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Aufgabe:

Berechnen Sie alle Lösungen der Gleichung 128z = z^7 in C


Problem/Ansatz:

Die erste Nullstelle ist ja bei 0 da man z einmal ausklammern kann übrig bleibt z^6  - 128 = 0 

Wie berechne ich da jetzt den Radius?

Den Radius berechnet man ja mithilfe der x und y Variable aber die ist ja in z versteckt oder der Radius ist = dem Betrag von z aber ich kann in z ja nicht reinsehen sprich ist der betrag dann einfach 1? welche Rolle spielt eigentlich die 128?

Wie berechne ich phi? sgn(y) * arccos (x/r) geht ja nicht da mir r und x + y fehlt .... // Kann ich da immer 2pi/potenz machen?

Ich bekomme schwierige Aufgaben hin aber bei den leichten verzweifle ich total ... :/

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Hi, man kann das folgendermaßen machen:


\( z^{6} \)  = 128    Jetzt nehmen wie die Exponentialdarstellung von 128

 \( z^{6} \) = 128 *\( e^{2π*i*k} \)  ,wobei k eine ganze Zahl ist. Jetzt beide Seiten hoch \( \frac{1}{6} \)

z = 128^(1/6) *\( e^{\frac{2π*i*k}{6}} \) . Da wir eine Gleichung sechsten Grades haben, gibt es genau sechs Lösungen in den komplexen Zahlen, die mit einem Abstand von 360°/6 = 60° auf dem Kreis 128^(1/6) *\( e^{\frac{2π*i*k}{6}} \) liegen. Wir müssen also nur k = 0,1,2,3,4,5 , also sechs Werte, einsetzten.

k = 0: z = 128^(1/6)

k = 1:  z = 128^(1/6) *\( e^{\frac{2π*i*1}{6}} \). Um das in die Form a+bi zu bekommen, kannst du die Eulersche Formel e^(ix) = cos(x) + i*sin(x) benutzen. Es ist dann 128^(1/6) *\( e^{\frac{2π*i*1}{6}} \) = 128^(1/6) *\( e^{1/3π*i} \) = 128^(1/6) * (cos(1/3π) + i*sin(1/3π)) = 128*(1/2+i*\( \sqrt{3} \) /2) = 2^(1/6) + i*\( \sqrt{3} \) *2^(1/6)

k= 2,3,4,5 funktionieren genauso wie k=1.

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\( 128z = z^7 \iff z_0 = 0 \iff z^6 = 128 \iff z^3 = \pm\sqrt{128}  \)

Die anderen Lösungen ergeben sich dann zu:

$\eqalign{
    Z_1 &= -\sqrt{128} \cr
    Z_2 &= +\sqrt{128} \cr
z_{1;1} &= \root{3}\of{Z_1} \cr
z_{1;2} &= \root{3}\of{Z_1}\left({-1+\sqrt{3}i\over2}\right) \cr
z_{1;3} &= \root{3}\of{Z_1}\left({-1-\sqrt{3}i\over2}\right) \cr
z_{2;1} &= \root{3}\of{Z_2} \cr
z_{2;2} &= \root{3}\of{Z_2}\left({-1+\sqrt{3}i\over2}\right) \cr
z_{2;3} &= \root{3}\of{Z_2}\left({-1-\sqrt{3}i\over2}\right) \cr
}$

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