ما هي الأعداد التخيلية ؟

الأعداد التخيلية هي الأعداد التي ينتج عن حاصل تربيعها عدد سالب. وبشكل أساسي، العدد التخيلي هو الجذر التربيعي لعدد سالب ولا يملك قيمة حقيقية. بينما العدد غير الحقيقي، هو العدد الذي لا نستطيع تمثيله على خط الأعداد، والأعداد التخيلية هي «حقيقية» من ناحية وجودها واستخدامها في الرياضيات.

تُدعى الأعداد التخيّليّة أيضًا بالأعداد العقدية، وتستخدم في تطبيقات الحياة العملية، مثل الكهرباء والمعادلات التربيعية. في المستويات التربيعية، تظهر الأعداد التخيّليّة في المعادلات التي لا تلمس المحور X. تصبح الأعداد التخيّليّة مفيدة بشكل خاص في حسابات التفاضل والتكامل المتقدمة.

عادة ما يشار إليها بالرمز i، يشار إلى الأعداد العقدية بالرمز i في الإلكترونيات (وذلك لأن الرمز i يشير إلى التيار). يمكن استعمال الأعداد التخيلية في مجال الكهرباء بشكل خاص، وعلى وجه التحديد في إلكترونيات التيار المتناوب AC. تتغير الكهرباء في التيار المتناوب ما بين الموجب والسالب بشكل موجة جيبيّة.

من الممكن أن يكون دمج التيارات المتناوبة صعبًا للغاية وذلك لأنه يمكن ألا تتطابق الأمواج بشكل ملائم. استخدام التيارات التخيلية والأعداد الحقيقية يساعد أولئك الذين يتعاملون مع الكهرباء المتناوبة بأن يُجروا الحسابات المناسبة ويتفادوا أن يُقتلوا بسبب التيار الكهربائي.

ومن الممكن استخدام الأعداد التخيلية في معالجة الإشارة، والذي يُعد أمرًا مفيدًا في التقنيات اللاسلكية والخلوية، وأيضًا الرادار وحتى علوم الخليّة (الأمواج الدماغية)، وبشكل أساسي تُستخدم الأعداد التخيّليّة في أي شيء يُقاس بالاعتماد على جيب أو جتا الموجة.

جدول الأعداد التخيلية

توجد أيضًا خاصة مثيرة للاهتمام حول العدد التخيلي i. وهي أنه عندما نوجد ناتج ضربه بنفسه عدة مرات، فإنه يدور بين أربع قيم مختلفة. على سبيل المثال،

i x i = -1

-1 x i = -i.

-i x i = 1

وأخيرًا

1 x i = i

ومن ثم، تنتج الدورة كاملة، وهذا يجعل من السهل إيجاد أسس i. إذ إن:

i = √-1 i2 = -1 i3 = -√-1 i4 = 1 i5 = √-1

ستستمر هذه الدورة عبر أسس i، وتعرف أيضًا باسم جدول الأعداد التخيلية، وتعد معرفة الخصائص الأسية للأعداد التخيلية مفيدة في عمليات قسمة هذه الأعداد وضربها.

بعد تجميع المعاملات والمصطلحات المتعلقة بالأعداد التخيلية، يمكن تطبيق خواص الأسس على i بينما تضرب الأعداد الحقيقية بالشكل المعتاد، وبشكل مماثل عند إجراء عملية القسمة. بتطبيق قواعد الضرب والقسمة المعتادة، يمكن تبسيط الأعداد التخيلية مثلما تُبسط المعاملات والمتحولات.

كما ظهرت الأعداد التخيّليّة في الثقافة الشعبية، ففي رواية دان براون Dan Brown شيفرة دافنشي The Da Vinci code يشير بطل الرواية روبرت لانغدون Robert Langdon إلى إيمان صوفيا نوفو Sophie Neveu بالعدد التخيلي، واستخدم إسحاق أسيموف Isaac Asimov أيضًا الأعداد التخيّليّة في قصصه القصيرة، مثل قصة «التخيلي» القصيرة The Imaginary، حيث تصف الأعداد التخيلية والمعادلات سلوك أحد أنواع الحبار.

اقرأ أيضًا:

الزمن الكمومي: ما هو الزمن بالضبط؟

كارل فريدريك غاوس (1777 – 1855)

المصدر

ترجمة: مصطفى عيد

مراجعة: رزان حميدة

تدقيق: عون حداد