虚数单位i定义为二次方程式的两个解中的一个解。这方程式又可等价表达为
所以虚数单位同样可以表示为:由于实数的平方绝不可能是负数,我们假设有这么一个数目解答,给它设定一个符号i。很重要的一点是,i是一个良定义的数学构造。
方程有两个不同的解,它们都是有效的,且互为共轭复数。更加确切地,一旦固定了方程的一个解i,那么−i(不等于i)也是一个解,由于这个方程是唯一的定义,因此这个定义表面上有歧义。然而,只要把其中一个解选定,并固定为i,那么实际上是没有歧义的。这是因为,虽然−i和i在数量上不是相等的(它们是一对共轭虚数),但是i和−i之间没有质量上的区别(−1和+1就不是这样的)。如果所有的数学书和出版物都把虚数或复数中的+i换成−i,而把−i换成−(−i) = +i,那么所有的事实和定理都依然是正确的。