Условие: Дано комплексное число a = 4 / (1 - i·[$8730$]3).
Требуется записать числа a и (-a) в алгебраической, тригонометрической и показательной форме;
Вычислить все корни уравнения z
3 + a = 0 и изобразить их на комплексной плоскости.
Решение: Вы писали "
нам плохо эту тему объяснили", я тоже давно забыл школьную математику. Поэтому читаем вместе замечательную учебную статью "
Комплексные числа для чайников"
Ссылка1.
В примере5 статьи подробно описано решение Вашего первого пункта. Умножаем знаменатель и числитель на сопряжённое знаменателю выражение (1 + i·[$8730$]3) .
Вспоминаем простую школьную формулу (a - b)·(a + b) = a
2 - b
2 а также свойство i
2 = -1 :
a = 4 / (1 - i·[$8730$]3) = [4·(1 + i·[$8730$]3)] / [(1 - i·[$8730$]3)·(1 + i·[$8730$]3)] = [4·(1 + i·[$8730$]3)] / [1
2 - (i·[$8730$]3)
2] = 4·(1 + i·[$8730$]3)] / [1 - i
2·3] = 4·(1 + i·[$8730$]3)] / (1 + 3) = 1 + i·[$8730$]3 - мы получили число "a" в простейшей алгебраической форме.
Модуль этого числа M = [$8730$][1
2 + ([$8730$]3)
2] = [$8730$](1+3) = 2 , Мнимая часть im = [$8730$]3 , действительная часть Re = 1 .
Аргумент комплекса - это угол [$966$] = arctg(im / Re) = arctg([$8730$]3 / 1) = [$960$] / 3 рад = 60° .
Число "a" в тригонометрической форме : M·[cos([$966$]) + i·sin([$966$])] = 2·[cos([$960$]/3) + i·sin([$960$]/3)]
Число "a" в показательной форме : M·e
i·[$966$] = 2·e
i·[$960$]/3Для числа -a , обозначим его A = -a , всё аналогично: алгебраическая форма A = -a = -(1 + i·[$8730$]3) = -1 - i·[$8730$]3 ,
Мнимая часть im = -[$8730$]3 , действительная часть Re = -1 .
Модуль этого числа M = [$8730$][(-1)
2 + (-[$8730$]3)
2] = [$8730$](1+3) = 2 ,
Число A находится в 3й координатной четверти, и его аргумент нужно вычислять по формуле с поправкой:
[$966$] = arctg(im / Re) - [$960$] = arctg[(-[$8730$]3) / (-1)] - [$960$] = arctg([$8730$]3) - [$960$] = [$960$] / 3 - [$960$] = -2·[$960$]/3 рад = -120° .
Число "A" в тригонометрической форме : M·[cos([$966$]) + i·sin([$966$])] = 2·[cos(-2·[$960$]/3) + i·sin(-2·[$960$]/3)]
Число "A" в показательной форме : M·e
i·[$966$] = 2·e
i·(-2·[$960$]/3)Вычислим все корни уравнения z
3 + a = 0 - перемещаем "a" в правую часть уравнения:
z
3 = -a = -1 - i·[$8730$]3 . Этот случай также описан в выше-указанной статье в абзаце "
Как извлечь Корень из произвольного комплексного числа?" . Аннотирую:
Уравнение вида zn = w имеет ровно n корней : z0 ; z1 ; z2 ; … кот-е можно найти по формуле:
zk = n[$8730$](M)·{cos[[$966$] + 2·[$960$]·k) / n] + i·sin[[$966$] + 2·[$960$]·k) / n]} , где M = |w| - это модуль комплексного числа w , [$966$] - его аргумент, а параметр k принимает значения : k = {0 ; 1 ; 2 ; … ; n-1} .В нашем случае n = 3 означает наличие 3х корней уравнения.
-a = -1 - i·[$8730$]3 равно числу "A", для кот-го выше уже вычислены значения M = 2 и [$966$] = -2·[$960$]/3 рад .
Все 3 корня имеют одинаковый модуль Zm =
3[$8730$](M) =
3[$8730$](2) [$8776$] 1,26
Тогда искомые корни:
z
0 = Zm·[cos[[$966$] + 2·[$960$]·0) / 3] + i·sin[[$966$] + 2·[$960$]·0) / 3]} = 1,26·[cos(-2·[$960$] / 9) + i·sin(-2·[$960$] / 9)] [$8776$] 0,965 - i·0,81
z
1 = Zm·[cos[[$966$] + 2·[$960$]·1) / 3] + i·sin[[$966$] + 2·[$960$]·1) / 3]} = 1,26·[cos(4·[$960$] / 9) + i·sin(4·[$960$] / 9)] [$8776$] 0,219 + i·1,241
z
2 = Zm·[cos[[$966$] + 2·[$960$]·2) / 3] + i·sin[[$966$] + 2·[$960$]·2) / 3]} = 1,26·[cos(10·[$960$] / 9) + i·sin(10·[$960$] / 9)] [$8776$] -1,184 - i·0,431
Изображение корней на Комплексной плоскости я выполнил в популярном приложении
Маткад (ссылка2) . Маткад избавляет меня от ошибок. Маткад-скриншот с чертежом прилагаю . Я добавил в скрин подробные комментарии зелёным цветом.
Надеюсь, теперь Вам будет всё понятно. =Удачи!