0 Daumen
201 Aufrufe

Aufgabe:

Berechnen Sie alle komplexen Zahlen \( z \), die die folgende Gleichung erfüllen:
\( z^{3}=\frac{\mathrm{i}}{\sqrt{2}}-\frac{1}{\sqrt{2}} \text {. } \)

Lösungsmenge: \( \{z 1, z 2, \ldots\} \)
Hinweise:
- Geben Sie die Lösungsmenge in geschweiften Klammern an und trennen Sie die Elemente durch Kommata.


Problem/Ansatz:

Hi Leute, ich hoffe ihr könnt mir hier helfen. Ich habe das zwar gerechnet bin mir aber sehr unsicher ob es richtig ist. Am Anfang habe ich die Gleichung aufgestellt wo z=re ist und habe somit Z3 berechnet also in meinem Fall z=2Wurzel -12 Wurzel 2. Ja ich weiß das hört sich sehr komisch an deswegen wollte ich fragen kann mir jemand helfen und mir das richtige Ergebnis der von z1,z2,z3 nennen ? falls meins richtig ist dann sagt mir gerne bescheid. Dankee:** P.S. bittet achtet auf den Hinweis im TEXT.

Avatar von

2 Antworten

0 Daumen
 
Beste Antwort

Aloha :)

Wir suchen die 3 Lösungen der Gleichung:$$z^3=\frac{i}{\sqrt2}-\frac{1}{\sqrt2}=(-1)\cdot\left(\frac{1}{\sqrt2}-\frac{1}{\sqrt2}\,i\right)=\left(\underbrace{\cos\pi}_{=-1}+i\,\underbrace{\sin\pi}_{=0}\right)\cdot\left(\underbrace{\cos\frac\pi4}_{=\frac{1}{\sqrt2}}-i\,\underbrace{\sin\frac\pi4}_{=\frac{1}{\sqrt2}}\right)$$$$\phantom{z^3}=e^{i\pi}\cdot e^{-i\,\frac\pi4}=e^{i\pi-i\,\frac\pi4}=e^{i\,\frac34\pi}$$

Dazu erinnern wir uns daran, dass wir zu dem Argument (Winkel) einer komplexen Zahl beliebig oft \(2\pi\) addieren oder subtrahieren dürfen, ohne den Wert der Zahl zu ändern:$$z^3=e^{i(\frac34\pi+n\,2\pi)}\quad;\quad n\in\mathbb Z$$Nun potenzieren wir beide Seiten mit \(\frac13\):$$\left(z^3\right)^{\frac13}=\left(e^{i(\frac34\pi+n\,2\pi)}\right)^{\frac13}\quad\implies\quad z=e^{\small i\left(\frac\pi4+\frac{n}{3}\,2\pi\right)}$$

Gültige Lösungen erhalten wir für diejeningen \(n\)-Werte, für die das Argument (Winkel) der komlpexen Zahl im Intervall \([-\pi;+\pi]\) liegt, also für \(n=-1\), \(n=0\) und \(n=1\).

$$z_{-1}=e^{\small-\frac{5i}{12}\,\pi}\quad;\quad z_0=e^{\small \frac i4\,\pi}\quad;\quad z_1=e^{\small\frac{11i}{12}\,\pi}$$

Avatar von 152 k 🚀
0 Daumen

Dein Ergebnis ist nicht lesbar.

Zuerst umwandeln in Polarform: Wir haben \(\frac1{\sqrt2} (-1+i)\). Nun ist \(-1+i=\sqrt2\, e^{\frac34\pi\,i}\) (umwandeln geht schnell und sicher durch eine Skizze!). Nun setze zusammen und ziehe die dritte Wurzeln durch Dritteln des Exponenten, unter Beachtung der Periodizität (also im Exponenten \(+2k\pi\), es gibt ja insgesamt drei Lösungen, nicht nur eine).

Aus dem Radius muss man normalerweise auch noch die dritte Wurzel ziehen, aber schau mal, wie das hier aussieht.

Avatar von 9,7 k

hmm :/ ich weiß nicht wie das passiert ist aber kannst du mir vielleicht nennen was du raus hast ? und auch gerne wie du das gemacht hast ? Also mit Erklärungsweg wäre sehr nett. Danke im Voraus :**

Der Erklärungsweg steht ja da. Folge dem, soweit wie Du kommst, dann helfe ich weiter. Was erhältst Du?

Ein anderes Problem?

Stell deine Frage

Willkommen bei der Mathelounge! Stell deine Frage einfach und kostenlos

x
Made by a lovely community