- •0. Введение
- •I. Теоретический раздел
- •1. Основные определения
- •2. Геометрическое изображение комплексного числа. Понятие о модуле и аргументе
- •3. Умножение и деленин комплексных чисел в тригонометрической и покзательной форме
- •4. Возведение в степень и извлечение корня из комплексного числа
- •II. Справочный раздел
- •1. Табличные значения аргументов некоторых комплексных чисел
- •3. Формулы для степеней и корней
- •III. Практический раздел Образцы решения задач и их оформления
II. Справочный раздел
1. Табличные значения аргументов некоторых комплексных чисел
№ |
Комплексные числа |
Стандартные значения |
Главные значения | ||
в градусах |
в радианах |
в градусах |
в радианах | ||
1 | |||||
2 | |||||
3 | |||||
4 | |||||
5 | |||||
6 | |||||
7 | |||||
8 | |||||
9 | |||||
10 | |||||
11 | |||||
12 | |||||
13 | |||||
14 | |||||
15 | |||||
16 |
2. Формулы сокращенного умножения
2.1. Квадрат суммы: ;
2.2. Квадрат разности: ;
2.3. Разность квадратов: ;
2.4. Куб суммы: ;
2.5. Куб разности: ;
2.6. Разность кубов: ;
2.7. Сумма кубов: .
3. Формулы для степеней и корней
6.1. Произведение степеней с одинаковыми основаниями: ;
6.2. Произведение степеней с одинаковыми показателями: ;
6.3. Отношение степеней с одинаковыми основаниями: ;
6.4. Отношение степеней с одинаковыми показателями: ;
6.5. Возведение степени в степень: ;
6.6. Степень с отрицательным показателем: ;
6.7. Произведение корней: ;
6.8. Отношение корней: ;
6.9. Замена корня дробной степенью: .
III. Практический раздел Образцы решения задач и их оформления
Задача 1.а. Найти сумму комплексных чисел и. Ответ записать в алгебраической и тригонометрической форме.
, .
Решение. По определению суммы комплексных чисел имеем:
,
.
Найдем модуль и аргумент комплексного числа :
;
,
;
.
Ответ: – алгебраическая форма,
–тригонометрическая форма.
Задача 1.б. Найти сумму комплексных чисел и. Ответ записать в алгебраической и показательной форме.
, .
Решение. По определению суммы комплексных чисел имеем:
,
.
Найдем модуль и аргумент комплексного числа :
;
,
;
.
Ответ: – алгебраическая форма,
–показательная форма.
Задача 2.а. Найти разность комплексных чисел и. Ответ записать в алгебраической и показательной форме.
, .
Решение. По определению разности комплексных чисел имеем:
,
.
Найдем модуль и аргумент комплексного числа :
;
,
;
.
Ответ: – алгебраическая форма,
– показательная форма.
Задача 2.б. Найти разность комплексных чисел и. Ответ записать в алгебраической и тригонометрической форме.
, .
Решение. По определению разности комплексных чисел имеем:
,
.
Найдем модуль и аргумент комплексного числа :
;
,
;
.
Ответ: – алгебраическая форма,
– тригонометрическая форма.
Задача 3.а. Найти произведение комплексных чисел и. Ответ записать в алгебраической и тригонометрической форме.
=,=
Решение. Учитывая, что имеем:
,
.
Найдем модуль и аргумент комплексного числа :
;
,
,
;
.
Ответ: – алгебраическая форма,
–тригонометрическая форма.
Задача 3.б. Найти произведение комплексных чисел и. Ответ записать в алгебраической форме. Найти приближенное значение модуля с точностью до 0,001, а аргумента – с точностью до целого градуса.
, .
Решение. Учитывая, что будем иметь:
,
.
Найдем модуль и аргумент комплексного числа :
;
,
;
.
Ответ: – алгебраическая форма,
–приближенное значение модуля,
–приближенное значение аргумента.
Задача 4.а. Найти частное . Ответ записать в алгебраической и показательной форме.
.
Решение. По определению частного комплексных чисел имеем:
,
.
Найдем модуль и аргумент комплексного числа :
;
,
,
.
Ответ: – алгебраическая форма,
– показательная форма.
Задача 4.б. Найти частное . Ответ записать в алгебраической форме. Найти приближенное значение модуля с точностью до 0,001, а аргумента – с точностью до целого градуса.
, .
Решение. По определению частного комплексных чисел имеем:
,
.
Найдем модуль и аргумент комплексного числа :
;
,
,
.
Ответ: – алгебраическая форма,
–приближенное значение модуля,
–приближенное значение аргумента.
Задача 5.а. Вычислить значение многочлена при.
а) Ответ записать в алгебраической форме;
б) найти точное значение модуля и его приближенное значение с точностью до 0,0001;
в) найти приближенное значение аргумента в радианах с точностью до 0,001 и в градусах с точностью до целого градуса.
, .
Решение. Вычислим :
,
.
Вычислим значение многочлена:
.
Найдем модуль и аргумент комплексного числа .
Так как , то. Имеем:
;
,
,
.
Ответ: – алгебраическая форма,
– точное и приближенное значения
модуля ответа,
– приближенное значение аргумента ответа в
радианах,
– приближенное значение аргумента ответа в
градусах.
Задача 5.б. Вычислить значение многочлена при.
а) Ответ записать в алгебраической форме;
б) найти точное значение модуля и его приближенное значение с точностью до 0,0001;
в) найти приближенное значение аргумента в радианах с точностью до 0,001 и в градусах с точностью до целого градуса.
, .
Решение. Вычислим :
,
.
Вычислим значение многочлена:
.
Найдем модуль и аргумент комплексного числа .
Так как , то. Имеем:
;
,
,
.
Ответ: – алгебраическая форма,
– точное и приближенное значения
модуля ответа,
– приближенное значение аргумента ответа в
радианах,
– приближенное значение аргумента ответа в
градусах.
Задача 6.а. Вычислить значение функции при. Ответ записать в алгебраической форме. Найти модуль и аргумент (в градусах) ответа.
.
Решение. Имеем:
.
Найдем модуль а аргумент комплексного числа .
Так как , то. Имеем:
;
,
.
Ответ: – алгебраическая форма,
– модуля ответа,
– значения аргумента ответа в градусах.
Задача 6.б. Вычислить значение функции при. Ответ записать в алгебраической форме. Найти модуль и аргумент (в градусах) ответа.
.
Решение. Имеем:
.
Найдем модуль и аргумент комплексного числа .
Так как , то. Имеем:
;
,
.
Ответ: – алгебраическая форма,
– модуля ответа,
– значения аргумента ответа в градусах.
Задача 7.а. Вычислить значение функции при.
а) Ответ записать в алгебраической форме;
б) найти точное значение модуля и его приближенное значение с точностью до 0,0001;
в) найти приближенное значение аргумента в радианах с точностью до 0,001 и в градусах с точностью до целого градуса.
.
Решение. Вычислим значения и:
,
,
.
Вычислим значение :
.
Найдем модуль и аргумент комплексного числа .
Так как , то. Имеем:
;
,
,
.
Ответ: – алгебраическая форма,
– точное и приближенное значения
модуля ответа,
– приближенное значение аргумента ответа в
радианах,
– приближенное значение аргумента ответа в
градусах.
Задача 7.б. Вычислить значение функции при.
а) Ответ записать в алгебраической форме;
б) найти точное значение модуля и его приближенное значение с точностью до 0,0001;
в) найти приближенное значение аргумента в радианах с точностью до 0,001 и в градусах с точностью до целого градуса.
.
Решение. Вычислим значения и:
,
,
.
Вычислим значение :
.
Найдем модуль и аргумент комплексного числа .
Так как , то. Имеем:
;
,
,
.
Ответ: – алгебраическая форма,
– точное и приближенное значения
модуля ответа,
– приближенное значение аргумента ответа в
радианах,
– приближенное значение аргумента ответа в
градусах.
Задача 8.а. Решить данное линейное уравнение.
а) Ответ записать в алгебраической форме;
б) найти точное значение модуля и его приближенное значение с точностью до 0,0001;
в) найти приближенное значение аргумента в радианах с точностью до 0,001 и в целых градусах.
.
Решение. Преобразуем вид данного уравнения:
.
Найдем модуль и аргумент комплексного числа .
Так как , то. Имеем:
;
;
, ,
.
Ответ: – алгебраическая форма решения,
– точное и приближенное значения
модуля решения,
– приближенное значение аргумента решения в
радианах,
– точное значение аргумента решения в градусах.
Задача 8.б. Решить данное линейное уравнение.
а) Ответ записать в алгебраической форме;
б) найти точное значение модуля и его приближенное значение с точностью до 0,0001;
в) найти приближенное значение аргумента в радианах с точностью до 0,001 и в целых градусах.
.
Решение. Преобразуем вид данного уравнения:
.
Найдем модуль и аргумент комплексного числа .
Так как , то. Имеем:
;
, ,
.
Ответ: – алгебраическая форма решения,
– точное значение модуля решения,
– приближенное значение аргумента решения в
радианах,
– точное значение аргумента решения в градусах.
Задача 9.а. Решить систему. Ответ записать в алгебраической форме.
Решение. Решим систему методом Крамера. Вычислим основной и вспомогательные определители системы:
,
,
.
Найдем решение по формулам Крамера:
,
.
Таким образом, имеем .
Проверка:
Ответ:
Задача 9.б. Решить систему. Ответ записать в алгебраической форме.
Решение. Решим систему методом Гаусса (исключения неизвестных). Для этого рядом с первым уравнением запишем коэффициент при во втором уравнении, а рядом со вторым уравнением запишем коэффициент прив первом уравнении. Умножим каждое уравнение почленно на рядом стоящую скобку, затем из первого равенства вычтем второе. Тогда коэффициент приравняется нулю. Имеем:
,
,
.
Подставим найденное значение в первое уравнение и найдем :
,
,
,
.
Таким образом, имеем .
Проверка:
Ответ:
Задача 10.а. Решить уравнение.
а) найти точное значение модуля и его приближенное значение с точностью до 0,001;
б) найти значение аргумента в целых градусах.
Значение указывается преподавателем.
Решение. Преобразуем данное уравнение:
.
Найдем модуль и аргумент комплексного числа .
Так как , то. Имеем:
;
,
.
Воспользуемся формулой для извлечения корня -й степени
.
1) Если , то
;
,
,
.
2) Если , то
;
,
,
,
.
3) Если , то
;
,
,
,
,
.
4) Если , то
;
,
,
,
,
,
.
Ответ: 1) .
2) .
3) ,
.
4) ,
.
Задача 10.б. Решить уравнение.
а) найти точное значение модуля и его приближенное значение с точностью до 0,001;
б) найти главное значение аргумента в целых градусах.
Значение указывается преподавателем.
Решение. Умножим обе части уравнения на – сопряженному числу коэффициенту при и преобразуем полученное уравнение:
.
Найдем модуль и аргумент комплексного числа .
Так как , то. Имеем:
,
;
,
.
Воспользуемся формулой для извлечения корня -й степени
.
1) Если , то
.
Запишем тригонометрические формы корней со стандартными значениями аргументов:
,
,
.
Запишем тригонометрические формы корней с главными значениями аргументов:
,
,
.
2) Если , то
.
Запишем тригонометрические формы корней со стандартными значениями аргументов:
,
,
,
.
Запишем тригонометрические формы корней с главными значениями аргументов:
,
,
,
.
3) Если , то
;
Запишем тригонометрические формы корней со стандартными значениями аргументов:
,
,
,
,
.
Запишем тригонометрические формы корней с главными значениями аргументов:
,
,
,
,
.
4) Если , то
;
Запишем тригонометрические формы корней со стандартными значениями аргументов:
,
,
,
,
,
.
Запишем тригонометрические формы корней с главными значениями аргументов:
,
,
,
,
,
.
Ответ: 1) .
2) .
3) ,
.
4) ,
.
Задача 11.а. Решить квадратное уравнение: а) найти алгебраической форму корней; б) найти модули и аргументы корней в градусах.
.
Решение. Вычислим дискриминант данного квадратного уравнения:
.
Представим полученное значение в виде:
.
Так как
,
то приравнивая правые части последних двух равенств, получим систему двух уравнений
Решим полученную систему:
Подставим во второе уравнение выражение для из первого уравнения и решим биквадратное уравнение:
;
;
1) . В этом случае биквадратное уравнение не имеет корней;
2) .
Подставляя значения в равенстве, найдем значения:
.
Таким образом, имеем
или .
Дальнейшее вычисление не зависит от того, какое из этих равенств нами будет использовано. так как в обоих случаях получим один и тот же ответ.
Найдем корни исходного квадратного уравнения:
.
1) .
Найдем модуль и аргумент комплексного числа :
;
,
.
2) .
Найдем модуль и аргумент комплексного числа :
;
,
.
Ответ: ,, ;
, , .
Задача 11.б. Решить квадратное уравнение: а) найти алгебраической форму корней; б) найти модули и аргументы корней в градусах.
.
Решение. Вычислим дискриминант данного квадратного уравнения:
.
Представим полученное значение в виде:
.
Так как
,
то приравнивая правые части последних двух равенств, получим систему двух уравнений
Решим полученную систему:
Подставим во второе уравнение выражение для из первого уравнения и решим биквадратное уравнение:
;
;
1) . В этом случае биквадратное уравнение не имеет корней;
2) .
Подставляя значения в равенстве, найдем значения:
.
Таким образом, имеем
или .
Дальнейшее вычисление не зависит от того, какое из этих равенств нами будет использовано. так как в обоих случаях получим один и тот же ответ.
Найдем корни исходного квадратного уравнения:
.
1) .
Найдем модуль и аргумент комплексного числа :
;
,
.
2) .
Найдем модуль и аргумент комплексного числа :
;
,
.
Ответ: ,, ;
, , .
Задача 12.а. Решить кубическое уравнение: а) найти алгебраической форму корней; б) найти модули и аргументы корней в градусах.
.
Указание. У данного уравнения имеется чисто мнимый корень.
Решение. Согласно указанию у данного кубического уравнения имеется чисто мнимый корень . Так каки, то из данного уравнения будем иметь
Из первого уравнения системы находим: 1) ; 2). Подставим эти значения во второе уравнение системы:
1) ;
следовательно, не является решением системы;
2)
следовательно, является решением системы.
Таким образом, является корнем исходного кубического уравнения:.
Найдем остальные корни. Для этого разложим левую часть на множители. Одним из множителей является линейный множитель:
.
Второго множителя можно найти непосредственно:
.
Решим квадратное уравнение . Вычислим его дискриминант:
.
Представим полученное значение в виде:
.
Так как
,
то приравнивая правые части последних двух равенств, получим систему двух уравнений
Решим полученную систему:
Подставим во второе уравнение выражение для из первого уравнения и решим биквадратное уравнение:
;
;
1) . В этом случае биквадратное уравнение не имеет корней;
2) .
Подставляя значения в равенстве, найдем значения:
.
Таким образом, имеем
или .
Дальнейшее вычисление не зависит от того, какое из этих равенств нами будет использовано. так как в обоих случаях получим один и тот же ответ.
Найдем корни квадратного уравнения:
.
1) .
Найдем модуль и аргумент комплексного числа :
;
,
.
2) .
Найдем модуль и аргумент комплексного числа :
;
,
.
Ответ: ,, ;
, , ;
, , .
Задача 12.б. Решить кубическое уравнение: а) найти алгебраической форму корней; б) найти модули и аргументы корней в градусах.
.
Указание. У данного уравнения имеется чисто мнимый корень.
Решение. Согласно указанию у данного кубического уравнения имеется чисто мнимый корень . Так каки, то из данного уравнения будем иметь
Из первого уравнения системы находим: 1) ; 2). Подставим эти значения во второе уравнение системы:
1) ;
следовательно, не является решением системы;
2)
,
следовательно, является решением системы.
Таким образом, является корнем исходного кубического уравнения:.
Найдем остальные корни. Для этого разложим левую часть на множители. Одним из множителей является линейный множитель:
.
Второго множителя можно найти непосредственно:
.
Решим квадратное уравнение . Вычислим его дискриминант:
.
Представим полученное значение в виде:
.
Так как
,
то приравнивая правые части последних двух равенств, получим систему двух уравнений
Решим полученную систему:
Подставим во второе уравнение выражение для из первого уравнения и решим биквадратное уравнение:
;
;
1) . В этом случае биквадратное уравнение не имеет корней;
2) .
Подставляя значения в равенстве, найдем значения:
.
Таким образом, имеем
или .
Дальнейшее вычисление не зависит от того, какое из этих равенств нами будет использовано. так как в обоих случаях получим один и тот же ответ.
Найдем корни квадратного уравнения:
.
1) .
Найдем модуль и аргумент комплексного числа :
;
,
.
2) .
Найдем модуль и аргумент комплексного числа :
;
,
.
Ответ: , , ;
, , ;
, , .