c 2 + d2 c 2 + d i, 2

Podobne dokumenty
x t 1 (x) o 1 : x s 3 (x) Tym samym S(3) = {id 3,o 1,o 2,s 1,s 2,s 3 }. W zbiorze S(n) definiujemy działanie wzorem

a 2 + b, b ) ( ) Wówczas (a, b) =, =(1, 0). 2 a 2 + b 2 a 2 + b2 a 2 + b 2

7 Liczby zespolone. 7.1 Działania na liczbach zespolonych. Liczby zespolone to liczby postaci. z = a + bi,

"Liczby rządzą światem." Pitagoras

Zadania z algebry liniowej - sem. I Liczby zespolone

Znajdowanie pozostałych pierwiastków liczby zespolonej, gdy znany jest jeden pierwiastek

Ciało liczb zespolonych

Pierwiastki z liczby zespolonej. Autorzy: Agnieszka Kowalik

III. LICZBY ZESPOLONE

Wyk lad 2 W lasności cia la liczb zespolonych

Liczby zespolone. Magdalena Nowak. 23 marca Uniwersytet Śląski

Matematyczne Metody Fizyki I

Kolorowa płaszczyzna zespolona

Maciej Grzesiak Instytut Matematyki Politechniki Poznańskiej. Liczby zespolone

Wykład 11. a, b G a b = b a,

1. Liczby zespolone. Jacek Jędrzejewski 2011/2012

Praca domowa - seria 2


Spis treści. I. Wiadomości wstępne... 3

Wykłady z matematyki Liczby zespolone

Funkcje tworz ce skrypt do zada«

Maciej Grzesiak Instytut Matematyki Politechniki Poznańskiej. Liczby zespolone

I. Ciągi liczbowe. , gdzie a n oznacza n-ty wyraz ciągu (a n ) n N. spełniający warunek. a n+1 a n = r, spełniający warunek a n+1 a n

Przekształcenia całkowe. Wykład 1

Jarosław Wróblewski Analiza Matematyczna 2B, lato 2015/16

Rozdział 2. Liczby zespolone

ALGEBRA LINIOWA Informatyka 2015/2016 Kazimierz Jezuita. ZADANIA - Seria 1. Znaleźć wzór na ogólny wyraz ciągu opisanego relacją rekurencyjną: x

3. Funkcje elementarne

O liczbach naturalnych, których suma równa się iloczynowi

Rozdział 2. Liczby zespolone

dr inż. Ryszard Rębowski 1 WPROWADZENIE

Jarosław Wróblewski Analiza Matematyczna 1, zima 2016/17

Stwierdzenie 1. Jeżeli ciąg ma granicę, to jest ona określona jednoznacznie (żaden ciąg nie może mieć dwóch różnych granic).

Funkcje analityczne. Wykład 2. Płaszczyzna zespolona. Paweł Mleczko. Funkcje analityczne (rok akademicki 2017/2018)

Wyk lad 8 Zasadnicze twierdzenie algebry. Poj. ecie pierścienia

I. Podzielność liczb całkowitych

Wykład 19. Matematyka 3, semestr zimowy 2011/ grudnia 2011

LICZBY ZESPOLONE. 1. Wiadomości ogólne. 2. Płaszczyzna zespolona. z nazywamy liczbę. z = a + bi (1) i = 1 lub i 2 = 1

A B - zawieranie słabe

1. Granica funkcji w punkcie

Analiza matematyczna dla informatyków 4 Zajęcia 5

Relacje rekurencyjne. będzie następująco zdefiniowanym ciągiem:

Liczby zespolone. x + 2 = 0.

Szeregi liczbowe. Szeregi potęgowe i trygonometryczne.

ALGEBRA LINIOWA Z ELEMENTAMI GEOMETRII ANALITYCZNEJ. 1. Ciała

Jarosław Wróblewski Analiza Matematyczna 2B, lato 2015/16

Teoria. a k. Wskaźnik sumowania można oznaczać dowolną literą. Mamy np. a j = a i =

Zadania o liczbach zespolonych

Rekursja 2. Materiały pomocnicze do wykładu. wykładowca: dr Magdalena Kacprzak

Analiza numeryczna Kurs INP002009W. Wykład 1 Narzędzia matematyczne. Karol Tarnowski A-1 p.223

ZAGADNIENIE ESTYMACJI. ESTYMACJA PUNKTOWA I PRZEDZIAŁOWA

21. CAŁKA KRZYWOLINIOWA NIESKIEROWANA. x = x(t), y = y(t), a < t < b,

Liczby zespolone. Niech C = R 2. Zdefiniujmy dwa działania w C. Dodawanie + : C 2 C zdefiniowane jest przez

UKŁADY RÓWNAŃ LINOWYCH

Analiza matematyczna. Robert Rałowski

Katalog wymagań programowych z matematyki od absolwenta II klasy (poziom rozszerzony).

Liczby zespolone. Katarzyna Grabowska. Uniwersytet Warszawski, Wydział Fizyki, Katedra Metod Matematycznych Fizyki. Letnia Szkoła Fizyki, Płock 2008

METODY NUMERYCZNE dr inż. Mirosław Dziewoński

16 Przedziały ufności

a 1, a 2, a 3,..., a n,...

Zadania z analizy matematycznej - sem. I Szeregi liczbowe

SZEREGI LICZBOWE. s n = a 1 + a a n = a k. k=1. aq n = 1 qn+1 1 q. a k = s n + a k, k=n+1. s n = 0. a k lim n

Zdarzenia losowe, definicja prawdopodobieństwa, zmienne losowe

Zadania z Matematyka 2 - SIMR 2008/ szeregi zadania z rozwiązaniami. n 1. n n. ( 1) n n. n n + 4

Informatyka Stosowana-egzamin z Analizy Matematycznej Każde zadanie należy rozwiązać na oddzielnej, podpisanej kartce!

Przykład Obliczenie wskaźnika plastyczności przy skręcaniu

Dr Maciej Grzesiak, Instytut Matematyki

Informatyka Stosowana. a b c d a a b c d b b d a c c c a d b d d c b a

MACIERZE STOCHASTYCZNE

f '. Funkcja h jest ciągła. Załóżmy, że ciąg (z n ) n 0, z n+1 = h(z n ) jest dobrze określony, tzn. n 0 f ' ( z n

Damian Doroba. Ciągi. 1. Pierwsza z granic powinna wydawać się oczywista. Jako przykład może służyć: lim n = lim n 1 2 = lim.

Matematyka liczby zespolone. Wykład 1

Funkcje trygonometryczne Moduł - dział -temat Funkcje trygonometry czne dowolnego kąta

Materiały do ćwiczeń z Analizy Matematycznej I

Parametryzacja rozwiązań układu równań

Algebra abstrakcyjna

= i Ponieważ pierwiastkami stopnia 3 z 1 są (jak łatwo wyliczyć) liczby 1, 1+i 3

Funkcja wykładnicza i logarytm

Liczby zespolone. P. F. Góra (w zastępstwie prof. K. Rościszewskiego) 27 lutego 2007

3 Arytmetyka. 3.1 Zbiory liczbowe.

RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE WYKŁAD 11

Zajmijmy się najpierw pierwszym równaniem. Zapiszmy je w postaci trygonometrycznej, podstawiając z = r(cos ϕ + i sin ϕ).

CAŁKA NIEOZNACZONA. F (x) = f(x) dx.

Klucz odpowiedzi do zadań zamkniętych oraz schematy oceniania zadań otwartych. Matematyka. Poziom podstawowy

Podprzestrzenie macierzowe

Marek Zakrzewski Wydział Matematyki Politechnika Wrocławska. Lekarstwo na kłopoty z Cardanem: Róbta co Vieta.

W. Guzicki Próbna matura, grudzień 2014 r. poziom rozszerzony 1

Operatory zwarte Lemat. Jeśli T jest odwzorowaniem całkowym na przestrzeni Hilberta X = L 2 (Ω) z jądrem k L 2 (M M)

Estymatory nieobciążone o minimalnej wariancji

Indeks odwzorowania zmiennej zespolonej wzgl. krzywej zamknietej

O trzech elementarnych nierównościach i ich zastosowaniach przy dowodzeniu innych nierówności

( ) WŁASNOŚCI MACIERZY

Twierdzenie Cayleya-Hamiltona

Klasa II technikum Egzamin poprawkowy z matematyki sierpień 2013

(4) W zbiorze R R definiujemy działania i wzorami. (a, b) (c, d) =(a + c, b + d),

Wykład III. Granice funkcji. f : R A R, A przedział. f określona w x. K M x. lim. lim. Granice niewłaściwe:

Podprzestrzenie macierzowe

Jarosław Wróblewski Analiza Matematyczna 2, lato 2018/19

ZAGADNIENIA Z MATEMATYKI DLA STUDENTÓW I ROKU WIMiR Semestr zimowy 2017/18

Transkrypt:

3. Wykład 3: Ciało liczb zespoloych. Twierdzeie 3.1. Niech C R. W zbiorze C określamy dodawaie: oraz możeie: a, b) + c, d) a + c, b + d) a, b) c, d) ac bd, ad + bc). Wówczas C, +, ) jest ciałem, w którym elemetem eutralym dodawaia jest 0, 0), a elemetem eutralym możeia jest 1, 0). Dowód. Pokażemy dla przykładu, że każdy 0, 0) elemet ma elemet odwroty względem możeia. Niech 0, 0) a, b) C. Rozważmy elemet: a a + b, b ) C. a + b Wówczas a a, b) a + b, b ) ) a + b ab ab, 1, 0). a + b a + b a + b Defiicja 3.. Ciało C, +, ) azywamy ciałem liczb zespoloych. Zwyczajowo piszemy a+ib zamiast a, b) oraz a zamiast a, 0). Liczbę a azywamy częścią rzeczywistą liczby a+bi i ozaczamy Ra+bi). Liczbę b azywamy częścią urojoą liczby a + bi i ozaczamy Ia + bi). Przykłady: 1) Sprawdzamy, że 1 i) + + 7i) 5 + i, 1 + 3i) 5i) 1) 3 5)) + 1) 5) + 3 )i 13 + 11i oraz 1+3i 1 + 3i) + 5i) 1 1 + 3i) 1 + 3 10 i). +5i 9 9 9 ) Podobie sprawdzamy, że i i 1. Uwaga 3.3. Poieważ, jak zauważyliśmy, i i 1, ituicyjie przyjmujemy 1i. Defiicja 3.. Niech z a + bi C. Liczbą sprzężoą z liczbą z azywamy liczbę z a bi. 3) Wprost z defiicji widzimy, że 1 + i 1 i. Twierdzeie 3.5. Niech z, w C. Wówczas: 1) z + w z + w, ) z w z w, 3) z w z w, ) z z, o ile w 0. w w Dowód. Pokażemy dla przykładu własość ). Niech z a + bi, w c + di. Wówczas skąd z w a + bi a + bi)c di) c + di c + d z w ca + bd cb ad c + d c + d i. ca + bd cb ad + c + d c + d i, 11

1 Z drugiej stroy z w a bi a bi)c + di) c di c + d ca + bd cb ad c + d c + d i. Defiicja 3.. Niech z a + bi C. Wartością bezwzględą albo modułem) liczby z azywamy liczbę rzeczywistą z a + b. ) Wprost z defiicji widzimy, że 3 + i 3 + 5. Twierdzeie 3.7. Niech z, w C. Wówczas: 1) z w odległość między puktami z i w, ) z w z w, 3) z z z. Dowód. Niech z a + bi, w c + di. 1) Wprost z defiicji modułu: z w a c) + b d)i a c) +b d), co, z kolei, jest dokładie rówe odległości między puktami o współrzędych a, b) i c, d). ) Podobie jak w pukcie 1) otrzymujemy: z w ac bd) + ad + bc)i a c abcd + b d + a d +abcd + b c a c + d )+b c + d ) a + b c + d z w. 3) Podobie jak w poprzedich puktach: z a + b a + bi) a bi) z z. Defiicja 3.8. Niech z a + bi C. Niech r, φ) będą takimi liczbami, że a r cos φ, b r si φ: tj. iech r, φ)) będą współrzędymi bieguowymi puktu a, b)), a więc iech z r cos φ + ir si φ rcos φ + i si φ). Przedstawieie to azywamy postacią trygoometryczą liczby z. Kąt skieroway φ azywamy argumetem liczby z i ozaczamy argz). Kąt skieroway θ [0, π) taki, że cos θ cos argz) i si θ si argz) azywamy argumetem główym liczby z i ozaczamy Argz).

13 Przykłady: 5) Rozważmy liczbę z 1 + i, czyli pukt o współrzędych 1, 1) a płaszczyźie zespoloej: Z rysuku łatwo odczytujemy, że r, zaś przykładowa wartość kąta φ to π. W szczególości argumet główy liczby z 1 + i to Argz) π. Argumetami argz) tej liczby mogą też być, a przykład, liczby 9π, 17π, 5π itd. jako że si π si 9π 17π si si 5π i rówocześie cos π cos 9π 17π cos cos 5π. Tym samym przykładowe postaci trygoometrycze liczby z 1 + i to z cos π + i si π ) cos 9π + i si 9π )... ) Rozważmy liczbę z 3 i, czyli pukt o współrzędych 3, 1) a płaszczyźie zespoloej: Z rysuku łatwo odczytujemy, że r, zaś przykładowa wartość kąta φ to 11π. W szczególości argumet główy liczby z 3 i to Argz) 11π. Argumetami argz) tej liczby mogą też być, a przykład, liczby 3π, 35π, 7π itd. jako że si 11π si 3π si 35π si 7π i rówocześie cos 11π cos 3π cos 35π cos 7π.

1 Tym samym przykładowe postaci trygoometrycze liczby z 3 i to z cos 11π ) 11π + i si cos 3π ) 3π + i si... Twierdzeie 3.9. Niech z 1 r 1 cos φ 1 + i si φ 1 ), z r cos φ + i si φ ) C. Wówczas: 1) z 1 z r 1 r [cosφ 1 + φ )+isiφ 1 + φ ), ) z 1 z r 1 r [cosφ 1 φ )+isiφ 1 φ )], o ile z 0, 3) 1 z 1 1 r 1 cos φ 1 i si φ 1 ), o ile z 0. Dowód. Wzory te wyikają wprost ze wzorów a sumy i różice fukcji trygoometryczych zae ze szkoły średiej. Udowodimy dla przykładu własość 1): z 1 z r 1 r [cos φ 1 + i si φ 1 )cos φ + i si φ )] r 1 r [cos φ 1 cos φ si φ 1 si φ )] + icos φ 1 si φ + si φ 1 cos φ )] r 1 r [cosφ 1 + φ )+i siφ 1 + φ )]. 7) Rozważmy postać trygoometryczą liczby 1 + i) 3 i). W poprzedich przykładach sprawdziliśmy, że oraz 1+i cos π + i si π ) 3 i cos 11π ) 11π + i si. Wobec tego postać trygoometrzycza liczby 1 + i) 3 i) to: cos 5π 5π + i si 1 1 ). Zauważmy przy tym, że wobec czego 5π 1 π 1 + π 1 π + π 1 cos π 1 cos π π oraz si 1 1 si π 1 i liczbę 1 + i) 3 i) możemy też zapisać jako 1 + i) 3 i) cos π 1 + i si π 1 ). Tym samym posługując się postacią trygoometryczą liczb zespoloych możemy wyzaczyć dokłade wartości fukcji trygoometryczych kąta π 1. Istotie: 1 + i) 3 i) 3 + 1) + 3 1)i ) 3 + 1 3 1 + i ) + + i,

co po porówaiu z postacią trygoometryczą liczby 1 + i) 3 i) daje cos π 1 + oraz si π 1. Wiosek 3.10 de Moivre). Niech z rcos φ + i si φ) C, iech N. Wówczas z r cos φ + i si φ). 8) Przy pomocy wzorów de Moivre a potęgowaie potrafi być aprawdę szybkie. Obliczmy dla przykładu 1 + i) 10. Sprawdziliśmy już, że 1+i cos π + i si π ). Wobec tego Ale z drugiej stroy i wobec tego cos 10π cos π i liczbę 1 + i) 10 możemy zapisać jako 1 + i) 10 3 cos 10π ) 10π + i si. 1 + i) 10 3 10π 8π + π π + π cos π + i si π oraz si 10π si π ) 30 + 1i) 3i. Twierdzeie 3.11. Niech z rcos φ+i si φ) C, iech N. Wówczas z ma różych pierwiastków stopia daych wzorem w k r cos φ +kπ + i si φ +kπ ), gdzie k {0, 1,..., 1}. Dowód. Niech w C będzie taką liczbą, że w z i iech w scos θ + i si θ). Wówczas s cos θ + i si θ) rcos φ + i si φ), skąd s r oraz Tym samym, wobec okresowości fukcji cos i si cos θ cos φ i si θ si φ. θ φ +kπ, dla k N, a więc θ φ+kπ, dla k N. Zauważmy jedak, że dla k : φ +kπ cos φ+lπ φ + + l)π φ +π +lπ π + φ +lπ, skąd cos φ+kπ i si φ+kπ si φ+lπ. Wobec tego otrzymujemy tylko różych liczb i wystarczy rozpatrywać k {0,..., 1}. 15

1 9) Wyzaczymy wszystkie pierwiastki stopia z liczby. Sprawdzamy, że 1 + 0i) cos π + i si π). Wobec tego pierwiastki stopia z wyrażą się astępującymi wzorami: w 0 cos π + i si π ) ) 3 + i1 w 1 cos 3π + i si 3π ) cos π + i si π ) 0 + i1) i w cos 5π + i si 5π ) [ cos π π ) + i si π π )] cos π + i si π ) ) 3 + i1 w 3 cos 7π + i si 7π ) [ cos π + π ) + i si π + π )] cos π i si π ) ) 3 i1 w cos 9π + i si 9π ) [cos π + π)+isi π + π)] cos π + i si π) 1+i0) w 5 cos 11π ) 11π + i si [ cos π π ) cos π i si π ) ) 3 i1. + i si π π )]