¿Cómo puedo encontrar [math] z [/ math] que satisfaga [math] (z + 1) ^ 5 = \ frac {1} {2} – \ frac {\ sqrt {3}} {2} i [/ math ] y [matemáticas] (z-1) ^ 3 = 3 \ sqrt {3} i [/ matemáticas]?

Hecho: Para cualquier número real, [matemática] \ theta [/ matemática], [matemática] e ^ {i \ theta} = \ cos \ theta + i \ sin \ theta [/ matemática].

Podemos usar este hecho para hacer este problema mucho más fácil de la siguiente manera:
[matemáticas] (z + 1) ^ 5 = \ frac {1} {2} – \ frac {\ sqrt {3}} {2} i = e ^ {i \ frac {5 \ pi} {6}} = (e ^ {i \ frac {\ pi} {6}}) ^ 5 [/ matemáticas]

Esto sugiere (según el comentario de Sridhar Ramesh) que

[matemáticas] z + 1 = e ^ {i \ frac {\ pi} {6}} = \ frac {1} {2} + \ frac {\ sqrt {3}} {2} i [/ matemáticas]

lo que por supuesto implica que

[matemáticas] z = – \ frac {1} {2} + \ frac {\ sqrt {3}} {2} i = e ^ {i \ frac {2 \ pi} {3}} [/ matemáticas]

Vuelva a enchufar esto en la segunda ecuación para confirmar que funciona:).

nota: [matemáticas] (z + 1) ^ 5 = e ^ {i \ frac {5 \ pi} {6}} [/ matemáticas] tiene 5 raíces. Dio la casualidad de que la raíz “bonita” nos dio una tarea satisfactoria. Esta no es una forma general de resolver tales problemas.

nota: El hecho utilizado se conoce como la fórmula de Euler. Ver Wikipedia para más información http://en.wikipedia.org/wiki/Eul…

hay muchas maneras de hacer esto. No digo que sea lo mejor, pero es uno:

Por conveniencia, sea [matemática] x = z – 1 [/ matemática] y sea [matemática] y = z + 1 [/ matemática].

Primero, veamos la magnitud de [matemáticas] x [/ matemáticas]: Tenga en cuenta que [matemáticas] | x | ^ 3 = \ sqrt {3} ^ 3 [/ matemáticas] por la segunda ecuación; por lo tanto, [matemáticas] | x | = \ sqrt {3} [/ matemáticas].

A continuación, veremos la magnitud de [math] y [/ math]; encontramos que [math] | y | ^ 5 = 1 [/ math] por la primera ecuación y por lo tanto [math] | y | = 1 [/ matemáticas].

Ahora, dibuje una imagen: hay una línea horizontal * de longitud [matemática] 2 [/ matemática], con [matemática] x [/ matemática] en su extremo izquierdo, [matemática] y [/ matemática] en su extremo derecho, y [matemáticas] z [/ matemáticas] en el medio exacto. Además, hay una línea de longitud [matemática] \ sqrt {3} [/ matemática] desde [matemática] x [/ matemática] a [matemática] 0 [/ matemática] y una línea de longitud [matemática] 1 [/ matemática] de [matemáticas] y [/ matemáticas] a [matemáticas] 0 [/ matemáticas].

Por supuesto, este es un triángulo de 30-60-90 grados; por lo tanto, la línea de [matemáticas] 0 [/ matemáticas] a [matemáticas] x [/ matemáticas] es 30 grados desde la izquierda horizontal y la línea de [matemáticas] 0 [/ matemáticas] a [matemáticas] y [/ matemáticas] es 60 grados desde la derecha horizontal. Usando el coseno y el seno de estos ángulos, encontramos que [math] x = \ sqrt {3} (- \ frac {\ sqrt {3}} {2} + \ frac {1} {2} j) [/ math ] y [matemáticas] y = 1 (\ frac {1} {2} + \ frac {\ sqrt {3}} {2} j) [/ matemáticas], para algunas [matemáticas] j [/ matemáticas] que es [matemática] i [/ matemática] o [matemática] -i [/ matemática] (tenemos que recordar que, hasta ahora, nuestra imagen podría dibujarse con [matemática] 0 [/ matemática] arriba o debajo de la línea horizontal; es decir, todo lo que hemos usado hasta ahora es invariante bajo conjugación compleja). La prueba contra cualquiera de las ecuaciones dadas revela que [matemáticas] j = i [/ matemáticas]. Finalmente, promediando [matemática] x [/ matemática] e [matemática] y [/ matemática], obtenemos [matemática] z = – \ frac {1} {2} + \ frac {\ sqrt {3}} {2} yo [/ matemáticas].

[*: Todas las descripciones direccionales están en términos de la orientación convencional, aunque arbitraria, del plano complejo con [matemática] 1 [/ matemática] apuntando hacia la derecha y [matemática] i [/ matemática] apuntando hacia arriba]