Tanım [değiştir]
Karmaşık sayılar kümesi birçok şekilde tanımlanabilir. Aşağıdaki tanımların hepsi birbirine
eşyapısaldır, yani yapısal olarak biri diğerinin yerine kullanılabilir. Bu yüzden aslında içerik olarak farklı olan aşağıda tanımlanan tüm kümeleri aynı harfle gösterdik,

. Ayrıca bu simge, sadece karmaşık sayılar dediğimiz
öğeleri içeren bir küme olmaktan ötedir, üzerine tanımlayacağımız iki tane
ikili işlemi olan bir
cisimdir. Üstelik bu cisim, gerçel sayıların en büyük cisim genişlemesidir, yani gerçel sayıları bundan daha fazla genişletemeyiz. Gerçel sayılarla karmaşık sayıların aynı
kardinaliteye (
öğe sayısına) sahip olduğunu da unutmayalım.
Kartezyen uzay tanımı [değiştir]
Gerçel sayılar kümesinde her sayıyı

ile çarparsak elde ettiğimiz

kümesi önceki

kümesine eşyapısaldır. Karmaşık sayılar cismi ise buradan hareketle

olarak tanımlanmış olur. Bu 2 boyutlu kartezyen uzay,
Argand düzlemi olarak anılır. Eğer

yerine tamsayılar cismi

alınırsa oluşan karmaşık tamsayılar
Gauss düzlemindedir. Bu sayılara da
Gauss sayıları denir.
Karmaşık sayılar, bu tanımla aşağıdaki gibi ifade edilir:

olmak üzere;

Burada açıkça

ve

dir.
Cisim genişlemesi tanımı [değiştir]
Karmaşık olmayan sayılar, gerçel sayılar cisminin bir
cisim genişlemesidir.

sayısı
polinomunun köklerinden biridir ve diğer kökü de

olur. Bu iki öğenin gerçel sayılarla olan genişlemesinin eşcyapısal olduğu kolaylıkla görülebilir:

Bu durumda

olarak tanımlanır. Daha açık olarak, karmaşık sayılar gerçel sayılar polinom halkasının

polinomuyla üretilen
bölüm halkasıdır:
![\mathbb{C} \equiv \mathbb{R} [ X ] / (X^2+1) \equiv \{ \, a + \mathbf{i} b \, | \, a,b \in \mathbb{R} \, \}](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_svW5mjRrIhv3ZXU_w0Pt4WjSjyalaoO2CLAcPR33N1F7__LbBQe5BHbkcazk4myblwl3cX_N9sta29_e5S8STBlye5DUrbsLiphtZs10EiplRBTP2YEMe_igmxPdEhjhG7IA7f2WenPYtA56XxI7M8TDSQWacl51iUAw=s0-d)
Bu bölüm halkasında
X öğesinin
görüntüsü 
karmaşık birimidir. Bu sayede karmaşık sayılar halkası
cebirsel olarak kapalı olur ki bu, gerçel sayıların cebirsel kapanışıdır.
Cebirin temel teoremi bunu gerektirir,
n dereceli her polinomun
tam n kökü vardır. Biz, her karmaşık sayının

olarak ifade edildiği bu tanıma daha âşinâyız.
Karmaşık düzlem [değiştir]

Şekil 1: Karmaşık bir düzlemde nokta (kırmızı) ve konum vektörü (mavi) ile çizilen karmaşık sayı;

(veya

olarak ta gösterilir)
dikdörtgendir ve noktayı ifade eder.
Karmaşık sayı, iki boyutlu
kartezyen koordinat sisteminde, nokta veya konum
vektörü olarak gösterilebilir. Sayılar alışıla geldiği gibi yatay bileşen gerçel kısmı ve düşey (dikey) bileşende sanal kısmı olarak çizildi (Şekil 1'e bakınız). Bu iki kısım karmaşık bir sayıyı ifade etmek için kullanılır ve bu yüzden
Kartezyen-,
dikdörtgensel- veya
cebirsel form olarak adlandırılır.
İşlemlerin geometriksel açıklaması [değiştir]
Cebirsel olarak ifade edilen işlemler yukarıdaki karmaşık düzlem kullanılarak gösterilebilir.
 | X = A + B: Karmaşık düzlemdeki A ve B gibi iki noktanın 'toplamı, X = A + Bdir ve köşeleri 0,A, B olan bir üçgendir. X, B, A ile benzerdir. Bu iki karmaşık sayı, vektör uzayında aynı katkıya sahiptir. |
 | X = AB: A ve B gibi iki noktanın çarpımı X = ABdir ve köşeleri 0, 1, A olan bir üçgendir. 0, B, X benzer üçgenlerdir. |
 | X = A*: A noktasının Karmaşık eşleniği, X = A*dır ve köşeleri 0, 1, Adır. 0, 1, Xnin ayna görüntüsüdür. |
Bu geometrik açıklamalar, cebirsek problemlerin geometriksel biçime dönüştürmeyi sağlar. Ve tam tersi de geçerlidir (geometriksel problemler, cebirsel olarak çözülebilir). Örneğin, geometriksel şekil olan onyedigen problemi,
Gauss tarafından şu şekilde cebirsel denklem analizine dönüştürüldü:
x17 = 1 (
Çokgene bakınız).


fonksiyonunun alan renklendirme çizimi. Ton, fonksiyon değişkenini ifade ederken, doygunluk ve
canlılık miktarı ifade eder.
Şablon:Detail

Şekil 2:
φ değişkeni ve
r mutlak değeri, karmaşık düzlemdeki bir noktanın konumudur. Noktanın kutupsal ifadesi şöyledir:

veya

.
Diyagramlar çeşitli özellik gösteriler. Öncelikle Şekil 2'de
r ile gösterilen orjin (merkez)den
z noktasına olan uzaklık,
mutlak değer olarak bilinir.
Mutlak değer veya
büyüklük 
olarak yazılır.
Pisagor teoremine göre,

Karmaşık sayılar arasındaki uzaklık genellikle,

fonksiyonu ile gösterilir. Bu fonksiyon, karmaşık sayıların metrik uzayına dönüşüdür.
Limit ve
süreklilik hakkında fikir verir. İki boyutlu uzayın tüm standart özellikleri karmaşık sayılar için geçerlidir. (tüm
z ve
w için,

).
İkinci olarak,

şeklindeki karmaşık sayının
argümanı veya
fazı, reel eksenle yaptığı açıdır (Şekil 2'de
φ olarak gösteriliyor) ve

olarak yazılır. Mutlak değer olarak, argüman dikdörtgensel formdan elde edilebilir

:
veya
(
olduğunda π ekleyerek,
olur).
φ değeri, 2
π'nin herhangi çarpanı olarak değiştirilebilir ve yine aynı açıyı verir (burada
radyan kullanıldığına dikkat ediniz). Bundan dolayı, arg fonksiyonu bazen çok değerli olarak ifade edilir, Fakat çoğunlukla değer
![(-\pi,\pi]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uJ9nx5ISWpT2d8hJZABpLZ2O2f2x5bf67EJMvkoeaPJBBdTPyN6tr1UFwl3l97dmz0GcW6gYV5T-BWCH3fZpWO768PeVoJhbbf3AefULaPcw5O-Y5vK9Fs3Ed9dN0es7TfqWDm7kYRJr1usYrexqLeR_-e0YQdbae7fQM=s0-d)
veya

aralığında seçilir (Bu asıl değerdir).
Karmaşık sayıların çeşitli formlarda gösterilebilir.
Kutupsal form, bir düzlemdeki noktanın tam konumunu belirten mutlak değer ve argüman bileşenleri olarak gösterilebilir, şöyle ki; (
r,
φ) kutupsal çiftlerinden, özgün dikdörtgenin koordinatları olan

elde edildi). Diğer gösterimi:

buna
trigonometrik form denir ve bazen
r cis
φ olarak kısaltılır.
Euler formülü kullanılarak şu şekilde gösterilebilir:

buna da
üstel form denir.
Elektrik Mühendisliği'nde daha çok açısal gösterim kullanımı yaygındır. Bu gösterim,
A genlikli ve
θ fazına sahip
fazörü ifade eder ve şu şekilde yazılır:

Açısal gösterimde
θ, hem radyan hem de derece olabilir. Elektrik akımını ifade eden
i ile karıştırmamak için, Elektrik Mühendisliği'nde
i yerine daha çok
j kullanılır.
Kutupsal formdaki işlemler [değiştir]
Çarpma ve bölme kutupsal formda temel formüllere sahiptir:

ve

Bu formda her iki çarpanın (eşitliklerin solundakiler) katsayıları çarpımın özelliğinden dolayı yan yana (çarpma işleminde) veya alt alta (bölme işleminde) getirilebilirler. Diğer yandan
üslü sayıların kuralları gereği ifadeler aynı ise (burada

), bunlar aynı ifade altına alınırken çarpma işleminde üsler toplanır, bölme işleminde ise üsler çıkartılır.
Üs
tam sayı ise şöyle gösterilir:
-
Sonuç olarak kutupsal formlar kökleri bulmak içinde kullanılabilir.
z herhangi karmaşık sayı olmak üzere ve
n pozitif tam sayı için
zn =
c olarak gösterilebilir. Bu da
cnin
n. kökü diye okunur. Eğer
c sıfır değilse, tam
n tane farklı
c nin kökü vardır (
cebirin temel teoremine göre).
r > 0 için,
c =
re iφ'de
c nin
n. kökleri:
![\left\{ \sqrt[n]r\,e^{i\left(\frac{\varphi+2k\pi}{n}\right)} \mid k\in\{0,1,\ldots,n-1\} \, \right\}](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sC2L5D6jWhhB6fJ8OvbMj6aRGa8QSNmgN_268OrtmJ0w5W3vFw1drqmaCGzGQ3R8e8rrqBxYiJVzWdop-h5XxjERnYpirl-NaEpipI5bSEPwG47XSdh1yWVzwnoCRMz1uLYZ9180pAK8i8V_uKFr_u33EuxGDlJDIiW_Y=s0-d)
Burada
![\sqrt[n]{r}](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_t3kv7IVu1eI3SdO3Ev9rrW3QTR8imPAELZWotF0FiqedxlGzn5uI7THC6dsrFVh38GhwIKkWPoO57se614U-fTRDYWolOouWnF6rjw0feypS6lSMXwrbfe5-yGS9gnq7H3QI9U4nY6qEOEqzUOosRH_n8gdbV8f0s8NgE=s0-d)
, pozitif reel sayı olan
r nin genellikle pozitif olan
n. kökünü ifade eder. Eğer
c = 0, ise
c nin tek bir kökü vardır, o da 0'dır.
Karmaşık sayılarda işlem [değiştir]
Karmaşık sayılarda cebirsel
işlemler gerçel sayıların genişlemesidir. Öncelikle iki karmaşık sayının eşitliğini verelim.
Bir

ve

karmaşık sayıları için
ancak
ve
iken geçerlidir.bu doğru bir kavramdır...
Bir

ve

karmaşık sayıları için

Bir

ve

karmaşık sayıları için


Bir karmaşık sayı ile eşleniğinin karmaşık uzaydaki gösterimi.
Bir

karmaşık sayısı için
eşlenik ifadesi

dönüşümüdür ve

ya da matrislerde

olarak tanımlanır.
Eşleniğin cebirsel özellikleri [değiştir]




ancak z gerçel sayı olduğunda geçerlidir.
Çarpımsal Ters [değiştir]
Bir

karmaşık sayısının tersi ancak

olarak ya da bir
matrisin tersine uygun olarak

olduğu görülür.o