»
-
3Consulta el resultadoEl resultado aparece al instante. En la misma página también encontrarás el desarrollo del cálculo y la explicación de la fórmula
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