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¿Explicación intuitiva de por qué los números complejos en un plano complejo se dividen al sacar la raíz?

Te recomendamos que pruebes esta resolución en un ambiente controlado antes de enviarlo a producción, un saludo.

Solución:

La regla para la multiplicación de números complejos es sumar los argumentos y multiplicar la longitud. Es decir, multiplicar por un número complejo corresponde a una rotación combinada con una operación de escalado. Por lo tanto, si desea multiplicar un número complejo $ n $ por sí mismo y producir un módulo dado $ r $ y un ángulo dado $ theta $, el módulo tiene que ser $ sqrt[n] r $, pero en realidad hay $ n $ ángulos diferentes de modo que al rotarlos $ n $ veces se produce una rotación de $ theta $ radianes.

Pero en realidad, no estoy seguro de que haya nada que explicar. Si tiene un montón de cosas que puede multiplicar juntas, entonces una “$ n $ -ésima raíz” simplemente significa “algo que cuando se multiplica por sí mismo $ n $ veces produce un resultado dado”. ¿Por qué, intuitivamente, solo habría uno de esos?

Puede ser más fácil racionalizar primero que las raíces complejas $ n ^ th $ de la unidad son los vértices de un $ n $ -gon regular inscrito en el círculo unitario.

Entonces, sea $ omega $ una primitiva $ n ^ th $ raíz de la unidad de modo que $ omega ^ n = 1 $. Si $ z_0 $ es cualquiera de las $ n ^ th $ raíces de $ z $, se deduce que $ w ^ k z_0 $ también es una $ n ^ th $ raíz de $ z $, ya que $ ( omega ^ kz_0) ^ n = ( omega ^ n) ^ kz_0 ^ n = 1 ^ k cdot z = z $. Por lo tanto, el conjunto completo de $ n $ $ n ^ th $ raíces de $ z $ es $ z_0, omega z_0, omega ^ 2 z_0, dots, omega ^ n-1 z_0 $ que son los vértices de un $ n $ -gon regular centrado en el origen y “anclado” en $ z_0 , $. Ese $ n $ -gon es solo el $ n $ -gon regular de las $ n ^ th $ raíces de la unidad $ 1, omega, omega ^ 2, dots, omega ^ n-1 $ escalado por $ | z_0 | = sqrt[n] $ y rotado por $ arg (z_0) , $.

No estoy seguro de lo que quiere decir con entenderlo intuitivamente.
Considere $ z = r ( cos theta + i sin theta) $ entonces las raíces son $$ z_k = r ^ frac 1 n ( cos frac theta + 2 pi k n + i sin frac theta + 2 pi k n), k = 0, 1, ldots, n-1 $$

Esto siempre da $ n $ raíces diferentes. Quizás esto es lo que quisiste decir con que lo entendiste matemáticamente …

Geométricamente, cuando multiplica $ 2 $ números complejos, $ z_1 = r_1e ^ i theta_1, z_2 = r_2e ^ i theta_2 $, obtiene $ z = r_1r_2e ^ i ( theta_1 + theta_2) $
Esto efectivamente toma $ z_1 $ y multiplica su radio por el de $ z_2 $ y lo rota por el ángulo de $ z_2 $.

Ahora, volviendo a las raíces $ z_k $ de $ z $, su radio es $ r ^ frac 1 n $, por lo que multiplicarlos por ellos mismos da un radio $ r $, y su ángulo es $ frac theta + 2 pi k n $ así que rotarlo $ n $ veces por el mismo ángulo da $ theta + 2 pi k $

¿Tiene sentido?

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