Решите уравнение z^5=-243 (z в степени 5 равно минус 243) - Найдите корень уравнения подробно по-шагам. [Есть ответ!]

z^5=-243 (уравнение)

Учитель очень удивится увидев твоё верное решение 😼

Неизвестное в уравнении :

Искать численное решение на промежутке:

[, ]

    Найду корень уравнения: z^5=-243

    Решение

    Вы ввели [src]
     5       
    z  = -243
    $$z^{5} = -243$$
    Подробное решение
    Дано уравнение
    $$z^{5} = -243$$
    Т.к. степень в ур-нии равна = 5 - не содержит чётного числа в числителе, то
    ур-ние будет иметь один действительный корень.
    Извлечём корень 5-й степени из обеих частей ур-ния:
    Получим:
    $$\sqrt[5]{z^{5}} = \sqrt[5]{-243}$$
    или
    $$z = 3 \sqrt[5]{-1}$$
    Раскрываем скобочки в правой части ур-ния
    z = -3*1^1/5

    Получим ответ: z = 3*(-1)^(1/5)

    Остальные 4 корня(ей) являются комплексными.
    сделаем замену:
    $$w = z$$
    тогда ур-ние будет таким:
    $$w^{5} = -243$$
    Любое комплексное число можно представить так:
    $$w = r e^{i p}$$
    подставляем в уравнение
    $$r^{5} e^{5 i p} = -243$$
    где
    $$r = 3$$
    - модуль комплексного числа
    Подставляем r:
    $$e^{5 i p} = -1$$
    Используя формулу Эйлера, найдём корни для p
    $$i \sin{\left(5 p \right)} + \cos{\left(5 p \right)} = -1$$
    значит
    $$\cos{\left(5 p \right)} = -1$$
    и
    $$\sin{\left(5 p \right)} = 0$$
    тогда
    $$p = \frac{2 \pi N}{5} + \frac{\pi}{5}$$
    где N=0,1,2,3,...
    Перебирая значения N и подставив p в формулу для w
    Значит, решением будет для w:
    $$w_{1} = -3$$
    $$w_{2} = \frac{3}{4} + \frac{3 \sqrt{5}}{4} + 3 i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}$$
    $$w_{3} = - \frac{3 \sqrt{5}}{4} + \frac{3}{4} - \frac{3 \sqrt{5} i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2} - \frac{3 i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2}$$
    $$w_{4} = \frac{3}{4} + 3 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} - \frac{3 \sqrt{5} i \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} - \frac{3 i \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} - \frac{3 i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{3 \sqrt{5} i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4}$$
    $$w_{5} = - 3 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} + \frac{3}{4} - \frac{3 i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{3 i \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} + \frac{3 \sqrt{5} i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{3 \sqrt{5} i \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4}$$
    делаем обратную замену
    $$w = z$$
    $$z = w$$

    Тогда, окончательный ответ:
    $$z_{1} = -3$$
    $$z_{2} = \frac{3}{4} + \frac{3 \sqrt{5}}{4} + 3 i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}$$
    $$z_{3} = - \frac{3 \sqrt{5}}{4} + \frac{3}{4} - \frac{3 \sqrt{5} i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2} - \frac{3 i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2}$$
    $$z_{4} = \frac{3}{4} + 3 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} - \frac{3 \sqrt{5} i \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} - \frac{3 i \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} - \frac{3 i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{3 \sqrt{5} i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4}$$
    $$z_{5} = - 3 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} + \frac{3}{4} - \frac{3 i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{3 i \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} + \frac{3 \sqrt{5} i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{3 \sqrt{5} i \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4}$$
    График
    Быстрый ответ [src]
    z1 = -3
    $$z_{1} = -3$$
                         /         ___________                ___________\
                         |        /       ___                /       ___ |
                         |       /  5   \/ 5         ___    /  5   \/ 5  |
                 ___     |  3*  /   - - -----    3*\/ 5 *  /   - - ----- |
         3   3*\/ 5      |    \/    8     8              \/    8     8   |
    z2 = - - ------- + I*|- ------------------ - ------------------------|
         4      4        \          2                       2            /
    $$z_{2} = - \frac{3 \sqrt{5}}{4} + \frac{3}{4} + i \left(- \frac{3 \sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2} - \frac{3 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2}\right)$$
               /         ___________          ___________                ___________                ___________\                                      
               |        /       ___          /       ___                /       ___                /       ___ |                                      
               |       /  5   \/ 5          /  5   \/ 5         ___    /  5   \/ 5         ___    /  5   \/ 5  |          ___________      ___________
               |  3*  /   - - -----    3*  /   - + -----    3*\/ 5 *  /   - + -----    3*\/ 5 *  /   - - ----- |         /       ___      /       ___ 
         3     |    \/    8     8        \/    8     8              \/    8     8              \/    8     8   |        /  5   \/ 5      /  5   \/ 5  
    z3 = - + I*|- ------------------ - ------------------ - ------------------------ + ------------------------| + 3*  /   - - ----- *  /   - + ----- 
         4     \          4                    4                       4                          4            /     \/    8     8    \/    8     8   
    $$z_{3} = \frac{3}{4} + 3 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} + i \left(- \frac{3 \sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} - \frac{3 \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} - \frac{3 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{3 \sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4}\right)$$
               /         ___________          ___________                ___________                ___________\                                      
               |        /       ___          /       ___                /       ___                /       ___ |                                      
               |       /  5   \/ 5          /  5   \/ 5         ___    /  5   \/ 5         ___    /  5   \/ 5  |          ___________      ___________
               |  3*  /   - - -----    3*  /   - + -----    3*\/ 5 *  /   - - -----    3*\/ 5 *  /   - + ----- |         /       ___      /       ___ 
         3     |    \/    8     8        \/    8     8              \/    8     8              \/    8     8   |        /  5   \/ 5      /  5   \/ 5  
    z4 = - + I*|- ------------------ + ------------------ + ------------------------ + ------------------------| - 3*  /   - - ----- *  /   - + ----- 
         4     \          4                    4                       4                          4            /     \/    8     8    \/    8     8   
    $$z_{4} = - 3 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} + \frac{3}{4} + i \left(- \frac{3 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{3 \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} + \frac{3 \sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{3 \sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4}\right)$$
                                ___________
                 ___           /       ___ 
         3   3*\/ 5           /  5   \/ 5  
    z5 = - + ------- + 3*I*  /   - - ----- 
         4      4          \/    8     8   
    $$z_{5} = \frac{3}{4} + \frac{3 \sqrt{5}}{4} + 3 i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}$$
    Сумма и произведение корней [src]
    сумма
                         /         ___________                ___________\         /         ___________          ___________                ___________                ___________\                                               /         ___________          ___________                ___________                ___________\                                                                           
                         |        /       ___                /       ___ |         |        /       ___          /       ___                /       ___                /       ___ |                                               |        /       ___          /       ___                /       ___                /       ___ |                                                                           
                         |       /  5   \/ 5         ___    /  5   \/ 5  |         |       /  5   \/ 5          /  5   \/ 5         ___    /  5   \/ 5         ___    /  5   \/ 5  |          ___________      ___________         |       /  5   \/ 5          /  5   \/ 5         ___    /  5   \/ 5         ___    /  5   \/ 5  |          ___________      ___________                          ___________
                 ___     |  3*  /   - - -----    3*\/ 5 *  /   - - ----- |         |  3*  /   - - -----    3*  /   - + -----    3*\/ 5 *  /   - + -----    3*\/ 5 *  /   - - ----- |         /       ___      /       ___          |  3*  /   - - -----    3*  /   - + -----    3*\/ 5 *  /   - - -----    3*\/ 5 *  /   - + ----- |         /       ___      /       ___            ___           /       ___ 
         3   3*\/ 5      |    \/    8     8              \/    8     8   |   3     |    \/    8     8        \/    8     8              \/    8     8              \/    8     8   |        /  5   \/ 5      /  5   \/ 5     3     |    \/    8     8        \/    8     8              \/    8     8              \/    8     8   |        /  5   \/ 5      /  5   \/ 5     3   3*\/ 5           /  5   \/ 5  
    -3 + - - ------- + I*|- ------------------ - ------------------------| + - + I*|- ------------------ - ------------------ - ------------------------ + ------------------------| + 3*  /   - - ----- *  /   - + -----  + - + I*|- ------------------ + ------------------ + ------------------------ + ------------------------| - 3*  /   - - ----- *  /   - + -----  + - + ------- + 3*I*  /   - - ----- 
         4      4        \          2                       2            /   4     \          4                    4                       4                          4            /     \/    8     8    \/    8     8      4     \          4                    4                       4                          4            /     \/    8     8    \/    8     8      4      4          \/    8     8   
    $$\left(\left(\left(-3 + \left(- \frac{3 \sqrt{5}}{4} + \frac{3}{4} + i \left(- \frac{3 \sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2} - \frac{3 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2}\right)\right)\right) + \left(\frac{3}{4} + 3 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} + i \left(- \frac{3 \sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} - \frac{3 \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} - \frac{3 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{3 \sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4}\right)\right)\right) + \left(- 3 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} + \frac{3}{4} + i \left(- \frac{3 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{3 \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} + \frac{3 \sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{3 \sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4}\right)\right)\right) + \left(\frac{3}{4} + \frac{3 \sqrt{5}}{4} + 3 i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}\right)$$
    =
      /         ___________                ___________\     /         ___________          ___________                ___________                ___________\     /         ___________          ___________                ___________                ___________\                       
      |        /       ___                /       ___ |     |        /       ___          /       ___                /       ___                /       ___ |     |        /       ___          /       ___                /       ___                /       ___ |                       
      |       /  5   \/ 5         ___    /  5   \/ 5  |     |       /  5   \/ 5          /  5   \/ 5         ___    /  5   \/ 5         ___    /  5   \/ 5  |     |       /  5   \/ 5          /  5   \/ 5         ___    /  5   \/ 5         ___    /  5   \/ 5  |            ___________
      |  3*  /   - - -----    3*\/ 5 *  /   - - ----- |     |  3*  /   - - -----    3*  /   - + -----    3*\/ 5 *  /   - + -----    3*\/ 5 *  /   - - ----- |     |  3*  /   - - -----    3*  /   - + -----    3*\/ 5 *  /   - - -----    3*\/ 5 *  /   - + ----- |           /       ___ 
      |    \/    8     8              \/    8     8   |     |    \/    8     8        \/    8     8              \/    8     8              \/    8     8   |     |    \/    8     8        \/    8     8              \/    8     8              \/    8     8   |          /  5   \/ 5  
    I*|- ------------------ - ------------------------| + I*|- ------------------ - ------------------ - ------------------------ + ------------------------| + I*|- ------------------ + ------------------ + ------------------------ + ------------------------| + 3*I*  /   - - ----- 
      \          2                       2            /     \          4                    4                       4                          4            /     \          4                    4                       4                          4            /       \/    8     8   
    $$i \left(- \frac{3 \sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2} - \frac{3 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2}\right) + i \left(- \frac{3 \sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} - \frac{3 \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} - \frac{3 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{3 \sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4}\right) + 3 i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} + i \left(- \frac{3 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{3 \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} + \frac{3 \sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{3 \sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4}\right)$$
    произведение
       /                /         ___________                ___________\\ /      /         ___________          ___________                ___________                ___________\                                      \ /      /         ___________          ___________                ___________                ___________\                                      \                                     
       |                |        /       ___                /       ___ || |      |        /       ___          /       ___                /       ___                /       ___ |                                      | |      |        /       ___          /       ___                /       ___                /       ___ |                                      |                                     
       |                |       /  5   \/ 5         ___    /  5   \/ 5  || |      |       /  5   \/ 5          /  5   \/ 5         ___    /  5   \/ 5         ___    /  5   \/ 5  |          ___________      ___________| |      |       /  5   \/ 5          /  5   \/ 5         ___    /  5   \/ 5         ___    /  5   \/ 5  |          ___________      ___________| /                       ___________\
       |        ___     |  3*  /   - - -----    3*\/ 5 *  /   - - ----- || |      |  3*  /   - - -----    3*  /   - + -----    3*\/ 5 *  /   - + -----    3*\/ 5 *  /   - - ----- |         /       ___      /       ___ | |      |  3*  /   - - -----    3*  /   - + -----    3*\/ 5 *  /   - - -----    3*\/ 5 *  /   - + ----- |         /       ___      /       ___ | |        ___           /       ___ |
       |3   3*\/ 5      |    \/    8     8              \/    8     8   || |3     |    \/    8     8        \/    8     8              \/    8     8              \/    8     8   |        /  5   \/ 5      /  5   \/ 5  | |3     |    \/    8     8        \/    8     8              \/    8     8              \/    8     8   |        /  5   \/ 5      /  5   \/ 5  | |3   3*\/ 5           /  5   \/ 5  |
    -3*|- - ------- + I*|- ------------------ - ------------------------||*|- + I*|- ------------------ - ------------------ - ------------------------ + ------------------------| + 3*  /   - - ----- *  /   - + ----- |*|- + I*|- ------------------ + ------------------ + ------------------------ + ------------------------| - 3*  /   - - ----- *  /   - + ----- |*|- + ------- + 3*I*  /   - - ----- |
       \4      4        \          2                       2            // \4     \          4                    4                       4                          4            /     \/    8     8    \/    8     8   / \4     \          4                    4                       4                          4            /     \/    8     8    \/    8     8   / \4      4          \/    8     8   /
    $$\left(\frac{3}{4} + 3 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} + i \left(- \frac{3 \sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} - \frac{3 \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} - \frac{3 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{3 \sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4}\right)\right) \left(- 3 \left(- \frac{3 \sqrt{5}}{4} + \frac{3}{4} + i \left(- \frac{3 \sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2} - \frac{3 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2}\right)\right)\right) \left(- 3 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} + \frac{3}{4} + i \left(- \frac{3 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{3 \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} + \frac{3 \sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{3 \sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4}\right)\right) \left(\frac{3}{4} + \frac{3 \sqrt{5}}{4} + 3 i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}\right)$$
    =
        /               _______________\ /                  ____________                 \ /                /   ______________      _______________      _______________      ______________\\ /                /   _______________      ______________      ______________      _______________\\
        |      ___     /           ___ | |         ___     /        ___  /  ___     ____\| |        ___     |  /          ___      /           ___      /           ___      /          ___ || |        ___     |  /           ___      /          ___      /          ___      /           ___ ||
    243*\1 + \/ 5  + \/  -10 + 2*\/ 5  /*\-2 + 2*\/ 5  + \/  -5 + \/ 5  *\\/ 2  + \/ 10 //*\4 - 4*\/ 5  + I*\\/  10 + 2*\/ 5   + \/  50 - 10*\/ 5   + \/  50 + 10*\/ 5   - \/  10 - 2*\/ 5  //*\4 + 4*\/ 5  + I*\\/  50 - 10*\/ 5   - \/  10 - 2*\/ 5   - \/  10 + 2*\/ 5   - \/  50 + 10*\/ 5  //
    ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
                                                                                                                                                 8192                                                                                                                                             
    $$\frac{243 \left(-2 + 2 \sqrt{5} + \sqrt{-5 + \sqrt{5}} \left(\sqrt{2} + \sqrt{10}\right)\right) \left(1 + \sqrt{5} + \sqrt{-10 + 2 \sqrt{5}}\right) \left(4 + 4 \sqrt{5} + i \left(- \sqrt{10 \sqrt{5} + 50} - \sqrt{2 \sqrt{5} + 10} - \sqrt{10 - 2 \sqrt{5}} + \sqrt{50 - 10 \sqrt{5}}\right)\right) \left(- 4 \sqrt{5} + 4 + i \left(- \sqrt{10 - 2 \sqrt{5}} + \sqrt{2 \sqrt{5} + 10} + \sqrt{50 - 10 \sqrt{5}} + \sqrt{10 \sqrt{5} + 50}\right)\right)}{8192}$$
    Численный ответ [src]
    z1 = -0.927050983124842 - 2.85316954888546*i
    z2 = -3.0
    z3 = 2.42705098312484 + 1.76335575687742*i
    z4 = -0.927050983124842 + 2.85316954888546*i
    z5 = 2.42705098312484 - 1.76335575687742*i
    График
    z^5=-243 (уравнение) /media/krcore-image-pods/hash/equation/b/9d/0ef116027ff65378ccc0331b14477.png