Jinsi ya kutatua equation ngumu. Vielezi, milinganyo na mifumo ya milinganyo yenye nambari changamano
Matumizi ya milinganyo yameenea katika maisha yetu. Zinatumika katika mahesabu mengi, ujenzi wa miundo na hata michezo. Mwanadamu alitumia equations katika nyakati za kale, na tangu wakati huo matumizi yao yameongezeka tu. Kwa uwazi, hebu tutatue shida ifuatayo:
Kokotoa \[ (z_1\cdot z_2)^(10),\] ikiwa \
Kwanza kabisa, hebu tuzingatie ukweli kwamba nambari moja imewasilishwa kwa fomu ya algebra, nyingine katika fomu ya trigonometric. Inahitaji kurahisishwa na kuletwa mtazamo unaofuata
\[ z_2 = \frac(1)(4) (\cos\frac(\pi)(6)+i\sin\frac(\pi)(6)).\]
Usemi \ unasema kwamba kwanza kabisa tunazidisha na kuinua hadi nguvu ya 10 kwa kutumia fomula ya Moivre. Fomula hii imeundwa kwa umbo la trigonometric ya nambari changamano. Tunapata:
\[\anza(vmatrix) z_1 \mwisho(vmatrix)=\sqrt ((-1)^2+(\sqrt 3)^2)=\sqrt 4=2\]
\[\varphi_1=\pi+\arctan\frac(\sqrt 3)(-1)=\pi\arctan\sqrt 3=\pi-\frac(\pi)(3)=\frac(2\pi)( 3)\]
Kufuatia sheria za kuzidisha nambari ngumu katika fomu ya trigonometric, tunafanya yafuatayo:
Kwa upande wetu:
\[(z_1+z_2)^(10)=(\frac(1)(2))^(10)\cdot(\cos (10\cdot\frac(5\pi)(6))+i\dhambi \cdot\frac(5\pi)(6)))=\frac(1)(2^(10))\cdot\cos \frac(25\pi)(3)+i\sin\frac(25\ pi)(3).\]
Kufanya sehemu \[\frac(25)(3)=8\frac(1)(3)\] kuwa sahihi, tunafikia hitimisho kwamba tunaweza "kupindisha" zamu 4 \[(8\pi rad.): \]
\[ (z_1+z_2)^(10)=\frac(1)(2^(10))\cdot(\cos \frac(\pi)(3)+i\sin\frac(\pi)(3) ))\]
Jibu: \[(z_1+z_2)^(10)=\frac(1)(2^(10))\cdot(\cos \frac(\pi)(3)+i\sin\frac(\pi) (3))\]
Mlinganyo huu unaweza kutatuliwa kwa njia nyingine, ambayo inajitokeza hadi kuleta nambari ya 2 katika umbo la aljebra, na kisha kuzidisha ndani. fomu ya algebra, badilisha matokeo kuwa fomu ya trigonometric na utumie fomula ya Moivre:
Je, ni wapi ninaweza kutatua mfumo wa milinganyo yenye nambari changamano mtandaoni?
Unaweza kutatua mfumo wa equations kwenye tovuti yetu https://site. Kitatuzi cha bure mtandaoni kitakuruhusu kutatua milinganyo ya mtandaoni ya utata wowote katika suala la sekunde. Unachohitaji kufanya ni kuingiza data yako kwenye kisuluhishi. Unaweza pia kutazama maagizo ya video na kujifunza jinsi ya kutatua equation kwenye tovuti yetu. Na ikiwa bado una maswali, unaweza kuwauliza katika kikundi chetu cha VKontakte http://vk.com/pocketteacher. Jiunge na kikundi chetu, tunafurahi kukusaidia kila wakati.
SHIRIKISHO LA ELIMU
TAASISI YA ELIMU YA SERIKALI
ELIMU YA JUU YA KITAALAMU
"CHUO KIKUU CHA UFUNDI CHA JIMBO LA VORONEZH"
IDARA YA AGLEBRA NA GEOMETRI
Nambari tata
(kazi zilizochaguliwa)
KAZI YA WAHITIMU
maalum 050201.65 hisabati
(pamoja na utaalamu wa ziada 050202.65 sayansi ya kompyuta)
Imekamilishwa na: Mwanafunzi wa mwaka wa 5
kimwili na hisabati
kitivo
Mshauri wa kisayansi:
VORONEZH - 2008
1. Utangulizi……………………………………………………...…………..…
2. Nambari changamano (matatizo yaliyochaguliwa)
2.1. Nambari changamano katika umbo la aljebra…………………….….
2.2. Ufafanuzi wa kijiometri wa nambari changamano ……………..…
2.3. Fomu ya trigonometric ya nambari changamano
2.4. Utumiaji wa nadharia ya nambari changamano katika utatuzi wa milinganyo ya shahada ya 3 na 4 ………………………………………………………………………………
2.5. Nambari changamano na vigezo ………………………………………….
3. Hitimisho………………………………………………………………………………….
4. Orodha ya marejeleo………………………………………………………….
1. Utangulizi
Katika mpango wa hisabati kozi ya shule nadharia ya nambari inaletwa kwa kutumia mifano ya seti za nambari za asili, nambari kamili, busara, zisizo na maana, i.e. kwenye seti ya nambari halisi, picha ambazo hujaza mstari mzima wa nambari. Lakini tayari katika daraja la 8 hakuna usambazaji wa kutosha wa nambari halisi, kutatua hesabu za quadratic na kibaguzi hasi. Kwa hivyo, ilihitajika kujaza hisa za nambari halisi kwa msaada wa nambari ngumu, ambayo mzizi wa mraba wa nambari hasi ina maana.
Kuchagua mada "Nambari Changamano" kama mada yangu ya kuhitimu kazi ya kufuzu, ni kwamba dhana ya nambari changamano huongeza ujuzi wa wanafunzi kuhusu mifumo ya nambari, kuhusu kutatua darasa kubwa la matatizo ya maudhui ya aljebra na kijiometri, kuhusu kutatua. milinganyo ya algebra shahada yoyote na kuhusu kutatua matatizo na vigezo.
Tasnifu hii inachunguza suluhu la matatizo 82.
Sehemu ya kwanza ya sehemu kuu "Nambari tata" ina ufumbuzi wa matatizo na nambari ngumu katika muundo wa aljebra, shughuli za kujumlisha, kutoa, kuzidisha, kugawanya, operesheni ya kuunganisha kwa nambari changamano katika umbo la aljebra, nguvu ya kitengo cha kufikiria, moduli ya nambari changamano imefafanuliwa, na kanuni ya uchimbaji pia imeelezwa. kipeo kutoka kwa nambari changamano.
Katika sehemu ya pili, matatizo juu ya tafsiri ya kijiometri ya namba tata kwa namna ya pointi au vectors ya ndege tata hutatuliwa.
Sehemu ya tatu inachunguza shughuli kwenye nambari changamano katika fomu ya trigonometric. Njia zinazotumika ni: Moivre na kutoa mzizi wa nambari changamano.
Sehemu ya nne imejitolea kutatua hesabu za digrii 3 na 4.
Wakati wa kutatua matatizo katika sehemu ya mwisho, "Nambari tata na vigezo," taarifa iliyotolewa katika sehemu zilizopita hutumiwa na kuimarishwa. Msururu wa shida katika sura hiyo umejitolea kufafanua familia za mistari kwenye ndege ngumu, iliyotolewa na milinganyo(kutokuwa na usawa) na kigezo. Katika sehemu ya mazoezi unahitaji kutatua equations na parameter (juu ya shamba C). Kuna kazi ambapo tofauti changamano inakidhi idadi ya masharti kwa wakati mmoja. Kipengele maalum cha kutatua matatizo katika sehemu hii ni kupunguzwa kwa wengi wao kwa ufumbuzi wa equations (usawa, mifumo) ya shahada ya pili, isiyo na maana, trigonometric na parameter.
Kipengele cha uwasilishaji wa nyenzo katika kila sehemu ni pembejeo ya awali misingi ya kinadharia, na baadaye matumizi yao ya vitendo katika kutatua matatizo.
Mwishoni thesis orodha ya fasihi iliyotumika imewasilishwa. Wengi wao wanawasilisha nyenzo za kinadharia, ufumbuzi wa baadhi ya matatizo huzingatiwa na kutolewa kazi za vitendo Kwa uamuzi wa kujitegemea. Tahadhari maalum Ningependa kurejelea vyanzo kama vile:
1. Gordienko N.A., Belyaeva E.S., Firstov V.E., Serebryakova I.V. Nambari tata na matumizi yao: Kitabu cha maandishi. . Nyenzo msaada wa kufundishia iliyotolewa kwa namna ya mihadhara na mazoezi ya vitendo.
2. Shklyarsky D.O., Chentsov N.N., Yaglom I.M. Kazi zilizochaguliwa na nadharia za hisabati ya msingi. Hesabu na algebra. Kitabu hiki kina matatizo 320 yanayohusiana na aljebra, hesabu na nadharia ya nambari. Kazi hizi hutofautiana kwa kiasi kikubwa katika asili kutoka kwa kazi za kawaida za shule.
2. Nambari changamano (matatizo yaliyochaguliwa)
2.1. Nambari changamano katika umbo la aljebra
Suluhisho la matatizo mengi katika hisabati na fizikia inakuja kutatua equations za algebraic, i.e. milinganyo ya fomu
,ambapo a0, a1, ..., an ni nambari halisi. Kwa hiyo, utafiti wa milinganyo ya aljebra ni mojawapo masuala muhimu katika hisabati. Kwa mfano, mlinganyo wa quadratic na kibaguzi hasi hauna mizizi halisi. Equation rahisi kama hiyo ni equation
.Ili equation hii iwe na suluhisho, inahitajika kupanua seti ya nambari halisi kwa kuongeza mzizi wa equation ndani yake.
.Wacha tuonyeshe mzizi huu kwa
. Kwa hivyo, kwa ufafanuzi, au,hivyo,
. kinachoitwa kitengo cha kufikirika. Kwa msaada wake na kwa msaada wa jozi ya nambari halisi, usemi wa fomu umeundwa.Usemi uliotokeza uliitwa nambari changamano kwa sababu zilikuwa na sehemu halisi na za kuwazia.
Kwa hivyo, nambari ngumu ni maneno ya fomu
, na ni nambari halisi, na ni ishara fulani inayokidhi hali . Nambari inaitwa sehemu halisi ya nambari changamano, na nambari ni sehemu yake ya kufikiria. Alama, hutumika kuziashiria.Nambari tata za fomu
![](https://i2.wp.com/mirznanii.com/images/15/67/8506715.png)
Nambari tata za fomu
zinaitwa za kufikirika tu. Nambari mbili ngumu za fomu na inasemekana kuwa sawa ikiwa sehemu zao za kweli na za kufikiria ni sawa, i.e. ikiwa ni usawa, .Nukuu za aljebra za nambari changamano huruhusu kuzifanyia kazi kulingana na sheria za kawaida za aljebra.
Ili kutatua matatizo na namba ngumu, unahitaji kuelewa ufafanuzi wa msingi. kazi kuu Nakala hii ya ukaguzi ni ya kuelezea nambari changamano ni nini na njia za sasa za kutatua shida za kimsingi na nambari changamano. Kwa hivyo, nambari changamano itaitwa nambari ya fomu z = a + bi, Wapi a, b- nambari halisi, ambazo huitwa sehemu halisi na za kufikiria za nambari changamano, kwa mtiririko huo, na kuashiria a = Re(z), b=Im(z).
i kinachoitwa kitengo cha kufikiria. i 2 = -1. Hasa, nambari yoyote halisi inaweza kuzingatiwa kuwa ngumu: a = a + 0i, ambapo a ni halisi. Kama a = 0 Na b ≠ 0, basi nambari hiyo kawaida huitwa ya kufikiria tu.
Sasa hebu tuanzishe shughuli kwenye nambari changamano.
Fikiria nambari mbili changamano z 1 = a 1 + b 1 i Na z 2 = a 2 + b 2 i.
Hebu tuzingatie z = a + bi.
![](https://i1.wp.com/reshatel.org/wp-content/uploads/2013/10/complex_modul.png)
Seti ya nambari changamano huongeza seti ya nambari halisi, ambayo kwa upande wake huongeza seti nambari za busara na kadhalika. Msururu huu wa uwekezaji unaweza kuonekana kwenye kielelezo: N - nambari kamili, Z - integers, Q - busara, R - halisi, C - tata.
Uwakilishi wa nambari changamano
Nukuu ya algebra.
Zingatia nambari changamano z = a + bi, fomu hii ya kuandika nambari changamano inaitwa algebra. Tayari tumejadili aina hii ya kurekodi kwa undani katika sehemu iliyopita. Mchoro unaofuata wa kuona hutumiwa mara nyingi
Fomu ya Trigonometric.
Kutoka kwa takwimu inaweza kuonekana kuwa nambari z = a + bi inaweza kuandikwa tofauti. Ni dhahiri kwamba a = rcos(φ), b = rsin(φ), r=|z|, kwa hivyo z = rcos(φ) + rsin(φ)i, φ ∈ (-π; π)
inaitwa hoja ya nambari changamano. Uwakilishi huu wa nambari changamano unaitwa fomu ya trigonometric. Fomu ya trigonometric ya notation wakati mwingine ni rahisi sana. Kwa mfano, ni rahisi kuitumia kuongeza nambari ngumu kwa nguvu kamili, ambayo ni, ikiwa z = rcos(φ) + rsin(φ)i, Hiyo z n = r n cos(nφ) + r n dhambi(nφ)i, fomula hii inaitwa Fomula ya Moivre.
Fomu ya maonyesho.
Hebu tuzingatie z = rcos(φ) + rsin(φ)i- nambari ngumu katika fomu ya trigonometric, iandike kwa fomu nyingine z = r(cos(φ) + dhambi(φ)i) = re iφ, usawa wa mwisho unafuata kutoka kwa fomula ya Euler, kwa hivyo tunapata sare mpya nukuu ya nambari changamano: z = reiφ, ambayo inaitwa dalili. Njia hii ya nukuu pia ni rahisi sana kwa kuongeza nambari changamano hadi nguvu: z n = r n e inφ, Hapa n si lazima nambari kamili, lakini inaweza kuwa ya kiholela nambari halisi. Aina hii ya nukuu hutumiwa mara nyingi kutatua shida.
Nadharia ya msingi ya algebra ya juu
Wacha tufikirie kuwa tuna equation ya quadratic x 2 + x + 1 = 0. Kwa wazi, ubaguzi wa equation hii ni mbaya na haina mizizi halisi, lakini inageuka kuwa equation hii ina mizizi miwili tofauti ngumu. Kwa hivyo, nadharia ya kimsingi ya aljebra ya juu inasema kwamba polynomia yoyote ya digrii n ina angalau mzizi mmoja changamano. Inafuata kutoka kwa hili kwamba polynomial yoyote ya digrii n ina mizizi ngumu ya n, kwa kuzingatia wingi wao. Nadharia hii ni kubwa sana matokeo muhimu katika hisabati na hutumika sana. Sambamba rahisi kwa nadharia hii ni kwamba kuna n mizizi tofauti shahada n ya umoja.
Aina kuu za kazi
Sehemu hii itashughulikia aina kuu kazi rahisi kwa nambari ngumu. Kimsingi, shida zinazojumuisha nambari ngumu zinaweza kugawanywa katika vikundi vifuatavyo.
- Kufanya shughuli rahisi za hesabu kwenye nambari changamano.
- Kupata mizizi ya polynomials katika nambari changamano.
- Kuinua nambari changamano hadi mamlaka.
- Kuchimba mizizi kutoka kwa nambari changamano.
- Kutumia nambari changamano kutatua shida zingine.
Sasa hebu tufikirie mbinu za jumla ufumbuzi wa matatizo haya.
Shughuli rahisi zaidi za hesabu na nambari ngumu zinafanywa kulingana na sheria zilizoelezewa katika sehemu ya kwanza, lakini ikiwa nambari ngumu zinawasilishwa kwa fomu za trigonometric au kielelezo, basi katika kesi hii unaweza kuzibadilisha kuwa fomu ya algebra na kufanya shughuli kulingana na sheria zinazojulikana.
Kupata mizizi ya polynomials kawaida huja chini kupata mizizi ya equation ya quadratic. Tuseme kwamba tuna equation ya quadratic, ikiwa ubaguzi wake sio hasi, basi mizizi yake itakuwa ya kweli na inaweza kupatikana kwa mujibu wa formula inayojulikana. Ikiwa ubaguzi ni hasi, yaani, D = -1∙a 2, Wapi a ni nambari fulani, basi kibaguzi kinaweza kuwakilishwa kama D = (ia) 2, kwa hivyo √D = i|a|, na kisha unaweza kutumia formula inayojulikana kwa mizizi ya equation ya quadratic.
Mfano. Turudi kwenye yale yaliyotajwa hapo juu. mlinganyo wa quadratic x 2 + x + 1 = 0 .
Mbaguzi - D = 1 - 4 ∙ 1 = -3 = -1(√3) 2 = (i√3) 2.
Sasa tunaweza kupata mizizi kwa urahisi:
Kuongeza nambari changamano kwa mamlaka kunaweza kufanywa kwa njia kadhaa. Ikiwa unahitaji kuongeza nambari ngumu katika fomu ya algebra kwa nguvu ndogo (2 au 3), basi unaweza kufanya hivyo kwa kuzidisha moja kwa moja, lakini ikiwa nguvu ni kubwa (katika matatizo mara nyingi ni kubwa zaidi), basi unahitaji andika nambari hii katika fomu za trigonometric au kielelezo na utumie njia ambazo tayari zinajulikana.
Mfano. Fikiria z = 1 + i na uinue kwa nguvu ya kumi.
Hebu tuandike z katika umbo la kielelezo: z = √2 e iπ/4.
Kisha z 10 = (√2 e iπ/4) 10 = 32 e 10iπ/4.
Hebu turudi kwenye fomu ya algebraic: z 10 = -32i.
Kuchimba mizizi kutoka kwa nambari ngumu ni operesheni inverse ya udhihirisho na kwa hivyo inafanywa kwa njia sawa. Ili kutoa mizizi, fomu ya kielelezo ya kuandika nambari mara nyingi hutumiwa.
Mfano. Hebu tupate mizizi yote ya shahada ya 3 ya umoja. Ili kufanya hivyo, tutapata mizizi yote ya equation z 3 = 1, tutatafuta mizizi katika fomu ya kielelezo.
Hebu tubadilishe katika equation: r 3 e 3iφ = 1 au r 3 e 3iφ = e 0 .
Kwa hiyo: r = 1, 3φ = 0 + 2πk, kwa hiyo φ = 2πk/3.
Mizizi tofauti hupatikana kwa φ = 0, 2π/3, 4π/3.
Kwa hiyo 1, e i2π/3, e i4π/3 ni mizizi.
Au katika mfumo wa algebraic:
Aina ya mwisho ya kazi ni pamoja na aina kubwa shida na hakuna njia za jumla za kuzitatua. Wacha tutoe mfano rahisi wa kazi kama hii:
Tafuta kiasi dhambi(x) + dhambi(2x) + dhambi(2x) + … + dhambi(nx).
Ingawa uundaji wa tatizo hili haufanyi tunazungumzia kuhusu nambari ngumu, lakini kwa msaada wao inaweza kutatuliwa kwa urahisi. Ili kuisuluhisha, uwakilishi ufuatao hutumiwa:
Ikiwa sasa tutabadilisha uwakilishi huu kwa jumla, basi tatizo linapunguzwa kwa muhtasari wa maendeleo ya kawaida ya kijiometri.
Hitimisho
Nambari tata hutumiwa sana katika hisabati, nakala hii ya ukaguzi ilichunguza shughuli za kimsingi kwenye nambari ngumu, ilielezea aina kadhaa za shida za kawaida, na kuelezewa kwa ufupi. mbinu za jumla suluhisho zao, kwa uchunguzi wa kina zaidi wa uwezo wa nambari ngumu, inashauriwa kutumia fasihi maalum.