Ασκήσεις Μιγαδικών

Δυνάμεις του i

Άσκηση1:

Να υπολογίσετε τις παραστάσεις:

$i^6+i^{16}+i^{26}+i^{36}+i^{46}+i^{56}$
$\frac{1}{i^{11}}+\frac{1}{i^{41}}+\frac{1}{i^{75}}+\frac{1}{i^{1023}}$

Λύση:

Για τις δυνάμεις του i πρέπει να γνωρίζουμε ότι:
i⁰=1, i¹=i, i²= -1,i³= -i, i⁴=1 και μάλιστα η τελευταία ισότητα θα έλεγα ότι είναι η πιο σημαντική αφού μας επιτρέπει να υπολογίζουμε μεγάλες δυνάμεις του i και αυτό γιατί αν έχουμε να υπολογίσουμε το i^Δδιαιρούμαι το Δ με το 4 κι έστω ότι βρίσκουμε

πηλίκο π και υπόλοιπο υ, τότε σύμφωνα με την ταυτότητα της διαίρεσης θα έχουμε Δ=4π+υ οπότε θα ισχύει i^Δ=i^4π+υ=i^4π.i^υ=1^.i^υ=i^υ. Πράγμα που σημαίνει τελικά ότι όταν έχουμε να υπολογίσουμε δυνάμεις του i που ο εκθέτης είναι μεγαλύτερος του 4, διαιρούμαι τον εκθέτη με το 4 και κρατάμε μόνο το υπόλοιπο. Για παράδειγμα το i¹⁰=i²= -1 αφού η διαίρεση του 10 με το 4 αφήνει υπόλοιπο 2.
Πάμε τώρα στην άσκησή μας

i⁶=i²= -1	αφού η διαίρεση του 6 με το 4 αφήνει υπόλοιπο 2
i¹⁶=i⁰=1	αφού η διαίρεση του 16 με το 4 αφήνει υπόλοιπο 0
i²⁶=i^{2= -1}	αφού η διαίρεση του 26 με το 4 αφήνει υπόλοιπο 2
i³⁶=i⁰=1	αφού η διαίρεση του 36 με το 4 αφήνει υπόλοιπο 0
i⁴⁶=i²= -1	αφού η διαίρεση του 46 με το 4 αφήνει υπόλοιπο 2
i⁵⁶=i⁰=1	αφού η διαίρεση του 56 με το 4 αφήνει υπόλοιπο 0
$i^6+i^{16}+i^{26}+i^{36}+i^{46}+i^{56}=$ $-1+1-1+1-1+1=0$

i¹¹=i³= -i	αφού η διαίρεση του 11 με το 4 αφήνει υπόλοιπο 3
i⁴¹=i¹=i	αφού η διαίρεση του 41 με το 4 αφήνει υπόλοιπο 1
i⁷⁵=i³ -i	αφού η διαίρεση του 75 με το 4 αφήνει υπόλοιπο 3
i¹⁰²³=i³= -i	αφού η διαίρεση του 1023 με το 4 αφήνει υπόλοιπο 3
$\frac{1}{i^{11}}+\frac{1}{i^{41}}+\frac{1}{i^{75}}+\frac{1}{i^{1023}}=$ $\frac{1}{-i}+\frac{1}{i}+\frac{1}{-i}+\frac{1}{-i}=-\frac{2}{i}$

Άσκηση2:

Να αποδείξετε ότι $(1+i)^{20}=(1-i)^{20}$

Λύση:

Το να υπολογίσουμε το (1+i)²⁰ απαιτεί χρήση ταυτότητας που δεν γνωρίζουμε, κάνουμε εμείς λοιπόν την ταυτότητα που ξέρουμε ( άθροισμα στο τετράγωνο) ελπίζοντας να βγει κάτι χρήσιμο (που είναι σίγουρο ότι θα βγει)

$(1+i)^2=1^2+2i+i^2=$

$=1+2i-1=2i$

άρα

$(1+i)^{20}=(1+i)^{2\cdot 10}=$

$=((1+i)^2)^{10}=(2i)^{10}=$

$=2^{10}\cdot i^{10}=2^{10}\cdot i^2=-2^{10}$

Όμοια

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

$=1-2i-1=-2i$

άρα

$(1-i)^{20}=(1-i)^{2\cdot 10}=$

$=((1-i)^2)^{10}=(-2i)^{10}=$

$=2^{10}\cdot i^{10}=2^{10}\cdot i^2=-2^{10}$

κι έτσι δείξαμε ότι $(1+i)^{20}=(1-i)^{20}$

Η μεθοδολογία εδώ είναι: για να υπολογίσουμε μεγάλες δυνάμεις ενός μιγαδικού z, υπολογίζουμε πρώτα μικρές δυνάμεις $z^2$ , $z^3$ , … μέχρι να πετύχουμε κάποια δύναμη του z που να είναι πραγματικός ή φανταστικός αριθμός. Στη συνέχεια εκμεταλλευόμαστε αυτό το αποτέλεσμα ώστε να βρούμε τον $z^\nu$ .

Δυνάμεις του i

Ίσως σε ενδιαφέρουν:

Μιγαδικοί Αριθμοί (Say no to Racism)

The Power of i

Περιεχόμενα

Αφήστε μια απάντηση Ακύρωση απάντησης

Δυνάμεις του i

Ίσως σε ενδιαφέρουν:

Μιγαδικοί Αριθμοί (Say no to Racism)

The Power of i

Περιεχόμενα

Σχετικά Άρθρα

Μιγαδικοί Αριθμοί (Say no to Racism)

The Power of i

Αφήστε μια απάντηση Ακύρωση απάντησης