Si [math] \ omega [/ math] es una raíz de unidad [math] n ^ \ textrm {th} [/ math] compleja, ¿cómo demuestro que [math] 1+ \ omega + \ omega ^ 2 + \ cdots + \ omega ^ {n-1} = 0 [/ matemáticas]?

No sé lo que significa [matemáticas] w [/ matemáticas]. Supongo que es [math] \ omega [/ math] en su lugar, o la enésima raíz de la unidad, ya que parece que se entiende de esa manera. En tal caso, generalmente lo escribo como [math] \ omega_n [/ math] pero creo que hay una forma más formal de escribir eso.

Es fácil entrar realmente en los detalles de los pasos de trabajo. Pero hay dos formas principales muy rápidas de hacer esto:

Método geométrico

Localice todas las raíces de la unidad en el plano complejo, y debería ver que están todas en un círculo, a la misma distancia. Con esta simetría perfecta, es muy fácil decir instintivamente que tanto la parte real como la parte imaginaria suman 0.

Método algebraico

Por definición:

[matemáticas] \ omega_n ^ n-1 = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] (\ omega_n – 1) (1+ \ omega_n + \ omega_n ^ 2 + \ cdots + \ omega_n ^ {n-1}) = 0 [/ matemáticas]

Es obvio que [math] \ omega_n \ neq 1 [/ math], por lo que todo dentro del paréntesis es 0.

Si por w te refieres a una no matemática [matemática] \ sqrt [n] {1} [/ matemática] entonces tu suma es igual a [matemática] \ frac {w ^ n-1} {w-1} = 0 [ / math] por la definición de w.

La pregunta parece estar incompleta. Suponiendo que w sea ​​la enésima raíz de la unidad. Además, w no es igual a 1.

Por lo tanto, [matemáticas] w ^ n = 1 [/ matemáticas]

o, [matemáticas] w ^ n – 1 = 0 [/ matemáticas]… (i)

[matemáticas] 1 + w + w ^ 2 + w ^ 3 +… + w ^ {n-1} [/ matemáticas]

= [matemáticas] \ dfrac {w ^ n-1} {w-1} [/ matemáticas] [usando la fórmula para la suma de una progresión geométrica]

= 0 [usando (i)]

A2A

[matemáticas] \ displaystyle \ sum_ {k = 0} ^ {n-1} \ omega ^ k = \ frac {1- \ omega ^ n} {1- \ omega} [/ matemáticas]

Pero sabemos que

[matemáticas] \ omega ^ n = 1 [/ matemáticas]

Entonces

[matemáticas] \ displaystyle \ sum_ {k = 0} ^ {n-1} \ omega ^ k = \ frac {1-1} {1- \ omega} = 0 [/ matemáticas]

Ver w ^ 2 = -1 Entonces w ^ 3 = -1
Entonces tomando cuatro términos a la vez
1 + w + w ^ 2 + w ^ 3 = 1 + w-1-w = 0
Entonces, la suma de cada 4 términos será = 0. En este caso, n-1 debería ser un múltiplo de 4.
n-1 = 4k
n = 4k + 1 donde k es un número natural.