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Aufgabe:

Geben Sie für $$n\in \mathbb{N}$$ alle Lösungen der Gleichung $$z^{n}=1 \text{ in } \mathbb{C}$$ in der Polardarstellung an.


Lösung: sind die n verschiedenen n-ten Wurzeln aus der 1

$$|z|^n=|z^n|=1 \text{ dann auch }|z|=1$$

z liegt auf dem Einheitskreis und  $$z=cos(φ)+isin(φ)$$

Regel de Moivre: $$z^{n}=cos(nφ)+isin(nφ)=1$$


Problem/Ansatz:

Leider verstehe ich ab hier die Umformung bis hin zum Ergebnis nicht mehr, betrachtet man sozusagen nur noch die Winkel aus der zuvor genannten Potenz und wenn ja woher weiß man das nφ=2πk?

$$\Longrightarrow nφ=2πk, k\in \mathbb{Z}$$
$$\Longrightarrow φ=\frac{2πk}{n},k\in \mathbb{Z}$$

Ergebnis:

zk = cos (2πk/n)+isin(2πk/n)  , k ∈ {0, 1, . . . , n − 1} 

Weiß da jemand weiter?

Danke

Avatar von

1 Antwort

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Beste Antwort

woher weiß man das nφ=2πk?

Moivre sagt doch: Wenn man z mit n potenziert, dann wird

der Winkel mit der pos. x-Achse ( also das φ ) mit n

multipliziert. Damit das Ergebnis die reelle Zahl 1 ist, muss

es einen Winkel haben, der ein Vielfaches von 2pi ist,

denn nur dann liegt das Ergebnis auf der x-Achse.

Der Rest ist dann ja wohl wieder klar ?

Avatar von 289 k 🚀

Danke - das ist jetzt sehr verständlich.


Hätte ich dann nicht auch einfach die Wurzelgleichung für komplexe Zahlen abschreiben können und für  φ=0 setzten können ?

Wenn diese "Wurzelgleichung" verwendet werden darf,

wäre das wohl OK. Hier wird sie ja quasi durch die

Moivre-Formel bewiesen.

Danke

Stimmt - weil in der Lösung wurde das ohne Moivre bewiesen...

Letzter Gedanke:

Jetzt ist mir auch klar geworden, dass ich ja mit den letzten beiden Implikationen beweise, dass bei komplexen Potenzen das Argument n-mal vervielfacht wird und wiederum mit dem zweiten Implikationspfeil nach der Umformung bei komplexen Wurzeln, das Argument n-mal geteilt wird...

richtig?

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