☰ Содержание · Математика

Корни комплексных чисел

Уроки 41 · 1 урок · М. А. Мирзаахмедов, Ш. Н. Исмаилов, А. К. Аманов (алгебра и начала анализа), Б. К. Хайдаров (геометрия). Математика, 10 класс, части 1 и 2, 1-е издание. EXTREMUM PRESS, Ташкент, 2017
41

Извлечение квадратного корня из комплексного числа

Учебник, часть 2: с. 84–85
ЦельИзвлекать квадратные (а также кубические и четвёртые) корни из комплексных чисел с помощью тригонометрической формы.
Новые слова
квадратный корень · kvadrat ildizмодуль корня · ildiz moduliкорень n-й степени · n-darajali ildizправильный многоугольник · muntazam ko‘pburchak
Объяснение

Квадратный корень из числа z = r(cos φ + i sin φ) — комплексное число w = ρ(cos ψ + i sin ψ), квадрат которого равен z. Из w² = z получаем ρ² = r и 2ψ = φ + 2πn, поэтому ρ = √r и ψ = (φ + 2πn)/2. При n = 0 и n = 1 получаем два различных корня, w₀ = √r(cos φ/2 + i sin φ/2) и w₁ = √r(cos(φ/2 + π) + i sin(φ/2 + π)) = −w₀; при n = 2, 3, … корни повторяются. Значит, у каждого ненулевого комплексного числа два квадратных корня, и они противоположны. Аналогично корень n-й степени имеет модуль ⁿ√r и аргументы (φ + 2πk)/n, k = 0, 1, …, n − 1: таких корней n, и они лежат в вершинах правильного n-угольника, вписанного в окружность с центром в начале координат и радиусом ⁿ√r. Результат полезно проверить по равенству w² = z.

Примеры
z = 9(cos 60° + i sin 60°). ρ = 3; ψ = 30° + 180°n. n = 0: 3(cos 30° + i sin 30°) = 3(√3/2 + i/2); n = 1: 3(cos 210° + i sin 210°) = −3(√3/2 + i/2).
z = −4: r = 4, φ = 180°. ρ = 2; ψ = 90° + 180°n. Корни: 2(cos 90° + i sin 90°) = 2i и 2(cos 270° + i sin 270°) = −2i. Проверка: (2i)² = −4.
Работа в классе

В парах нарисуйте окружность и отметьте три кубических корня из z = 1 (аргументы 0°, 120°, 240°); с помощью транспортира и линейки проверьте, что они образуют правильный треугольник.

Упражнения
1
Сколько квадратных корней имеет ненулевое комплексное число?
2
Запишите все значения √(−9).
3
Каков модуль квадратных корней из числа z = 16(cos 80° + i sin 80°)?
4
Почему два квадратных корня — противоположные числа?