0 Daumen
731 Aufrufe

Aufgabe:

Berechnen Sie alle komplexen Zahlen z∈ℂ, die folgende Gleichungen erfüllen:

I.z2-4z+5=0

II. z2+(1-i)z-i=0

III. z2+4z+8=0

Problem/Ansatz:

Also das ist das erste Mal, dass ich mit komplexen Zahlen rechne und daher vielleicht auch für einige die “triviale” Aufgabe:

Bei I. wollte ich zunächst das ganz normal wie in der Schule machen, habe dann aber gedacht, dass es sich ja um komplexe Zahlen handelt, also: \( \sqrt{-1} \)

Dann habe ich einfach das z2 einfach als -1 interpretiert und weitergemacht. Das, dass nicht richtig ist, habe ich dann auch gemerkt XD


Kann mir da evtl jemand eine Hilfestellung geben? Wozu braucht man eigentlich komplexe Zahlen?


LG

Avatar von

2 Antworten

0 Daumen
 
Beste Antwort

I.z^2-4z+5=0|-5

z^2-4z=-5

(z-2)^2=-5+4=-1=i^2|\( \sqrt{} \)

1.)z-2=i

z₁=2+i

2.)z-2=-i

z₂=2-i

II.z^2+(1-i)z-i=0|+i

z^2+(1-i)z=i

(z+\( \frac{1-i}{2} \))^2=i+\( \frac{1}{4} \)*(1-2i+i^2)=i+\( \frac{1}{4} \)*(1-2i-1)=i-\( \frac{1}{2} \)*(i)=\( \frac{1}{2} \)*i|\( \sqrt{} \)

1.)z+\( \frac{1-i}{2} \)=\( \frac{1}{2} \)\( \sqrt{2} \)*\( \sqrt{i} \)

Zwischenrechnung:

\( \sqrt{i}=\sqrt{\frac{2 i}{2}}=\sqrt{\frac{1+2 i-1}{2}}=\sqrt{\frac{1+2 i+i^{2}}{2}}=\sqrt{\frac{(1+i)^{2}}{2}}=\sqrt{\frac{2 \cdot(1+i)^{2}}{4}}=\frac{\sqrt{2}}{2} \cdot(1+i)=\frac{\sqrt{2}}{2}+\frac{\sqrt{2}}{2} \cdot i \)

z₁=\( \frac{i-2}{2} \)+\( \frac{1}{2} \)\( \sqrt{2} \)*(\( \frac{1}{2} \)\( \sqrt{2} \)+(\( \frac{1}{2} \)\( \sqrt{2} \)*i)

2.)z+\( \frac{1-i}{2} \)=-\( \frac{1}{2} \)\( \sqrt{2} \)*\( \sqrt{i} \)

z₂=\( \frac{i-2}{2} \)-\( \frac{1}{2} \)\( \sqrt{2} \)*(\( \frac{1}{2} \)\( \sqrt{2} \)+\( \frac{1}{2} \)\( \sqrt{2} \)*i)

z₁ und z₂ kannst du noch vereinfachen.

Alles bitte nachrechnen, da ich schnell getippt habe.



Avatar von 36 k

Weiter mit:

III. z^2+4z+8=0|-8

z^2+4z=-8

(z+2)^2=-8+4=-4=4i^2|\( \sqrt{} \)

1.) z+2=2i

z₁=-2+2i

2.) z+2=-2i

z₂=-2-2i

Wozu braucht man eigentlich komplexe Zahlen?

a)Du hast z.B. die Parabel y=x^2-4 Diese hat die Nullstellen x₁=2 oder x₂=-2 Das sind 2 Lösungen ( in ℝ )

b) Nun verschiebst du diese um 4 Einheiten nach oben: y=x^2  Auch hier gibt 2 Lösungen. Eine doppelte Nullstelle bei x=0  ( in ℝ )

c) Weiter um 4 Einheiten nach oben: y=x^2+4

Damit es nun auch 2 Lösungen gibt müssen wir den Zahlbereich erweitern und gelangen in den komplexen Zahlbereich

x^2+4=0

x^2=-4=4i^2

x₁=2i

x₂=-2i

Beides nun in ℂ.

Moin, erstmal vielen Dank für die Antwort. Also I und III ist nachvollziehbar. Leider verstehen ich Ihre Herangehensweise bei II nicht. Könnten Sie mir das nochmal erklären?

0 Daumen

Hallo,

z^2-4z+5=0  

z1,2=2 ±√(4-5) , z.B pq-Formel

z1,2=2 ±√-1  ;√-1=i

z1,2=2 ±i

die anderen Aufgaben gehen analog

Avatar von 121 k 🚀

Ein anderes Problem?

Stell deine Frage

Willkommen bei der Mathelounge! Stell deine Frage einfach und kostenlos

x
Made by a lovely community