מתמטיקה תיכונית/אלגברה תיכונית/מספרים מרוכבים/הוצאת שורשים ומשוואות ריבועיות/תרגילים
משוואות ריבועיות עריכה
z
2
−
8
z
+
17
=
0
{\displaystyle z^{2}-8z+17=0}
z
2
−
2
z
+
26
=
0
{\displaystyle z^{2}-2z+26=0}
2
z
2
−
8
z
+
10
=
0
{\displaystyle 2z^{2}-8z+10=0}
z
2
+
(
1
−
i
)
z
−
i
=
0
{\displaystyle z^{2}+(1-i)z-i=0}
z
2
−
(
3
+
2
i
)
z
+
1
+
3
i
=
0
{\displaystyle z^{2}-(3+2i)z+1+3i=0}
z
2
−
i
z
−
9
+
3
i
=
0
{\displaystyle z^{2}-iz-9+3i=0}
z
2
+
i
z
+
6
=
0
{\displaystyle z^{2}+iz+6=0}
z
2
+
(
1
−
2
i
)
z
−
7
−
i
=
0
{\displaystyle z^{2}+(1-2i)z-7-i=0}
נוסחאות וייטה עריכה
בנה משוואה ריבועית מתוקנת (כלומר, שמתקיים בה
a
=
1
{\displaystyle a=1}
) ששורשיה הם
z
1
=
2
i
,
z
2
=
i
−
1
{\displaystyle z_{1}=2i,z_{2}=i-1}
.
בנה משוואה ריבועית מתוקנת ששורשיה הם
z
1
=
3
+
2
i
,
z
2
=
i
−
4
{\displaystyle z_{1}=3+2i,z_{2}=i-4}
.
z
1
,
z
2
{\displaystyle z_{1},z_{2}}
הם פתרונות המשוואה
13
z
2
−
8
z
+
2
=
0
{\displaystyle 13z^{2}-8z+2=0}
. חשב את
z
1
+
z
2
z
1
⋅
z
2
{\displaystyle {\sqrt {\frac {z_{1}+z_{2}}{z_{1}\cdot z_{2}}}}}
.
z
1
,
z
2
{\displaystyle z_{1},z_{2}}
הם פתרונות המשוואה
z
2
−
(
3
+
2
i
)
z
+
2
i
=
0
{\displaystyle z^{2}-(3+2i)z+2i=0}
. מצא משוואה ששורשיה הם
z
1
+
z
2
,
z
1
⋅
z
2
{\displaystyle z_{1}+z_{2},z_{1}\cdot z_{2}}
(אין צורך לחשב ישירות את השורשים).
z
1
,
z
2
{\displaystyle z_{1},z_{2}}
הם פתרונות המשוואה
z
2
−
(
4
+
2
i
)
z
+
2
=
0
{\displaystyle z^{2}-(4+2i)z+2=0}
. מצא משוואה ששורשיה הם
1
z
1
,
1
z
2
{\displaystyle {\frac {1}{z_{1}}},{\frac {1}{z_{2}}}}
(אין צורך לחשב ישירות את השורשים).
הוכח כי אם
z
1
,
z
2
{\displaystyle z_{1},z_{2}}
הם שני מספרים מרוכבים שאחד מהם לא ממשי שעבורם
z
1
+
z
2
,
z
1
⋅
z
2
{\displaystyle z_{1}+z_{2},z_{1}\cdot z_{2}}
הם מספרים ממשיים, אז
z
1
=
z
2
¯
{\displaystyle z_{1}={\overline {z_{2}}}}
כלומר שני המספרים צמודים זה לזה. מכאן הסק כי אם למשוואה ריבועית שכל מקדמיה ממשיים יש שורש לא ממשי, גם השורש השני אינו ממשי ושני השורשים צמודים זה לזה.
משוואות ריבועיות עריכה
z
1
,
2
=
4
±
i
{\displaystyle z_{1,2}=4\pm i}
z
1
,
2
=
1
±
5
i
{\displaystyle z_{1,2}=1\pm 5i}
z
1
,
2
=
2
±
i
{\displaystyle z_{1,2}=2\pm i}
z
1
=
−
1
,
z
2
=
i
{\displaystyle z_{1}=-1,z_{2}=i}
z
1
=
1
+
i
,
z
2
=
2
+
i
{\displaystyle z_{1}=1+i,z_{2}=2+i}
z
1
=
3
,
z
2
=
−
3
+
i
{\displaystyle z_{1}=3,z_{2}=-3+i}
z
1
=
2
i
,
z
2
=
−
3
i
{\displaystyle z_{1}=2i,z_{2}=-3i}
z
1
=
2
+
i
,
z
2
=
−
3
+
i
{\displaystyle z_{1}=2+i,z_{2}=-3+i}
נוסחאות וייטה עריכה
z
2
+
(
1
−
3
i
)
z
−
2
(
1
+
i
)
=
0
{\displaystyle z^{2}+(1-3i)z-2(1+i)=0}
z
2
+
(
1
−
3
i
)
z
−
(
14
+
5
i
)
=
0
{\displaystyle z^{2}+(1-3i)z-(14+5i)=0}
2
{\displaystyle 2}
z
2
−
(
3
+
4
i
)
z
+
(
6
i
−
4
)
=
0
{\displaystyle z^{2}-(3+4i)z+(6i-4)=0}
2
z
2
−
(
4
+
2
i
)
z
+
1
=
0
{\displaystyle 2z^{2}-(4+2i)z+1=0}
נסמן
z
1
=
a
+
b
i
,
z
2
=
c
+
d
i
{\displaystyle z_{1}=a+bi,z_{2}=c+di}
ונניח כי
z
2
{\displaystyle z_{2}}
הוא המספר שידוע שאינו ממשי, כלומר
d
≠
0
{\displaystyle d\neq 0}
. כיון ש-
z
1
+
z
2
=
(
a
+
c
)
+
(
b
+
d
)
i
{\displaystyle z_{1}+z_{2}=(a+c)+(b+d)i}
הוא מספר ממשי החלק המדומה שלו שווה לאפס, כלומר
b
+
d
=
0
{\displaystyle b+d=0}
ולכן
b
=
−
d
{\displaystyle b=-d}
. כעת,
z
1
⋅
z
2
=
(
a
c
−
b
d
)
+
(
a
d
+
b
c
)
i
{\displaystyle z_{1}\cdot z_{2}=(ac-bd)+(ad+bc)i}
גם הוא מספר ממשי ולכן
a
d
+
b
c
=
0
{\displaystyle ad+bc=0}
, ואם נציב את
b
{\displaystyle b}
מהמשוואה הקודמת נקבל
a
d
−
c
d
=
0
{\displaystyle ad-cd=0}
.
קיבלנו כי
a
d
=
c
d
{\displaystyle ad=cd}
. כיון שנתון לנו שהמספר
z
2
{\displaystyle z_{2}}
אינם ממשיים אז
d
≠
0
{\displaystyle d\neq 0}
ולכן ניתן לחלק בו ולקבל
a
=
c
{\displaystyle a=c}
.
כלומר, קיבלנו כי
z
1
=
a
+
b
i
{\displaystyle z_{1}=a+bi}
ואילו
z
2
=
c
+
d
i
=
a
−
b
i
=
z
1
¯
{\displaystyle z_{2}=c+di=a-bi={\overline {z_{1}}}}
.
אם יש לנו משוואה ריבועיות שכל מקדמיה ממשיים ויש לה שורש לא ממשי
z
1
{\displaystyle z_{1}}
, נשים לב כי
z
1
+
z
2
,
z
1
⋅
z
2
{\displaystyle z_{1}+z_{2},z_{1}\cdot z_{2}}
חייבים להיות מספרים ממשיים בגלל נוסחאות וייטה.
על פי מה שהראינו קודם, אם
z
1
+
z
2
,
z
1
⋅
z
2
{\displaystyle z_{1}+z_{2},z_{1}\cdot z_{2}}
ממשיים אז
z
1
=
z
2
¯
{\displaystyle z_{1}={\overline {z_{2}}}}
, ובכך סיימנו את ההוכחה.