Esercizi misti sul calcolo delle radici dei numeri complessi
Scopri il mondo affascinante delle radici dei numeri complessi nel nostro esclusivo documento “Esercizi misti sul calcolo delle radici dei numeri complessi”! Questa risorsa straordinaria ti porta in un viaggio attraverso esercizi stimolanti, pieni di sfide matematiche e soluzioni illuminanti. Ideale per studenti, insegnanti e appassionati di matematica, questo articolo è un invito ad esplorare le profondità dei numeri complessi con entusiasmo e curiosità. Ogni pagina è un’avventura che ti aspetta, piena di scoperte ed emozioni matematiche. Preparati a essere affascinato dal potere e dalla bellezza dei numeri complessi!
Autori e revisori
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Revisori: Valerio Brunetti, Nicola Fusco, Matteo Talluri, Davide La Manna.
Sommario
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Testi degli esercizi
Suggerimento.
per trovare le due radici quadrate di .
Svolgimento.
per cui possiamo razionalizzare come fatto nell’esercizio precedente:
Di conseguenza, per concludere l’esercizio ci basta trovare le due soluzioni dell’equazione complessa
Per risolverla possiamo, ad esempio, sfruttare la forma trigonometrica di un numero complesso. Infatti, se scriviamo
allora un semplice calcolo mostra che
L’equazione si può dunque riscrivere come
da cui segue immediatamente che
sono le due soluzioni dell’equazione.
Suggerimento.
Introduzione.
perciò svolgiamo solo alcuni degli esempi proposti e lasciamo il resto per il lettore.
Svolgimento punto 1.
e questo si può fare scrivendo entrambi i membri in forma esponenziale:
L’equazione è del tutto equivalente al sistema reale
da cui segue che , mentre ha sei soluzioni nell’intervallo ovvero
In particolare, le soluzioni dell’equazione (ovvero le radici seste di ) sono
Svolgimento punto 4.
che è equivalente al sistema reale
Il modulo è quindi dato da , mentre gli angoli sono rispettivamente
In particolare, le radici quarte di sono
Suggerimento.
Svolgimento.
Possiamo scrivere in forma trigonometrica osservando che questo ha modulo e argomento principale rispettivamente dati da
Di conseguenza, l’equazione è equivalente a
da cui si ottiene immediatamente che le due radici sono
concludendo così l’esercizio.
Suggerimento.
Svolgimento.
Mostriamo come sfruttare la forma esponenziale per risolverla. È facile vedere che
per cui l’equazione sopra è del tutto equivalente al sistema reale
La prima equazione ha come unica soluzione , mentre per quanto riguarda l’argomento abbiamo infinite soluzioni
Di conseguenza, per quanto riguarda l’argomento principale (e quindi nell’intervallo ) abbiamo soltanto due soluzioni, ovvero
In particolare, le due radici quadrate di sono
Suggerimento.
tramite il sistema equivalente di equazioni reali.
Svolgimento.
mentre il suo argomento principale è
perciò si ha . A questo punto non ci rimane altro da fare che risolvere l’equazione complessa
che, scrivendo anche in forma esponenziale come , sappiamo essere del tutto equivalente al sistema
La prima equazione ha come unica soluzione , mentre la seconda ammette tre soluzioni, ovvero
da cui si ha che le tre radici cubiche di sono
Suggerimento.
Introduzione.
Svolgimento punto 1.
ma questa è immediato vedere che ha soluzioni . Per le radici cubiche, invece, scriviamo in forma esponenziale,
e consideriamo il sistema di equazioni reali associato a , ovvero
La prima equazione ha come unica soluzione , mentre la seconda ammette tre soluzioni distinte ovvero
In particolare, le tre radici cubiche di sono
Ovviamente, dato che l’equazione ha grado dispari, una delle radici è necessariamente reale ().
Svolgimento punto 6.
avendo preso come argomento principale l’unica soluzione dell’arcotangente nell’intervallo . Le radici quadrate sono le soluzioni di
e sono dunque date da
Per quanto riguarda le radici cubiche, invece, dobbiamo risolvere
che, come abbiamo visto in precedenza, è del tutto equivalente al seguente sistema di equazioni reali:
La prima equazione ha come unica soluzione , mentre la seconda ammette tre soluzioni distinte ovvero
Di conseguenza, le tre radici cubiche sono date da
concludendo l’esercizio. Osserviamo che è possibile semplificare sfruttando le formule additive di seno e coseno, ovvero
e poi il fatto che è un angolo notevole:
Suggerimento.
Svolgimento.
dato che sono l’uno il coniugato dell’altro. Per la formula di De Moivre si ha
per ogni . Se è divisibile per , diciamo , allora
da cui prendendo la somma si ottiene il risultato desiderato:
Se non è divisibile per , sfruttando il fatto che il coseno (seno) è una funzione pari (dispari), otteniamo l’uguaglianza
e questo conclude osservando che
Suggerimento.
Svolgimento.
Notiamo che facendo variare in questo modo c’è il rischio che da un certo punto in poi si arrivi ad avere
ma in questo caso è meglio rinunciare alla convenzione di rimanere in a favore della chiarezza dato che si dovrebbe prendere
con e in modo tale che
In ogni caso, il prodotto è dato da
e, sfruttando la proprietà della funzione esponenziale, la produttoria si trasforma in una sommatoria all’esponente:
Ricordando la formula per la somma dei primi numeri interi si calcola esplicitamente l’esponente
da cui segue che
e questo conclude.
Riferimenti bibliografici
[1] S. L. Parsonson, Pure Mathematics Vol. 2, Cambridge University Press, 1970.
[2] C. Mantegazza, Problemi di Analisi I dal Corso del I Anno alla Scuola Normale Superiore di Pisa, MCM, 2016.
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