双曲复数

各种各样的
基本

延伸
其他

圆周率
自然对数的底
虚数单位
无限大

双曲复数乘法表
× 1 j
1 1 j
j j 1

双曲复数(英语:hyperbolic numbersSplit-complex number),是异于复数而对实数所做的推广。

定义

考虑数 ,其中 实数,而量 不是实数,但 是实数。

选取 ,得到一般复数。取 的话,便得到双曲复数。

定义双曲复数的加法乘法如下,使之符合交换律结合律分配律

 
 

共轭、范数

对于 ,其共轭值 。对于任何双曲复数 

 
 
 

可见它是自同构的。

定义内积  。若  ,说 (双曲)正交。

双曲复数的平方范数就取自己和自己的内积,即自身和其共轭值之乘积(闵可夫斯基范数):

 

这个范数非正定,其Metric signature是(1,1)。它在乘法下不变: 

除法

除了0之外,也不是每个双曲复数都有乘法逆元。

 

由此可见,双曲复数可逆当且仅当其平方范数非零。其形式均为 ,其中 是实数。

双曲复数的幂等元有:

列方程 。有四个解: 

s和s^*都是不可逆的。它们可以作双曲复数的 

若将 表示成 ,双曲复数的乘法可表示成  。因此,在这个基里,双曲复数的加法和乘法和直和R⊕R同构。

共轭可表示为 ,范数 

几何

有闵可夫斯基内积的二维实向量空间称为1+1闵可夫斯基空间,表示为R1,1。正如欧几里得平面R2的几何学可以复数表示,闵可夫斯基空间的几何学可以双曲复数表示。

R,对于非零的 ,点集  双曲线。左边和右边的会经过   称为单位双曲线。

共轭双曲线是  ,会分别经过  。双曲线和共轭双曲线会被成直角的两条渐近线   分开。

欧拉公式的相应版本是 

历史

1848年James Cockle提出了双复数。1882年威廉·金顿·克利福德以双曲复数表示自旋和。

20世纪,双曲复数成为描述狭义相对论劳仑兹变换的工具,因为不同参考系之间的速度变换可由双曲旋转表达。