Oppgavehefte om komplekse tall

Like dokumenter
Løsningsforslag til utvalgte oppgaver i kapittel 3

Komplekse tall og komplekse funksjoner

Komplekse tall og trigonometri

4_Komplekse_tall.odt tg. Kap.4 Komplekse tall

n-te røtter av komplekse tall

Et Komplekst tall på kartesisk(standard), polar(eksponentialform) og trigonometrisk form

TMA4123/TMA4125 Matematikk 4M/4N Vår 2013

Komplekse tall: definisjon og regneregler

At z + w og zw er reelle betyr at deres imaginrdeler er lik null, det vil si at b + d 0 ad + bc 0 Den frste ligningen gir b d. Setter vi dette inn i d

Komplekse tall. Kapittel 2. Den imaginære enheten. Operasjoner på komplekse tall

Løsningsforslag. a) i. b) (1 i) 2. e) 1 i 3 + i LF: a) Tallet er allerede på kartesisk form. På polar form er tallet gitt ved

DAFE BYFE Matematikk 1000 HIOA Obligatorisk innlevering 1 Innleveringsfrist Fredag 22. januar :00 Antall oppgaver: 5.

Komplekse tall. Kapittel 15

EKSAMEN. 1 Om eksamen. EMNE: MA2610 FAGLÆRER: Svein Olav Nyberg, Trond Stølen Gustavsen. Klasser: (div) Dato: 24. mai 2004 Eksamenstid:

Løsningsforslag til underveiseksamen i MAT 1100

Underveiseksamen i MAT-INF 1100, 17. oktober 2003 Tid: Oppgave- og svarark

Løsningsforslag til underveiseksamen i MAT 1100, H-06

Løsningsforslag til underveiseksamen i MAT 1100, 6/

Fasit til obligatorisk oppgave i MAT 100A

OPPGAVESETT MAT111-H16 UKE 34

OPPGAVESETT MAT111-H17 UKE 34. Oppgaver til seminaret 25/08

Nicolai Kristen Solheim

Første utkast til et notat for MA1102 våren Kom gjerne med tilbakemeldinger! Målsetningen med dette avsnittet er å motivere Eulers formel

LØSNINGSFORSLAG. Skriv følgende komplekse tall både på kartesisk form som a + bi og på polar form som re iθ (r 0 og 0 θ < 2π). a) 2 + 3i.

Komplekse tall Forelesningsnotat til Matematikk 10 ved HiG, høst Hans Petter Hornæs Versjon per

Matematikk 1 Første deleksamen. Løsningsforslag

Komplekse tall og Eulers formel

Løsningsforslag til øving 1

K A L K U L U S. Løsningsforslag til utvalgte oppgaver fra Tom Lindstrøms lærebok. ved Klara Hveberg. Matematisk institutt Universitetet i Oslo

SAMMENDRAG OG FORMLER

KAPITTEL 1 - ALGEBRA. 1. Regnerekkefølger og regneregler. Legg først merke til at: Legg spesielt merke til at :

UNIVERSITETET I BERGEN

Løsningsforslag Eksamen M100 Våren 2002

I = (x 2 2x)e kx dx. U dv = UV V du. = x 1 1. k ekx x 1 ) = x k ekx 2x dx. = x2 k ekx 2 k. k ekx 2 k I 2. k ekx 2 k 1

UNIVERSITETET I OSLO

SIF5003 Matematikk 1, 5. desember 2001 Løsningsforslag

Notasjon i rettingen:

UNIVERSITETET I OSLO. Løsningsforslag

UNIVERSITETET I OSLO

Notat om trigonometriske funksjoner

EKSAMENSOPPGAVER FOR TMA4120 MATEMATIKK 4K H-03 Del B: Kompleks analyse

Heldagsprøve i matematikk. Svar og løsningsforslag

Oppfriskningskurs i Matematikk

Formelsamling Kalkulus

8 + 2 n n 4. 3n 4 7 = 8 3.

FYS2140 Kvantefysikk, Løsningsforslag for Oblig 1

Løsningsforslag til obligatorisk oppgave i MAT 1100, H-04

Høgskolen i Bergen. Formelsamling. for. ingeniørutdanningen. FOA150 høsten 2006 fellespensum. 3.utgave

Løsningsforslag for Eksamen i MAT 100, H-03

12 Projeksjon TMA4110 høsten 2018

Løsningsforslag midtveiseksamen Mat 1100

Løsningsforslag AA6524/AA6526 Matematikk 3MX Elever/Privatister - 7. desember eksamensoppgaver.org

Studentene skal kunne. gjøre rede for begrepene naturlige, hele, rasjonale og irrasjonale tall. skrive mengder på listeform

SAMMENDRAG OG FORMLER. Nye Mega 9A og 9B

Eksamen i FO929A Matematikk Underveiseksamen Dato 9. desember 2008 Tidspunkt Antall oppgaver 6. Tillatte hjelpemidler Godkjent kalkulator

OPPGAVE 1 LØSNINGSFORSLAG

UNIVERSITETET I OSLO

Alle svar skal grunngis. Alle deloppgaver har lik vekt.

Forberedelseskurs i matematikk

NTNU. MA1103 Flerdimensjonal Analyse våren Maple-øving 2. Viktig informasjon. Institutt for matematiske fag. maple02 28.

Hans Petter Hornæs,

Løsningsforslag. a) Løs den lineære likningen (eksakt!) 11,1x 1,3 = 2 7. LF: Vi gjør om desimaltallene til brøker: x =

TMA4105 Matematikk 2 vår 2013

Løsningsforslag til prøveunderveiseksamen i MAT-INF 1100, H-03

Tall SKOLEPROSJEKT MAT VÅR 2014 AUTHORS: ASTRI STRAND LINDBÆCK CAMILLA HELVIG PIA LINDSTRØM. Date: March 31,

Kvadratrøtter og grønne kanarifugler-

Fasit til utvalgte oppgaver MAT1100, uka 15/11-19/11

Læreplan, nivå 1. Innhold / tema. Hovedområde Kompetansemål Elevene skal kunne: Tall og algebra:

EKSAMENSOPPGAVER FOR TMA4120 MATEMATIKK 4K H-03 Del B: Kompleks analyse

SIF5003 Matematikk 1, 6. desember 2000 Løsningsforslag

z = a + jb Mål Komplekse tall: Sum og produkt Komplekse tall

Innlevering FO929A - Matematikk forkurs HIOA Obligatorisk innlevering 2 Innleveringsfrist Torsdag 25. oktober 2012 kl. 14:30 Antall oppgaver: 16

Dagens mål. Det matematiske fundamentet til den diskrete Fourier-transformen Supplement til forelesning 8 INF Digital bildebehandling

Avdeling for lærerutdanning. Lineær algebra. for allmennlærerutdanningen. Inger Christin Borge

Løsningsforslag øving 7

Løsningsforslag til Eksamen i MAT111

DEL 1. Uten hjelpemidler. Oppgave 1 (4 poeng) Oppgave 2 (5 poeng) Oppgave 3 (4 poeng) Deriver funksjonene. g( x) e x. x x x.

Homogene lineære ligningssystem, Matriseoperasjoner

Sammendrag kapittel 1 - Aritmetikk og algebra

Diagonalisering. Kapittel 10

De hele tall har addisjon, multiplikasjon, subtraksjon og lineær ordning, men ikke divisjon.

Målark 1. Kapittel 1 God start. Navn: Delmål Kan Må arbeide mer med. TUSEN MILLIONER 6A Målark. Kunne forskjellen på siffer og tall

UNIVERSITETET I OSLO

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2013

Generell informasjon om faget er tilgjengelig fra It s learning.

Forelesning Matematikk 4N

Arbeidsoppgaver i vektorregning

Kompleks eksponentialform. Eulers inverse formler. Eulers formel. Polar til kartesisk. Kartesisk til polar. Det komplekse signalet

1.1 Tall- og bokstavregning, parenteser

EKSAMEN I MATEMATIKK 3 (TMA4110)

KOMPLEKSE TALL. hvor x og y er reelle tall. x = Re z og y = Im z

Løsningsforslag til utvalgte oppgaver i Kalkulus. Øyvind Ryan

UNIVERSITETET I OSLO

Matematikk 1 (TMA4100)

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag. Avgjør om følgende rekker konvergerer. Finn summen til de rekkene som konvergerer. a) 2 2n /3 n

Brøk Vi på vindusrekka

Fasit til Flervariabelanalyse med lineær algebra

2 n+2 er konvergent eller divergent. Observer først at; 2n+2 2 n+2 = n=1. n=1. 2 n > for alle n N. Denne summen er.

Transkript:

Oppgavehefte om komplekse tall Tore August Kro, tore.a.kro@hiof.no 11. august 009 1 Aritmetikk Eksempel 1.1 Vi skriver komplekse tall på kartesisk form z = a + ib. Tenk på i som et symbol som oppfyller alle vanlige regneregler og i tillegg i = 1. Vi kan summere, subtrahere, multiplisere, dividere, konjugere og finne absoluttverdi som vist under. a) + i) + 1 + i) = + i 1 + i = 1 + i + i = 1 + 5i b) + i) i) = + i + + i = 0 + 4i = 4i. Merk at det er vanlig å skrive i stedet for + 0i, i i stedet for 0 i, 0 i stedet for 0 + 0i, + i i stedet for + 1i, og så videre. c) 1 i) + i) = + i i i = + + i i = 7 1 i d) + 7i = 7i e) 1 4i)1 + 4i) = 1 + 4i 4i 16i = 1 + 16 = 17 Merk at når man multipliserer et komplekst tall og dets konjugerte blir svaret er reelt tall. f) i i = i)+i) i)+i) = 6+4i i i 9+6i 6i 4i = 8+i 1 = 8 1 + 1 1 i Trikset er å utvide brøken med den konjugerte til nevneren. g) 1 5i = 1 + 5 = 144 + 5 = 169 = 1 Oppgave 1.1 Regn ut og skriv på kartesisk form: a) + i) + 4i b) 7 i) + 5i) c) 1 i)1 + i) d) i + 4 + i) e) 4+i +i 1

f) + i g) +41 i) i h) i) Oppgave 1. Løs ligningen og skriv svaret på kartesisk form: a) i + z = b) iz = + 4i c) z+ z i = 4 d) i)z + 4 = + i Oppgave 1. Regn ut absoluttverdien til følgende komplekse tall: 5 + 1i, 7i, 1 i, i, 5,,55960 8,6018i og + 4i. Oppgave 1.4 Vis at formelen zz = z gjelder for alle komplekse tall z = a + ib. Argand diagram Eksempel.1 La z = + i og w = 1 + 5i. Vi skal markere disse to komplekse tallene som punkt i det komplekse plan. Argand diagram.) w 1 5i 4 z i 4 4 4 Avstanden mellom z og w er absoluttverdien til differansen: z w = + i) 1 + 5i) = 4 i = 4 + ) = 5

Eksempel. I et Argand diagram er mengden av alle punkt z som oppfyller ligningen z 1 + i) = 4 alle punkt med avstand 4 fra 1 + i), det vil si en sirkel. 4 4 Oppgave.1 Marker følgende komplekse tall som punkt i et Argand diagram: + i, 4, i og 5i. Oppgave. Finn avstanden mellom punktene: a) 1 i og + i b) 5 og i c) + i og 7 + 4i Oppgave. Lag en skisse over punktene i det kompleske plan som oppfyller følgende ligninger: a) z = b) z = 1 c) z i = z + i d) Imz + i) =. Oppgave.4 Lag en skisse av punktene i det komplekse plan som oppfyller ulikhetene: a) z < 4 b) 1 < z 1 < c) z z + i.

Trigonometrisk form Oppgave.1 Skriv følgende tall på trigonometrisk form: a) i b) i c) 5 + 5i d) e) 6 + 6 i. Oppgave. Skriv følgende tall på kartesisk form og marker dem som punkt i det komplekse plan. a) cos π + i sin π) b) 5cos 7π 6 + i sin 7π 6 ) c) cos π ) + i sin π )) Oppgave. For generelle komplekse tall har man ikke eksakte verdier for argument og modulus. Bruk desimaltall for å skriv følgende komplekse tall på trigonometrisk form: a),45,1i b) + 4i c) 15,0 67,4i 4 Geometrisk tolkning av multiplikasjon Oppgave 4.1 Bruk DeMoivres formel til å regne ut følgende uttrykk: a) 1 + i) 8 b) + i) 5. c) 1 + i)009 Oppgave 4. La z = cos π 4 + i sin π 4 ) og w = cos π + i sin π ). Regn ut og skriv på trigonometrisk form. a) wz b) w z c) z w d) z5 w 4 4

5 Røtter For et kompleks tall z så kaller vi løsningene til ligningen w n = z de komplekse n te røttene til z. Antallet slike røtter er det samme som graden til ligingen, og vi nummererer røttene w 0, w 1,..., w n 1. En kan bruke de Moivres formel til å utlede en formel for n te røtter: Man skriver z på trigonometrisk form z = rcos θ + i sin θ), da er w k gitt som w k = n r cos θ + kπ + i sin θ + kπ ). n n Merk at ulike valg av argumentet θ kun resulterer i en annen nummerering av røttene. Eksempel 5.1 I dette eksempelet skal vi finne de komplekse tredjerøttene til z = 8i, og marker disse som punkt i det komplekse planet. Vi begynner med å skrive z = 8i på trigonometrisk form. Modulus finner vi som følger r = z = 0) + 8) = 64 = 8. Argumentet θ er en vinkel slik at r cos θ = 0 og r sin θ = 8. Den siste av disse gir sin θ = 1. Dermed er θ = π et argument til z. Vi skriver z på trigonometrisk form z = 8 cos π + i sin π ). Vi kaller tredjerøttene til z for w 0, w 1 og w. Modulus til en tredjerot er tredjeroten av modulus til z, mens argumentet til en tredjerot er en tredjedel av et argument til z. Vi har formelen w k = 8 π cos + kπ π + i sin + kπ Dette gir at tredjerøttene til z på trigonometrisk form er w 0 = cos π 6 + i sin π ) 6 w 1 = cos 5π 6 + i sin 5π ) 6 w = cos π + i sin π ). ). 5

Ved å bruke eksakte verdier for de trigonometriske funksjonene kan vi skrive tredjerøttene på formen ) w 0 = + i1 = + i ) w 1 = + i1 = + i w = 0 i) = i. Slik ligger disse tredjerøttene i det komplekse planet: 1.5 w1 1 0.5 w0 - -1.5-1 -0.5 0.5 1 1.5-0.5-1 -1.5 - w Oppgave 5.1 Finn de komplekse nte røttene til z når a) z = 4 og n = 4, b) z = 8i og n =, c) z = 8 i8 og n = 4, d) z = 1 og n = 6, e) z = + i og n =, 6

f) z = 9 og n =. Oppgave 5. Finn alle a) kvadratrøttene til 1 + i, b) tredjerøttene til 1 + i, c) fjerderøttene til 81i, d) sjetterøttene til 64. Oppgave 5. Mange oppgaver er laget slik at røttene til et kompleks tall kan uttrykkes med eksakte verdier for argument og modulus. Generelt er det ikke slik. Da kan man bruke desimaltall for agrument og modulus i stedet. a) Finn tredjerøttene til 1 + i og skriv svaret både på trigonometrisk form med desimaltall og på kartesisk form som desimaltall. Bruk kartesisk form til w 1 og regn ut w1. Hvor stor avrundingsfeil har du? b) Finn femterøttene til 4+7i og skriv svaret både på trigonometrisk form med desimaltall og på kartesisk form som desimaltall. 6 Ligninger Oppgave 6.1 Finn alle komplekse løsninger for den ukjente z: a) z = 5 + 1i b) z = + i c) 7 + 4i)z = 75. d) z + 1)z + + i) = 0 f) z z + 1 + i = 0. Oppgave 6. La z være et ukjent komplekst tall. Løs ligningene ved annengradsformelen, og sjekk svarene. a) z + z + = 0 b) z z + 1 = 0 c) z + 4 + i)z + 1 4i) = 0. 7

7 Blandede oppgaver Oppgave 7.1 Dersom a og b er positive reelle tall, så vet vi at ab = a b. Drøft om den samme formelen kan sies å gjelde for komplekse tall z og w, d.v.s. zw = z w? Hva med tilfellet z = 1 og w = 1? Oppgave 7. Utled ved hjelp av DeMoivres formel at cosθ) = cos θ cos θ sin θ. Hva er den tilsvarende formelen for sinθ)? Oppgave 7. Vis at summen av de n ulike nte røttene til et kompleks tall er w 0 + w 1 +... + w n 1 = 0. Hint: Det finnes et tall ζ slik at w k = ζ k w 0.) 8