(z-1)^ 3 = 8iの解は何ですか?

(z-1)^ 3 = 8iの解は何ですか?
Anonim

回答:

#s {{sqrt(3)+ 1 + i、 - sqrt(3)+ 1 + i、1-2i}##

説明:

この問題のために、私達は見つける方法を知る必要があるでしょう #n ^ "th"# 複素数の根これを行うには、私たちはアイデンティティを使用します

#e ^(itheta)= cosθ+ isin(θ)#

このアイデンティティのために、私たちはどんな複素数でも表すことができます

#a + bi = Re ^(itheta)# どこで #R = sqrt(a ^ 2 + b ^ 2)# そして #theta = arctan(b / a)#

それでは、手順を見ていきます。 #3 ^ "rd"# 複素数の根 #a + bi#。を見つけるためのステップ #n ^ "th"# 根は似ています。

与えられた #a + bi = Re ^(itheta)# すべての複素数を探しています #z# そのような

#z ^ 3 = Re ^(itheta)#

として #z# 複素数、存在する #R_0# そして #theta_0# そのような

#z = R_0e ^(itheta_0)#

それから

#z ^ 3 =(R_0e ^(itheta_0))^ 3 = R_0 ^ 3e ^(3itheta_0)= Re ^(itheta)#

これから、すぐに持っています #R_0 = R ^(1/3)#。我々はまた、の指数を等値化することができます #e#しかし、サインとコサインはピリオドと周期的である #2pi#それから元のアイデンティティから、 #e ^(itheta)# 同様になります。それなら

#3itheta_0 = i(theta + 2pik)# どこで ZZの#k#

#=> theta_0 =(theta + 2pik)/ 3# どこで ZZの#k#

しかし、追加し続けるかのように #2pi# 何度も同じ値になってしまいますが、制限を追加することで冗長な値を無視できます theta_0 in 0、2pi)#、 あれは、 {0、1、2}の#k#

まとめると、解決策セットが得られます。

#z {R ^(1/3)e ^(itheta / 3)、R ^(1/3)e ^(i((theta + 2pi))/ 3)、R ^(1/3)e ^ (i(theta + 4pi)/ 3)}#

これを元に戻す #a + bi# 必要に応じてIDを使用したフォーム

#e ^(itheta)= cosθ+ isin(θ)#

手元の問題に上記を適用する:

#(z-1)^ 3 = 8i#

#=> z-1 = 2i ^(1/3)#

#=> z = 2i ^(1/3)+ 1#

上記のプロセスを使用して、我々は見つけることができます #3 ^ "rd"# の根 #私#:

#i = e ^(ipi / 2)=> i ^(1/3)in {e ^(ipi / 6)、e ^(i(5pi)/ 6)、e ^(i(3pi)/ 2) #

申請中 #e ^(itheta)= cosθ+ isin(θ)# 我々は持っています

#s ^(1/3)in {sqrt(3)/ 2 + i / 2、 - sqrt(3)/ 2 + i / 2、-i}#

最後に、これらの値を代入します。 #z = 2i ^(1/3)+ 1#

#2 {2(sqrt(3)/ 2 + 1/2)+ 1、2(-sqrt(3)/ 2 + 1/2)+ 1、2(-i)+1}##

#= {sqrt(3)+ 1 + 1、 - sqrt(3)+ 1 + 1、1-2i}#