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2021年10月28日

 Zの6乗=1 をとけ





複素数とベクトル Zのn乗根

01

お待たせいたしました

これはさ

あちこちに 

しょっちゅう

顔を出す問題だけど


やり方を 知らないと 

手も足も出ないという代物

P7110001.JPG

02


見たことあるでしょ


両辺を まず 複素数の 極形式にするんですが

複素数の ベキ は ド・モアブルの定理


P7110002.JPG
03


一般的な 極形式の形にして

左辺を 変形すると

こんな感じ


P7110003.JPG
04
右辺は まず

Zの 絶対値 = r

絶対値は 正であるから

rは 正


右辺も 1+0i

を 極形式にして


P7110004.JPG
05

左辺 = 右辺

係数を 比較して


r=1

偏角は 0 以上  2パイ  未満として

シータ を 計算すると

始めの 角度が 0だから

そこから 2パイ 周期

P7110005.JPG
06

偏角の 設定範囲に ある のは

k=0,1,2,3,4,5。

P7110006.JPG
07

Zの6乗根は 6っつ 答えがあって

P7110007.JPG
08

こうです

P7110008.JPG
09

類題ですが


P7110009.JPG
10

やり方は


さっきと同じ


両辺 極形式にして

係数を 比較


シータの 範囲を 調べ

P7110010.JPG
11

答えは 3っつ あって

P7110011.JPG
12

こんな感じで

P7110012.JPG
13

類題

これはさ

困ったとがあって

かなり 停止していましたが


閃いたよ


チャンスですね


P7110013.JPG
14

やり方は 同じなんだけどさ

P7110014.JPG
15

偏角の 範囲を 調べて

P7110015.JPG
16

5つつ ある

P7110016.JPG
17

整理して行くとですよ


P7110017.JPG
18

パイ/5 とか 2パイ/5

の値が 分かれば できそうだと

P7110018.JPG
19

だから

下準備は できたので

後は この 4つの 角度の 三角関数の

値を 計算すればいい


P7110019.JPG
20


180 割る 5 = 36


36 = α と置いて


5α=180


2と 3に 分ける

2は 倍角  3は 3倍角

の公式を 代入していくと


P7110020.JPG
21

補角の公式で

サイン2α = サイン3α


なんか 変な感じも するけど

左辺を 倍角    右辺を 3倍角



P7110021.JPG
22


3倍角の公式を 忘れたときは

前回の 28012 でやった

ド・モアブルの定理で 

導きだす

P7110022.JPG
23


代入 式変形 


P7110023.JPG
24


まずは コサインにして

2次方程式を 解くと

P7110024.JPG
25

コサイン 36ど

(コサイン ぱい/5)

36度のコサインは プラス

コサインα

P7110025.JPG
26

平方の公式で

サインα



P7110026.JPG
27

コサイン2αは 

コサインの 倍角の公式から

P7110027.JPG
28



コサイン2α

P7110028.JPG
29


平方の公式で


P7110029.JPG
30

サイン2α

P7110030.JPG
31

これらを 下準備しておいた

式に 代入して

P7110031.JPG
32

逐次

P7110032.JPG
33

こんな感じで

P7110033.JPG
34

答えは 5つつ


P7110034.JPG
35


類題

左辺は


P7110035.JPG
36


いつもどうりに

P7110036.JPG
37

右辺は 絶対値 ヲ プラスにして

マイナスは 後ろの 複素数の中に


P7110037.JPG
38

ここからは

普段通りに

P7110038.JPG
39

偏角の範囲を たしかめて

P7110039.JPG
40

Zの根に 代入して来ますと

P7110040.JPG
41


こんな感じで

P7110041.JPG
42

逐次

P7110042.JPG
43

6つ


出そろったとこで

P7110043.JPG
44

まとめて


P7110044.JPG
45


問題を 読んでいただいて


P7110045.JPG
46


極形式で

式を 書き換えて

代入して


P7110046.JPG
47


連立➀A

P7110047.JPG
48

和の公式で

計算すると

C

P7110048.JPG
49

D

P7110049.JPG
50


CDを見比べて

シータは

P7110050.JPG
51


偏角の 範囲は


P7110051.JPG
52

偏角の 範囲の nは 1,2,3,4,5


P7110052.JPG
53


n=1から 5まで

計算してくと

コサイン3θ コサイン2θ


P7110053.JPG
54

調べてくと

P7110054.JPG
55

なんか 法則がありそうで


P7110055.JPG
56

一様

P7110056.JPG
57

ここまで

やってしまったけど

P7110057.JPG
58

nが 奇数の時


nが 偶数の時


P7110058.JPG
59

まず奇数の時から

チェックしてきますと


n=1 おっけい


P7110059.JPG
60

n=3 不適


P7110060.JPG
61

n=5 おっけい



P7110061.JPG
62

nが 偶数の時

n=2 不適


P7110062.JPG
63

n=4 不適


P7110063.JPG
64

条件に合うのは

n=1 n=5

のときで

P7110064.JPG
65

この偏角で

2つ 作って

答え

P7110065.JPG


お疲れ様です。




e:large;">家庭菜園と ざっかや

メニュウ ページ リターン    )






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