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miércoles, 14 de febrero de 2024

Cálculo del ángulo entre dos números complejos en el diagrama de Argand (plano complejo)

Consideremos los números complejos w=-1+2i y z=1+3i, ¿qué ángulo forman entre sí?

Observemos que el afijo de w está en el segundo cuadrante del plano de Argand, pues \mathcal{Re}(w)\lt 0 y \mathcal{Im}(w)\gt 0; y, el afijo de z está en el primer cuadrante, ya que \mathcal{Re}(z)\gt 0 y \mathcal{Im}(z)\gt 0. Así pues 90^{\circ}\lt \text{Arg}(w) \lt 180^{\circ}, mientras que 0^{\circ}\lt \text{Arg}(z) \lt 90^{\circ}. Nota: En este ejercicio, por comodidad, he decidido expresar los ángulos en grados sexagesimales.

Calculo ahora los argumentos principales, aproximando a la cifra de las unidades: \text{Arg}(z)=\text{arctan}\left( \dfrac{\mathcal{Im}(z)}{\mathcal{Re}(z)} \right)=\text{arctan}\,(\dfrac{3}{1})=\text{arctan}(3)\approx 72^{\circ} y \text{Arg}(w)=\text{arctan}\left( \dfrac{\mathcal{Im}(w)}{\mathcal{Re}(w)} \right)=\text{arctan}\,(\dfrac{2}{-1})=\text{arctan}(-2)\approx 117^{\circ}

El ángulo que forman los dos números complejos en el plano de Argand será por tanto igual a la diferencia (en valor absoluto) de los argumentos principales: \measuredangle(w,z)=|\text{Arg}(w)-\text{Arg}(z)|=117^{\circ}-72^{\circ}=45^{\circ}

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