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Nome…………………………………..Cognome……………………..classe 4DS 17 Marzo 2014

Verifica di matematica

1. Calcola la parte reale e immaginaria dei seguenti numeri complessi, rappresentali nel piano di Argand – Gauss e scrivili in forma esponenziale. a)

z

1 = ( ) 4 ; b)

z

2 = − 1 2. Risolvi le seguenti equazioni in C e rappresenta le soluzioni nel piano di Argand-Gauss a)

z

4 −

iz

= 0 b)

z

2 − ( 4 − 2

i

)

z

+ 6 − 8

i

= 0 3. Disegna nel piano di Argand-Gauss i seguenti insiemi:

A

= {

z

C

:

z

− 1 =

z

+ 2

i

} {

z C

:

z

+

z

+ 1 −

i

4. Calcola le seguenti radici e rappresentale nel piano di Argand-Gauss: = 4 } a)

i

(

i

− 3 ) b) 3    2 2 − + 2

i

2

i

   5

Soluzioni 4DS 17 Marzo 2014

1. Calcola la parte reale e immaginaria dei seguenti numeri complessi, rappresentali nel piano di Argand – Gauss e scrivili in forma esponenziale. a) z

1 = ( ) 4

1° metodo

Utilizzando lo sviluppo della potenza quarta di un binomio si ottiene:

z

1 = 9 + 12 3

i

+ Di conseguenza 18

z

1

i

2 = + 4 16 3

i

3 + tan

i

α 4 1 = = 9 − + 12 3 3

i

− α 1 18 = − 3 4 2 π 3

i

+ 1 = ⇒

z

1 − 8 + 8 3 = 16

e i

2 π 3

i

−16 −12 −8 −4 16 12 8 4 y 4 8

2° metodo

Si può scrivere

w

=

w

= 2 tan α = 3 3 3 +

i

in forma esponenziale e poi fare la quarta potenza: 4 α = π ⇒ 6

w

= 2

e i

π 6 ⇒

z

1 = 2

e i

π 6 = 16

e i

2 π 3 −4 −8 −12 −16 12

b) z

2 = ( ) − 1

1° metodo

Si calcola il reciproco di

w

= in forma algebrica e quindi se ne calcola quella esponenziale:

z

2 = 1

w

=

i

1 − 1 = reciproco: − 1 −

i

2 = − 1 2 − 1 2

i

Di conseguenza

z

2 = 2 2 tan α 2 = 1 α 2 = − 3 π 4 ⇒

z

2 = 2

2° metodo

2

e

i

3 π 4 Si può scrivere

w

=

i

− 1 in forma esponenziale e poi farne il

w

= 2 tan α = − 1 α = 3 π 4 ⇒

w

= 2

e i

3 π 4 ⇒

z

2 = 2

e i

3 π 4 − 1 = 2 2

e

i

3 π 4 −0.5

0.5

−0.5

−1.0

y 0.5

x 1.0

16

2. Risolvi le seguenti equazioni in C e rappresenta le soluzioni nel piano di Argand-Gauss a) z

4 −

iz

= 0

z

(

z

3 −

i

) = 0 ⇒

z

4 = 0 ∨

z

= 3

i z

= 3

i

le tre radici cubiche di i si possono facilmente rappresentare nel piano di Argand-Gauss e scrivere in forma esponenziale, trigonometrica e algebrica.

i

= 1 α = π 2

z

1 =

e i

π 6 = cos π 6 +

i

sin π 6 = 2 3 +

i

1 2 β 2 = π 6 + 2 3 π = 5 6 π

z

2 =

e i

5 6 π = cos 5 6 π +

i

sin 5 6 π = − 2 3 +

i

1 2 −1.0

−0.5

1.0

0.5

−0.5

y 0.5

1.0

x −1.0

x 20

β 3

b) z

2 = π 6 + 4 3 π = 3 2 π

z

3 =

e i

3 π 2 − ( 4 − 2

i

)

z

+ 6 − 8

i

= 0 = cos 3 π 2 +

i

sin 3 π 2 = −

i z

1 , 2 = 2 −

i

+ 4 +

i

2 1 Le radici quadrate di − 4

i

− 6 + 8

i

= 2 −

i

+ − 3 + 4

i

− 3 + 4

i

si possono calcolare in due modi:

1° metodo

Cercare due numeri reali x, y tali che: (

x

+

iy

) 2 = − 3 + 4

i

e quindi:

x

2 −

y

2 + 2

xyi

= − 3 + 4

i

⇒ ⇒   

x

2 2

xy

− =

y

2 4 Quindi − 3 = − 3    

x

2

y

= = 2

x

− 4 (

impossibil e

+ 4

i

in

1 + 2

i

;

R

∨ − 1 −

x

2

i

2 ⇒   

x

 

y

2 = − 2

x

4

x

2 = 1 ⇒   

x y

= 1 = 2 e di conseguenza

z

1 = = − = = 3 3 − − + 1 2

i

;

2° metodo

− 3 + 4

i

= 5 tan α = − 4 3 α = π − arctan 4 3 Quindi le radici:

w

1 = 5

e i

  π − 2 1 2 arctan 4 3   = 5    cos    π 2 − 1 2 arctan 4 3    +

i

sin    π 2 − 1 2 arctan 4 3       Dalle relazioni sugli archi associati e le formule di bisezione: cos   π − 2 1 2 arctan 4 3   = sin   1 2 arctan 4 3   = 1 − cos   arctan 4 3   = 2 1 − 2 3 5 = 1 5 ⇒    

x y

4 = + 2

x

3

x

2

z

2 = 1 − 3

i

; −1 1 −1 −2 −3 y 1 − 4 = 0 2 3 sin   π 2 − 1 2 arctan 4 3   = cos   1 2 arctan 4 3   = Di conseguenza Mentre

w

2 = − 1 −

w

1 2

i

= 1 + 2

i

essendo l’opposto di 1 +

w

1 cos   arctan 4 3 2   = 1 + 3 5 2 =

3. Disegna nel piano di Argand-Gauss i seguenti insiemi: A

= {

z

C

:

z

− 1 =

z

+ 2

i

} A è il luogo die punti del piano equidistanti dal punto

P

1 ( 1 ; 0 )

e P

2 ( 0 ; − 2 )

, di

2 5 −2

conseguenza è l’asse del segmento di estremi

Scritto (

x

− 1 ) z +

iy

= in

x

+ forma

i

(

y

+ 2 ) algebrica,

cioè P

1 , P 2 l’equazione cartesiana ( ) 2 +

y

2 = di A è:

x

2 + (

y

+ 2 ) 2

, elevando alla seconda e sviluppando i

−1 2 1 −1 −2 −3 y 1 2 x x 3

conti si ottiene: y

= − 1 2

x

− 3 4

B

= {

z

C

:

z

+

z

+ 1 −

i

= 4 } B è il luogo die punti del piano per i quali è costante e vale 4 la somma delle distanze dai due punti

P

1 ( 0 ; 0 ) e

P

2 ( − 1 ; 1 ) , di conseguenza è l’ellisse che ha

P

1 , P 2 come fuochi e come asse maggiore 2 a=4, si tratta cioè ci un’ellisse con assi non paralleli agli assi cartesiani della quale quindi non siamo ancora in grado di riconoscere l’equazione cartesiana. Dalla distanza focale

P

1

P

2 = 2 = 2

c

è possibile ricavare il semiasse minore e quindi fare il disegno: −3 −2

b

=

a

2 −

c

2 = 7 2

4. Calcola le seguenti radici e rappresentale nel piano di Argand-Gauss: a) i

(

i

− 3 )

z z

= = 2

i

(

i

− 3 tan ) α = = − 1 3 −

i

α = 3 4 π 3 Di conseguenza le radici saranno opposte con

w

= β 1 = 2 π 3

w

1 = 2

e i

2 3 π = 2   cos 2 3 π +

i

sin 2 π 3   2 = − : Quindi

w

2 = 2

e

i

2 π 3 = 2 2 −

i

2 6 2 2 +

i

2 6

b)

3   2 2 − + 2

i

2

i

  5 = 3   − 8

i

8   5 = 3 −

i

5 = 3 −

i

dove le radici cubiche di –i si calcolano come nell’esercizio 2, quindi −

i

= 1 α = − π 2 ⇒ 3 −

i

= 1 β 1 = − π 6

z

1 =

e

i

π 6 =    cos − π 6 +

i

sin − π 6    =    2 3 −

i

1  2   β 2 = − π 6 + 2 3 π = 1 2 π

z

2 =

e i

π 2 =    cos π 2 +

i

sin π 2    =

i

β 3 = − π 6 + 4 3 π = 7 6 π

z

3 =

e i

7 π 6 =    cos 7 6 π +

i

sin 7 π 6    =    − 2 3 − 1 2

i

   −1.5

−1.0

−1 −1.0

−0.5

3 2 1 −1 −2 −0.5

y −0.5

−1.0

−1.5

1.5

1.0

0.5

1.0

0.5

−0.5

−1.0

1 y y 0.5

0.5

2 1.0

x 1.5

1.0

x 2.0

x