Cómo demostrar que [math] \ frac {-1+ \ sqrt {3} i} {2} [/ math] es una raíz cúbica de [math] 1 [/ math]

La forma más fácil de abordar esto en lugar de poner la expresión en cubos es convertirla a forma polar y luego ponerlo en cubos.

Muchas veces, cuando aprendes sobre números complejos, te enseñan que es simplemente un número en la forma [matemáticas] a + bi [/ matemáticas]. Sin embargo, hay otra forma de escribir números complejos, y es en la forma [math] re ^ {i \ theta} [/ math], donde puede considerar [math] r [/ math] como radio y [ matemática] \ theta [/ matemática] como una medida de ángulo. Si no está familiarizado con las coordenadas polares, puede buscarlas, pero no son demasiado malas para comprenderlas. Luego, podemos usar una versión modificada de la fórmula de Euler para convertir su número en coordenadas polares:

De la fórmula de Euler, tenemos [math] re ^ {i \ theta} = (r \ cos {\ theta}) + (r \ sin {\ theta}) i [/ math]

Entonces, dado que nuestro número es [math] – \ dfrac12 + \ dfrac {\ sqrt3} 2i [/ math], entonces tenemos:

[matemáticas] r \ cos {\ theta} = – \ dfrac12 [/ matemáticas]

[matemáticas] r \ sin {\ theta} = \ dfrac {\ sqrt3} 2 [/ matemáticas]

Un poco de juego con el círculo de la unidad nos da [matemáticas] r = 1 [/ matemáticas], [matemáticas] \ theta = \ dfrac {2 \ pi} 3 [/ matemáticas]

Entonces [matemáticas] – \ dfrac12 + \ dfrac {\ sqrt3} 2i = e ^ {i \ frac {2 \ pi} 3} [/ matemáticas]

Y luego [matemáticas] (e ^ {i \ frac {2 \ pi} 3}) ^ 3 = e ^ {2 \ pi i} = e ^ {0i} = 1 [/ matemáticas]

Dado que el número en cubos te da [matemáticas] 1 [/ matemáticas], es una raíz cúbica de [matemáticas] 1 [/ matemáticas].

[matemáticas] x = 1 ^ \ frac {1} {3} [/ matemáticas]
[matemáticas] x ^ 3 = 1 [/ matemáticas] (cubicando ambos lados)
=> [matemáticas] x ^ 3-1 = 0 [/ matemáticas]
=> [matemáticas] (x-1) (x ^ 2 + x + 1) = 0 [/ matemáticas]
=> [matemáticas] x = 1 [/ matemáticas] o => [matemáticas] (x ^ 2 + x + 1) = 0 [/ matemáticas]
La segunda cuadrática tiene un discriminante menor que cero y

como una de las raices.

Esta es una raíz de unidad del análisis complejo, originalmente explorado por Descartes. Puede leer esa wiki para obtener más información, pero esencialmente resulta que las raíces de cualquier polinomio de la forma:

[matemáticas] f_n (x) = x ^ n-1 [/ matemáticas]

son los vértices de un polígono regular [matemático] n [/ matemático] en el plano complejo, centrado en el origen e inscrito en el círculo unitario. Además, todas estas raíces pueden escribirse técnicamente como:

[matemáticas] x ^ n-1 = 0 [/ matemáticas]
[matemáticas] x = \ sqrt [n] {1} [/ matemáticas]

de ahí la frase “[matemáticas] n ^ {th} [/ matemáticas] raíces de la unidad”.

En este ejemplo, [matemáticas] n = 3 [/ matemáticas].

Todo lo que tiene que hacer es mostrar que [matemática] \ left (\ frac {-1+ \ sqrt {3} i} {2} \ right) ^ 3 = 1 [/ math]. Simplemente multiplique la expresión así:
[matemática] \ izquierda (\ frac {-1+ \ sqrt {3} i} {2} \ derecha) ^ 3 [/ matemática]
[matemáticas] = \ izquierda (\ frac {1} {2} \ derecha) ^ 3 (-1+ \ sqrt {3} i) ^ 3 [/ matemáticas]
[matemáticas] = \ frac {1} {8} (-1+ \ sqrt {3} i) (-1+ \ sqrt {3} i) ^ 2 [/ matemáticas]
[matemáticas] = \ frac {1} {8} (-1+ \ sqrt {3} i) ((-1) ^ 2 + 2 (-1) (\ sqrt {3} i) + (\ sqrt {3 } i) ^ 2) [/ matemáticas]
[matemáticas] = \ frac {1} {8} (-1+ \ sqrt {3} i) (1 – 2 \ sqrt {3} i -3) [/ matemáticas]
[matemáticas] = \ frac {1} {8} (-1+ \ sqrt {3} i) (-2 – 2 \ sqrt {3} i) [/ matemáticas]
[matemáticas] = \ frac {1} {8} ((-1) (- 2) + (-1) (- 2 \ sqrt {3} i) [/ matemáticas]
[matemáticas] + (\ sqrt {3} i) (- 2) + (\ sqrt {3} i) (- 2 \ sqrt {3} i)) [/ matemáticas]
[matemáticas] = \ frac {1} {8} (2 – 2 (\ sqrt {3}) ^ 2i ^ 2) [/ matemáticas]
[matemáticas] = \ frac {1} {8} (2-2 \ veces 3 \ veces (-1)) [/ matemáticas]
[matemáticas] = \ frac {1} {8} (2 + 2 \ por 3) [/ matemáticas]
[matemáticas] = \ frac {1} {8} (8) [/ matemáticas]
[matemáticas] = 1 [/ matemáticas]

En primer lugar no hay cálculo matemático por delante.
Paso 1: Convierta el complejo no dado en la forma cos ϴ + isin ϴ

Paso 2: U se la fórmula (cos ϴ + isin ϴ) ^ n = cos nϴ + isin n ϴ

Paso 3: Auge Calcula el resultado. Su unidad.

Por lo tanto,

Entonces, para k = 0, 1, 2