Решите уравнение z^12=-4 (z в степени 12 равно минус 4) - Найдите корень уравнения подробно по-шагам. [Есть ответ!]

z^12=-4 (уравнение)

Учитель очень удивится увидев твоё верное решение 😼

Неизвестное в уравнении :

Искать численное решение на промежутке:

[, ]

    Найду корень уравнения: z^12=-4

    Решение

    Вы ввели [src]
     12     
    z   = -4
    $$z^{12} = -4$$
    Подробное решение
    Дано уравнение
    $$z^{12} = -4$$
    Т.к. степень в ур-нии равна = 12 и свободный член = -4 < 0,
    зн. действительных решений у соотв. ур-ния не существует

    Остальные 12 корня(ей) являются комплексными.
    сделаем замену:
    $$w = z$$
    тогда ур-ние будет таким:
    $$w^{12} = -4$$
    Любое комплексное число можно представить так:
    $$w = r e^{i p}$$
    подставляем в уравнение
    $$r^{12} e^{12 i p} = -4$$
    где
    $$r = \sqrt[6]{2}$$
    - модуль комплексного числа
    Подставляем r:
    $$e^{12 i p} = -1$$
    Используя формулу Эйлера, найдём корни для p
    $$i \sin{\left(12 p \right)} + \cos{\left(12 p \right)} = -1$$
    значит
    $$\cos{\left(12 p \right)} = -1$$
    и
    $$\sin{\left(12 p \right)} = 0$$
    тогда
    $$p = \frac{\pi N}{6} + \frac{\pi}{12}$$
    где N=0,1,2,3,...
    Перебирая значения N и подставив p в формулу для w
    Значит, решением будет для w:
    $$w_{1} = - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{2} - \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{2}$$
    $$w_{2} = - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{2} + \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{2}$$
    $$w_{3} = \frac{2^{\frac{2}{3}}}{2} - \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{2}$$
    $$w_{4} = \frac{2^{\frac{2}{3}}}{2} + \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{2}$$
    $$w_{5} = - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3} i}{4}$$
    $$w_{6} = - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3} i}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{4}$$
    $$w_{7} = \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3} i}{4}$$
    $$w_{8} = \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3} i}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{4}$$
    $$w_{9} = - \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3} i}{4}$$
    $$w_{10} = - \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3} i}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{4}$$
    $$w_{11} = - \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3} i}{4}$$
    $$w_{12} = - \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3} i}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{4}$$
    делаем обратную замену
    $$w = z$$
    $$z = w$$

    Тогда, окончательный ответ:
    $$z_{1} = - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{2} - \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{2}$$
    $$z_{2} = - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{2} + \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{2}$$
    $$z_{3} = \frac{2^{\frac{2}{3}}}{2} - \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{2}$$
    $$z_{4} = \frac{2^{\frac{2}{3}}}{2} + \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{2}$$
    $$z_{5} = - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3} i}{4}$$
    $$z_{6} = - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3} i}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{4}$$
    $$z_{7} = \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3} i}{4}$$
    $$z_{8} = \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3} i}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{4}$$
    $$z_{9} = - \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3} i}{4}$$
    $$z_{10} = - \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3} i}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{4}$$
    $$z_{11} = - \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3} i}{4}$$
    $$z_{12} = - \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3} i}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{4}$$
    График
    Быстрый ответ [src]
            2/3      2/3
           2      I*2   
    z1 = - ---- - ------
            2       2   
    $$z_{1} = - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{2} - \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{2}$$
            2/3      2/3
           2      I*2   
    z2 = - ---- + ------
            2       2   
    $$z_{2} = - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{2} + \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{2}$$
          2/3      2/3
         2      I*2   
    z3 = ---- - ------
          2       2   
    $$z_{3} = \frac{2^{\frac{2}{3}}}{2} - \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{2}$$
          2/3      2/3
         2      I*2   
    z4 = ---- + ------
          2       2   
    $$z_{4} = \frac{2^{\frac{2}{3}}}{2} + \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{2}$$
            2/3     / 2/3    2/3   ___\    2/3   ___
           2        |2      2   *\/ 3 |   2   *\/ 3 
    z5 = - ---- + I*|---- + ----------| + ----------
            4       \ 4         4     /       4     
    $$z_{5} = - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + i \left(\frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4}\right)$$
            2/3     /   2/3    2/3   ___\    2/3   ___
           2        |  2      2   *\/ 3 |   2   *\/ 3 
    z6 = - ---- + I*|- ---- - ----------| + ----------
            4       \   4         4     /       4     
    $$z_{6} = - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + i \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4}\right)$$
          2/3     /   2/3    2/3   ___\    2/3   ___
         2        |  2      2   *\/ 3 |   2   *\/ 3 
    z7 = ---- + I*|- ---- + ----------| + ----------
          4       \   4         4     /       4     
    $$z_{7} = \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + i \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4}\right)$$
          2/3     / 2/3    2/3   ___\    2/3   ___
         2        |2      2   *\/ 3 |   2   *\/ 3 
    z8 = ---- + I*|---- - ----------| + ----------
          4       \ 4         4     /       4     
    $$z_{8} = \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + i \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4}\right)$$
            2/3     /   2/3    2/3   ___\    2/3   ___
           2        |  2      2   *\/ 3 |   2   *\/ 3 
    z9 = - ---- + I*|- ---- + ----------| - ----------
            4       \   4         4     /       4     
    $$z_{9} = - \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + i \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4}\right)$$
             2/3     / 2/3    2/3   ___\    2/3   ___
            2        |2      2   *\/ 3 |   2   *\/ 3 
    z10 = - ---- + I*|---- - ----------| - ----------
             4       \ 4         4     /       4     
    $$z_{10} = - \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + i \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4}\right)$$
           2/3     / 2/3    2/3   ___\    2/3   ___
          2        |2      2   *\/ 3 |   2   *\/ 3 
    z11 = ---- + I*|---- + ----------| - ----------
           4       \ 4         4     /       4     
    $$z_{11} = - \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + i \left(\frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4}\right)$$
           2/3     /   2/3    2/3   ___\    2/3   ___
          2        |  2      2   *\/ 3 |   2   *\/ 3 
    z12 = ---- + I*|- ---- - ----------| - ----------
           4       \   4         4     /       4     
    $$z_{12} = - \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + i \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4}\right)$$
    Сумма и произведение корней [src]
    сумма
           2/3      2/3      2/3      2/3    2/3      2/3    2/3      2/3      2/3     / 2/3    2/3   ___\    2/3   ___      2/3     /   2/3    2/3   ___\    2/3   ___    2/3     /   2/3    2/3   ___\    2/3   ___    2/3     / 2/3    2/3   ___\    2/3   ___      2/3     /   2/3    2/3   ___\    2/3   ___      2/3     / 2/3    2/3   ___\    2/3   ___    2/3     / 2/3    2/3   ___\    2/3   ___    2/3     /   2/3    2/3   ___\    2/3   ___
          2      I*2        2      I*2      2      I*2      2      I*2        2        |2      2   *\/ 3 |   2   *\/ 3      2        |  2      2   *\/ 3 |   2   *\/ 3    2        |  2      2   *\/ 3 |   2   *\/ 3    2        |2      2   *\/ 3 |   2   *\/ 3      2        |  2      2   *\/ 3 |   2   *\/ 3      2        |2      2   *\/ 3 |   2   *\/ 3    2        |2      2   *\/ 3 |   2   *\/ 3    2        |  2      2   *\/ 3 |   2   *\/ 3 
    0 + - ---- - ------ + - ---- + ------ + ---- - ------ + ---- + ------ + - ---- + I*|---- + ----------| + ---------- + - ---- + I*|- ---- - ----------| + ---------- + ---- + I*|- ---- + ----------| + ---------- + ---- + I*|---- - ----------| + ---------- + - ---- + I*|- ---- + ----------| - ---------- + - ---- + I*|---- - ----------| - ---------- + ---- + I*|---- + ----------| - ---------- + ---- + I*|- ---- - ----------| - ----------
           2       2         2       2       2       2       2       2         4       \ 4         4     /       4           4       \   4         4     /       4         4       \   4         4     /       4         4       \ 4         4     /       4           4       \   4         4     /       4           4       \ 4         4     /       4         4       \ 4         4     /       4         4       \   4         4     /       4     
    $$\left(- \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + i \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4}\right)\right) - \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} - 2 i \left(\frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4}\right) - 2 i \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4}\right) - 2 i \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4}\right) - i \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4}\right)\right)$$
    =
        /   2/3    2/3   ___\       /   2/3    2/3   ___\       / 2/3    2/3   ___\       / 2/3    2/3   ___\
        |  2      2   *\/ 3 |       |  2      2   *\/ 3 |       |2      2   *\/ 3 |       |2      2   *\/ 3 |
    2*I*|- ---- - ----------| + 2*I*|- ---- + ----------| + 2*I*|---- - ----------| + 2*I*|---- + ----------|
        \   4         4     /       \   4         4     /       \ 4         4     /       \ 4         4     /
    $$2 i \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4}\right) + 2 i \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4}\right) + 2 i \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4}\right) + 2 i \left(\frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4}\right)$$
    произведение
      /   2/3      2/3\ /   2/3      2/3\ / 2/3      2/3\ / 2/3      2/3\ /   2/3     / 2/3    2/3   ___\    2/3   ___\ /   2/3     /   2/3    2/3   ___\    2/3   ___\ / 2/3     /   2/3    2/3   ___\    2/3   ___\ / 2/3     / 2/3    2/3   ___\    2/3   ___\ /   2/3     /   2/3    2/3   ___\    2/3   ___\ /   2/3     / 2/3    2/3   ___\    2/3   ___\ / 2/3     / 2/3    2/3   ___\    2/3   ___\ / 2/3     /   2/3    2/3   ___\    2/3   ___\
      |  2      I*2   | |  2      I*2   | |2      I*2   | |2      I*2   | |  2        |2      2   *\/ 3 |   2   *\/ 3 | |  2        |  2      2   *\/ 3 |   2   *\/ 3 | |2        |  2      2   *\/ 3 |   2   *\/ 3 | |2        |2      2   *\/ 3 |   2   *\/ 3 | |  2        |  2      2   *\/ 3 |   2   *\/ 3 | |  2        |2      2   *\/ 3 |   2   *\/ 3 | |2        |2      2   *\/ 3 |   2   *\/ 3 | |2        |  2      2   *\/ 3 |   2   *\/ 3 |
    1*|- ---- - ------|*|- ---- + ------|*|---- - ------|*|---- + ------|*|- ---- + I*|---- + ----------| + ----------|*|- ---- + I*|- ---- - ----------| + ----------|*|---- + I*|- ---- + ----------| + ----------|*|---- + I*|---- - ----------| + ----------|*|- ---- + I*|- ---- + ----------| - ----------|*|- ---- + I*|---- - ----------| - ----------|*|---- + I*|---- + ----------| - ----------|*|---- + I*|- ---- - ----------| - ----------|
      \   2       2   / \   2       2   / \ 2       2   / \ 2       2   / \   4       \ 4         4     /       4     / \   4       \   4         4     /       4     / \ 4       \   4         4     /       4     / \ 4       \ 4         4     /       4     / \   4       \   4         4     /       4     / \   4       \ 4         4     /       4     / \ 4       \ 4         4     /       4     / \ 4       \   4         4     /       4     /
    $$1 \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}}}{2} - \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{2}\right) \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}}}{2} + \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{2}\right) \left(\frac{2^{\frac{2}{3}}}{2} - \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{2}\right) \left(\frac{2^{\frac{2}{3}}}{2} + \frac{2^{\frac{2}{3}} i}{2}\right) \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + i \left(\frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4}\right)\right) \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + i \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4}\right)\right) \left(\frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + i \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4}\right)\right) \left(\frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + i \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4}\right)\right) \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + i \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4}\right)\right) \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + i \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4}\right)\right) \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + i \left(\frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4}\right)\right) \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} + \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4} + i \left(- \frac{2^{\frac{2}{3}} \sqrt{3}}{4} - \frac{2^{\frac{2}{3}}}{4}\right)\right)$$
    =
    4
    $$4$$
    Численный ответ [src]
    z1 = -1.08421508149135 + 0.290514555507251*i
    z2 = 1.08421508149135 - 0.290514555507251*i
    z3 = -0.290514555507251 + 1.08421508149135*i
    z4 = -0.7937005259841 + 0.7937005259841*i
    z5 = -0.290514555507251 - 1.08421508149135*i
    z6 = -1.08421508149135 - 0.290514555507251*i
    z7 = 1.08421508149135 + 0.290514555507251*i
    z8 = 0.290514555507251 - 1.08421508149135*i
    z9 = 0.7937005259841 - 0.7937005259841*i
    z10 = 0.290514555507251 + 1.08421508149135*i
    z11 = -0.7937005259841 - 0.7937005259841*i
    z12 = 0.7937005259841 + 0.7937005259841*i
    График
    z^12=-4 (уравнение) /media/krcore-image-pods/hash/equation/8/74/727bd07b49b4a777b90a0c755c19d.png