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Números Complexos 2002 UNIDADE 1 / JAN MATEMÁTICA MATEMÁTICA – Profº. Jodeclan Números Complexos NÚMEROS COMPLEXOS Introdução Quando vamos resolver uma equação do tipo x2 + 1 = 0, vamos encontrar x = . Observem que encontramos uma impossibilidade: "A raiz quadrada de um número negativo". Mais tarde o símbolo passou a ser indicado pela letra i . A partir daí surge formalmente o que se chamou de números complexos ou imaginários Assim: = i. i …… unidade imaginária e i2 = - 1. Exercícios de Aula: 1º) Resolva a equação: x2 + 9 = 0 Resolução: 2º) Resolva a equação: x2 - 6x + 13 = 0 Resolução: Forma Algébrica Chamamos de número complexo na FORMA ALGÉBRICA, todo número na forma a + bi, onde a e b são, números reais e i é a unidade imaginária (i2 = - 1) Usamos a letra Z quando nos referimos a um NÚMERO COMPLEXO. Assim: Z = a + bi a = Re (Z) , parte real de Z b = Im (Z) , parte imaginária de Z Em particular: 1º) Se b = 0 então Z é um número real. Ex.: - 5 = - 5 + 0i 2º) Se a = 0 e b é diferente de zero, então Z é um imaginário puro. Ex.: 2i = 0 + 2i Exercícios de Aula: 1º) Determine m para que Z = -3 + (m2 - 5m + 6) i seja um número real. Resolução: 2º) Determine a para que Z = (a2 + a - 2) + (a + 1) i seja um imaginário puro. Resolução: Igualdade de Números Complexos Dois números complexos, na forma algébrica são iguais quando suas partes reais e imaginárias forem respectivamente iguais. Assim: Z = a + bi W = c + di Z = W a = c e b = d. Exercícios de Aula: 1º) Calcular a e b de modo que: (2a - b) + 3i = - 2 + ( - a + b) i Resolução: 2º) (U. E. LONDRINA) Sejam os números complexos W = (x - 1) + 2i e V = 2x + (y - 3) i, onde x, y ℝ. Se W = V, então: a) x + y = 4 b) x . y = 5 c) x - y = - 4 d) x = 2y e) y = 2x Operações na Forma Algébrica Adição Dados os complexos Z = a + bi e W = c + di. A soma Z + W será um complexo, tal que: Z + W = (a + c) + (b + d)i. Subtração Dados os complexos Z = a + bi e W = c + di. A diferença Z - W será um complexo, tal que: Z - W = (a - c) + (b - d)i. Multiplicação Dados os complexos Z = a + bi e W = c + di. O produto Z . W será um complexo, tal que: Z . W = (ac - bd) + (ad + bc)i. Não esquecer que i2 = - 1 Exercício: Sendo Z = 3 + 2i e W = 2 + 4i calcule Z . W Resolução Conjugado de um Número Complexo Chamamos de conjugado do número complexo Z = a + bi, com a e b reais, o número complexo = a - bi Exemplos: Z = 2 - 3i = 2 + 3i W = - 3i = 3i U = - 1 + i = - 1 - i Divisão Dados os complexos Z = a + bi e W = c + di para efetuarmos a divisão de Z por W, basta multiplicarmos o numerador e o denominador pelo conjugado do denominador Assim temos: . Exercício de Aula: Efetue a divisão Z = 1 - 3i por W = 1 + i Resolução Potências de i Calculemos algumas potências de i: i0 = 1 i1 = i i2 = - 1 i3 = i2 . i = - i i4 = i2 . i2 = 1 i5 = i4 . i = i Notamos que, a partir de i4, as potências de i vão repetindo os quatro primeiros resultados. Assim: in = ir onde r é o resto da divisão de n por 4. OBS.: (1 + i)2 = 2i Alerta: (1 + i)120 i120 (1 - i)2 = - 2i Representação Geométrica de um Número Complexo Representaremos cada número complexo Z = a + bi pelo ponto de coordenadas (a, b) e será chamado de Afixo ou Imagem do Número Complexo. Dessa forma, o número complexo Z = 2 + 3i, por exemplo, será representado pelo ponto P (2, 3). Im (Z) 3 P (2, 3) 2 Re (Z) O plano onde representamos os números complexos é conhecido como PLANO DE ARGAND-GAUSS e o eixo Ox será chamado de EIXO REAL e o eixo Oy será chamado de EIXO IMAGINÁRIO Assim: O ponto P (a, b) é a imagem ou afixo do número complexo Z = a + bi. Módulo de um Número Complexo Dado o número complexo Z = a + bi, chamamos de módulo de Z e indicamos por | Z | ou à distância entre a origem do plano de Gauss e o afixo de Z. Im (Z) b 0 a Re (Z) |Z| = = Propriedades 1ª) | Z | = | | 2ª) | Z . W | = | Z | . |W | 3ª) 4ª) | Zn | = | Z |n 5ª) | Z + W | | Z | + | W | NB.: O estudo das propriedades é recomendado para aqueles alunos que irão prestar o exame vestibular para os cursos de maior concorrência. Argumento de um Número Complexo Sendo Z = a + bi um número complexo não nulo e P o afixo de Z no plano de Gauss de origem O, chamamos de ARGUMENTO do número complexo Z a medida do arco com centro em O tomado a partir do semi-eixo real positivo até a semi-reta no sentido ANTI-HORÁRIO. (o mesmo conceito de coeficiente angular) Assim: Im (z) P (a, b) Z = a + bi 0 Re (z) Im (z) P 0 Re (z) Im (z) Re (z) P (a, b) Forma Trigonométrica de um Número Complexo Sendo e ( 0 < 2) respectivamente o módulo e o argumento do número Z = a + bi, a forma trigonométrica de Z é: Z = (cos + i sen ). Im b Z = a + bi 0 a Real Da trigonometria concluímos que: cos = e sen = = Produto e Divisão (Forma trigonométrica) Sendo: Z1 = 1 (cos 1 + i sen 1) e Z2 = 2 (cos 2 + i sen 2) Z1 . Z2 = 1 . 2 [ cos ( 1 + 2 ) + i sen ( 1 + 2 ) Potenciação (Fórmula de Moivre) Sendo: Z = ( cos + i sen ), tem se: Zn = n (cos n + i sen n ) n EXERCÍCIOS PROPOSTOS 01. (UFBA) Existe um número real x tal que o quociente é um número imaginário puro. Determine o simétrico de x. 02. (FAAP-SP) Calcule . 03. (PUC-SP) Qual deve ser o valor de kR, de modo que o número complexo Z= seja real? 04. (FUVEST-SP) Ache os valores reais de x de modo que a parte real do número complexo Z= seja negativa (i é a unidade imaginária). 05. (FATEC-SP) Determine o argumento do número complexo Z=, em que n é natural e i é a unidade imaginária. 06. (FATEC-SP) Represente, geometricamente, no plano de Argand-Gauss o conjunto dos afixos dos números complexos Z tais que =3. 07. (EFEI-MG) Determine, sobre a reta y=x+1, os números complexos com módulo . 08. (FATEC-SP) Determine o menor natural não-nulo n de modo que seja um número real. 09. (PUC-SP) Dado o número complexo Z=, qual é o menor valor de nN, de modo que seja um número real? 10. (UNESP) Sendo Z=cos10+i.sen10, qual é o menor natural n tal que Z.=1? 11. (FUVEST-SP) Determine os números complexos , tais que =1 e =1. 12. (ESPM-SP) Qual é, na forma algébrica, a raiz sexta do número complexo Z=-64i, sendo que essa raiz tem afixo no terceiro quadrante? 13. (UFMG) De todos os números complexos Z de módulo 2, determine aqueles que satisfazem a igualdade 14. (MAUÁ-SP) Dado o número complexo Z=4+i, determine as raízes quadradas do número W=. 15. (UFBA) Determine a soma das soluções de . 16. Analise as afirmativas abaixo. 00 – i10 + 2i20 = 1. 11 – As raízes da equação x2-2x+2=0 são 1+i; 1-i. 22 – Se o produto (2+mi)(3+i) é um imaginário puro, então m vale 5. 33 – (1-i)20 = -210. 44 – i4n + i4n+1 + i4n+2, com n IN é igual a –1. 17. As afirmações abaixo referem-se a números complexos. 00 – Se z=i93, então R (z)=0. 11 – O complexo conjugado de (1+i)3 é 1-i. 22 – Sendo z=a+bi com a e b números reais se z+2=9-4i, então |z|=5. 33 – O inverso do número complexo 2+i é . 44 – O conjugado de é 28. 18. Analise as afirmativas abaixo. 00 – Asolução da equação |z|+z=2+i é um número complexo de módulo . 11 – Sendo z=cos+i sen, então z12 é igual a . 22 – A menor determinação positiva do argumento de –2+2i é 240º. 33 – A expressão em forma trigonométrica do número complexo –1-i é 2(cos + i sen). 44 – (2+2i)5=512. 19. Sobre o número complexo z, é correto afirmar que: 00 – O produto de z pelo seu conjugado é 2. 11 – O seu módulo é 1. 22 – A sua forma trigonométrica é cos. 33 – z é raiz da equação x3+1=0. 44 – O conjugado do conjugado de z é um número real. 20. Com relação ao número i. 01) O seu oposto é –i. 02) O seu inverso é –1. 04) i1984 é um número real. 08) 08) É raiz da equação x2+1=0. 16) É um número positivo. 32) i-16 é igual a 1. 21. (SANTA CASA-SP) Resolvendo a equação 2x2 + 6x + 9 = 0 obtém-se: a) { - 3i, 3i} b) c) d) e) { i} 22. (UNICAP) Se (unidade imaginária), tem-se que i2=-1; considere io=1 e 11=i. Assinale as afirmações verdadeiras e as afirmações falsas. 00) i3 = -i e i4 = 1. 11) i127 = i. 22) i127 = -i. 33) i127 = 1. 44) i127 = = -1. 23. (UNICAP) Considere os números complexos Z = 9 + 7i, Z1 = 3 - 2i e seus respectivos conjugados e considere que | Z | representa a norma do complexo Z. Então: Assinale as afirmativas verdadeiras e as afirmativas falsas. 00) Z. Z1 = 3i + 13; 11) ; 22) ; 33) ; 44) . 24. (UNICAP) Seja z = a + bi, onde a e b são números reais não nulos, i a unidade imaginária e o conjugado de . Assinale as afirmativas verdadeiras e as afirmativas falsas. 00) . 11) , qualquer que seja a e b. 22) . 33) | z | = a2 + b2, quaisquer que sejam a e b. 44) . 25. (UFPE) Os itens que representam corretamente o número complexo . Assinale as afirmativas verdadeiras e as afirmativas falsas. 00) . 11) . 22) . 33) . 44) . 26. (UNICAP) Sejam x e y reais e Z = x + iy com norma |Z|. Assinale as afirmativas verdadeiras e as afirmativas falsas. 00) | Z + i | = | Z - i | representa, no plano cartesiano, a equação de uma parábola. 11) Sendo Z o conjugado de Z, então Z Z = 1 representa, no plano cartesiano, a equação de uma circunferência de centro na origem e raio 1. 22) |Z-i|=|Z| representa, no plano, a equação de uma reta. 33) Se Z e W são dois números complexos, então |Z+w|>|Z|+|w|. 44) | Z . w | = | Z | . | w |. 27. (UNICAP) Considerando o número complexo Z=1+i. Assinale as afirmativas verdadeiras e as afirmativas falsas. 00) o menor inteiro positivo n, para o qual se tem Zn real, é n = 4, 11) n = 6 é o menor inteiro positivo tal que Zn é real e positivo, 22) Zn é real para todo n positivo e múltiplo de 4, 33) n = 2 é o menor inteiro positivo, tal que, a parte real de Zn é igual a zero, 44) para n ímpar e positivo, Zn será um número complexo da forma a + bi, com a e b reais e distintos de zero. 28. (UNB) Considere z um número complexo, seu conjugado, sua forma polar. Julgue os itens abaixo. 00) A parte real de é zero. 11) 22) 33) para n inteiro positivo, se, e somente se, . 29. (FESP) Assinale as afirmativas verdadeiras e as falsas. 00) Se Z = 8 (cos 105o + i sen 105o) e W = 2 (cos 15o + i sen 15o), então . 11) , então (1 + i)8 = 16. 22) , então i127 = -i. 33) Seja Z um número complexo e seu conjugado. se , então o módulo de Z é . 44) O argumento do número complexo é . 30.(UFPE) Seja a unidade imaginária. Sobre a expansão de . Assinale as afirmativas verdadeiras e as falsas. 00) A soma dos coeficientes é -32i. 11) O termo independente de x tem coeficiente 252 i. 22) Existem 5 termos com coeficientes imaginários puros. 33) Existem 4 termos com coeficientes reais positivos. 44) Existem 3 termos com coeficientes reais negativos. 31. (STA.CASA-SP) Seja a igualdade 1+(y+x)i=2y-x-4i, onde i é a unidade imaginária. Os números reais x e y, que satisfazem essa igualdade, são tais que: a) y = 3x b) x = 3y c) x . y = -3 d) x - y = 2 e) x + y = 2 32. Determinar o valor de k de modo que o complexo z=(2k -6) + 2 i seja imaginário puro. a) k = 2 b) k = - 3 c) k = 1 d) k = 3 e) k = 33. Qual o valor de m para que o complexo z=5m+(3m-2)i seja um número real? a) m = 3 b) m = 2 c) m = d) m = e) m = 34. (FAFI-BH) Sendo Z1=2+3i e Z2=5+8i, então o valor de Z1.Z2 é: a) 10 + 24i b) 10 + 31i c) 7 + 11i d) –14 + 24i e) –14 + 31i 35. (UFPA) Qual é o valor de m, real para que o produto (2 + mi).(3 + i) seja imaginário puro? a) 5 b) 6 c) 7 d) 8 e) 9 36. (FEI-SP) O valor de x para que o número complexo z = (3 – 6i).(2 – xi) seja um número real é: a) x = -1 b) x = 2 c) x = -3 d) x = 1 e) x = -4 37. (MACK-SP) Determinando os valores reais de m e n de modo que se tenha 2.(m-ni)+(m+ni)i=0, podemos afirmar que a soma de m e n é igual a: a) –1 b) 0 c) 1 d) 2 e) 3 38. (MACK-SP) Sejam os números complexos Z1 e Z2, onde Z2=3i e Z1.Z2=-9+6i. Então Z1+Z2 vale: a) 2+6i b) 2-6i c) -3+3i d) -3-3i e) 9i 39. (UCMG) O número complexo z, é tal que 5 z + = 12 + 16 i, é igual a: a) -2 + 2i b) 2 - 3i c) 1 + 2i d) 2 + 4i e) 3 + i 40. (MACK-SP) Se Z é um número complexo e seu conjugado, então o número de soluções da equação =Z2 é: a) o b) 1 c) 2 d) 3 e) 4 41. (UFPA) A divisão dá como resultado o número: a) b) c) d) e) –1+3i 42. (ESAL-MG) O valor simplificado da expressão é: a) b) c) d) e) 43. (FEI-SP) Se , então o número complexo Z é: a) 1-2i b) -1+i c) 1-i d) 1+i e) -1+2i 44. (UFSM-RS) A soma dos números complexos é: a) b) 10+10i c) -10-10i d) 15+10i e) 30+20i 45. (FEI-SP) Sabendo que é um número real e que a parte imaginária do número complexo é zero, então é: a) -4 b) -2 c) 1 d) 2 e) 4 46. (FUVEST) O número complexo Z0 e o seu inverso têm o mesmo módulo. Conclui-se que: a) Z e são conjugados. b) . c) Este módulo é 2. d) Z e são reais. e) Z2=1. 47. (UFBA) O quociente de Z=3+2i por W=1+i é: a) 3+2i. b) 3-i c) 5-i d) e) 48. (Vunesp-SP) Considere o número complexo Z=i, onde i é a unidade imaginária. O valor de Z4+Z3+Z2+Z+ é: a) -1 b) 0 c) 1 d) i e) -i 49. (UFBA) [(1-i)3+i157](1+i5)-1 é igual a: a) b) c) d) e) 50. (PUC-RJ) Se i= então a soma i0+i1+i2+...+i20 é igual a: a) i b) 1 c) d) i20.301 e) -i 51. (UNICAMP-SP) O valor de (1+i)10, onde i é a unidade imaginária, é: a) 64 i b) 128 i c) 32 i d) -32 i e) nenhuma das anteriores 52. (FGV-SP) Sendo i a unidade imaginária, o valor de é: a) i b) 1 c) -1 d) -i e) 2 i 53. (PUC-SP) Se f(z) = z2 - z + 1, então f (1 - i) é igual a: a) i b) - i + 1 c) i - 1 d) i + 1 e) - i 54. (MACK-SP) Dado f(z)=z4+i.z3-(1+2i)z2+3z+1+3i, o valor de f no ponto z=1+i é: a) 1+i b) 2(1+i) c) 3+i d) 7-i e) 8+5i 55. (UNIFOR) Seja o complexo z=i(1-i)-2i, seu módulo é: a) 1 b) c) 2 d) e) 3 56. (UFBA) O módulo do número 3.i3+4.i5-7i4+3 é: a) 4 b) 15 c) d) e) 57. (UFBA) O módulo de i.(1-i) é: a) 1 b) 2 c) d) 3 e) 58. (STA.CASA) Seja o número complexo z=1+2xi, onde xIR. Se o módulo de z é igual a 7, então x pertence ao intervalo: a) ]-, 1[ b) [1, 3] c) ]3, 5[ d) [5, 8] e) ]8, +[ 59. (UFAL) É dado um número complexo z=(x-2)+(x+3)i, onde x é um número real positivo. Se |z|=5, então: a) z é um imaginário puro. b) z é um número real positivo. c) O ponto imagem de z é (-1, 2). d) O conjugado de z é –1+2i. e) O argumento principal de z é 180º. 60. (FUVEST) O produto de todos os números complexos com representação geométrica na reta y=x é módulo é igual a: a) 8 b) c) -8i d) i e) +8 i 61. (UFV-MG) Dados os números complexos z=1+2i e w=4-3i, o valor da expressão z2+|w| é igual a: a) 1+7i b) 6-4i c) 10+4i d) 2+4i e) 2-4i 62. (MACK-SP) z=, com x e y reais positivos, é um número complexo que z2=4i. então |z| vale: a) 1 b) 2 c) 4 d) 6 e) 8 63. (UNIRIO) O afixo do número complexo Z é o ponto P, pertencente ao 3º quadrante e à reta x-y=1. Se |Z|=5, Z é igual a: a) -3-4i b) -3+4i c) -4-3i d) -4+3i e) 4-3i 64. (UNIRIO) Considere um número complexo Z, tal que o seu módulo é 10, e a soma dele com o seu conjugado é 16. Sabendo que o afixo de Z pertence ao 4º quadrante, pode-seafirmar que Z é igual a: a) 6+8i b) 8+6i c) 10 d) 8-6i e) 6-8i 65. (UNIFOR) Seja o número complexo por z=(1-2i).(3-4i).(2+ai), no qual a IR. Se o argumento de z é 180º, então a é igual a: a) -4 b) -2 c) -1 d) 1 e) 4 66. (JUNDIAI) Seja o número complexo O argumento principal do conjugado de z é: a) 30º b) 45º c) 60º d) 120º e) 150º 67. (UFPE) Seja z o produto dos números complexos e . Então o módulo e o argumento de z são, respectivamente: a) 4 e 30º b) 12 e 80º c) e 90º d) 6 e 90º e) e 270º 68. (Cesgranrio) Se z1 e z2 são números complexos representados pelos seus afixos no plano de Argand – Gauss abaixo, então z3=z1.z2 escrito na forma trigonométrica é: a) (cos 225º + i sen 225º) b) (cos 315º + i sen 315º) c) 2(cos 45º + i sen 45º) d) 2(cos 135º + i sen 135º) e) 2(cos 215º + i sen 215º) 69. (UFPE) O número complexo escrito na forma algébrica a+bi é: a) 2+i b) -+i c) --i d) -i e) 2-i 70. (UFJF) Escreva o número complexo z=-1-i na forma trigonométrica. a) b) c) d) e) 71. (UNIFOR) Escreva o número complexo na forma trigonométrica. a) b) c) d) e) 72. (Fatec-SP) Seja i tal que i2=-1. Se , então Z2 é: a) b) c) d) e) 73. (UFPI) Dados os complexos z=2(cos 30º + i sen 30º) e w=3.(cos 60º + i sen 60º) então z.w é igual a: a) 3 (cos 180º + i sen 180º) b) 6 (cos 90º + i sen 90º) c) 9 (cos 90º + i sen 90º) d) 3 (cos 90º + i sen 90º) e) 4 (cos 90º + i sen 90º) 74. (UFPE) Seja Z=+i, onde i=. Um dos valores de n tal que Zn é real é: a) 2 b) 6 c) 10 d) 3 e) 11 30 21 16 π 2 2 - 3 i 2 3 2 1 - = 3 5 π sen i 3 5 π - þ ý ü î í ì - 3 i , 3 i þ ý ü î í ì - - + - i 2 3 2 3 , i 2 3 2 3 þ ý ü î í ì + - i 3 2 3 2 Z W 3 1 3 2 2 3 3 2 - z Z i 1 2i 1 - + i 2 3 2 1 - - U i 2 3 2 1 + i 2 3 2 1 + - i 2 3 2 1 - i 3 i 1 + + 2 i 4 + 5 i 2 + 4 i 1 + 2 i 2 + 9 i 3 + i 1 Z 2i + = di) - (c . di) (c di) - (c . bi) (a di c bi a + + = + + i - 1 20 e i 1 5i 5 + + 2 5 25 i + 2i α i 2 + + Z 1 Z 1 i Z 1 Z = + i 2 1 2 5 - i 2 3 - 2 3 i - M 2 i 2 i - 2 i 1 + 2 i - 1 1 - i 1 i 1 200 - - 4 1 1 ÷ ø ö ç è æ - + i i 2 3 15 |Z| 17 149 i 1 + 2 3 2 b 2 a + 8 i y x + i. 2 1 2 3 z - - i 3 + ( ) i 3 1 2 3 + 6 6 y z z 2 1 x 0 -2 1 2 Z ÷ ø ö ç è æ + 6 11 π isen 6 11 π cos 2 3 ÷ ø ö ç è æ + = 2 3 π isen 2 3 π cos z ÷ ø ö ç è æ + = 3 4 π isen 3 4 π cos z ÷ ø ö ç è æ + = 3 5 π isen 3 5 π cos z ÷ ø ö ç è æ + = 3 4 π isen 3 4 π cos z 2 W Z W Z = ÷ ø ö ç è æ + = 2 5 π isen 2 5 π cos z i 3 4i 8 z - + = ÷ ø ö ç è æ + 4 π isen 4 π cos 2 ÷ ø ö ç è æ + 4 π isen 4 π cos ÷ ø ö ç è æ + 4 π isen 4 π cos 2 ÷ ø ö ç è æ + 3 π isen 3 π cos 2 2 ÷ ø ö ç è æ + 4 π isen 4 π cos 2 2 3i 1 i Z - = i 8 3 8 1 - i 4 1 4 3 + - OP i 8 3 8 1 + - i 4 1 4 3 + 8 1 - 3 1 - r a r b 2 b 2 a + ( ) ( ) [ ] 2 1 2 1 2 1 2 1 sen i cos Z Z q - q + q - q r r = N i i x 3 1 - - i i i 3 4 20 4 3 5 5 + + - + - + + 1 3 4 i ki x i x i - + i i n 3 4 1 + - ( ) Z i - + 1 2 5 ( ) 1 - i n 1 1 - + + i i i i * Z n Z Z 2 3 . . ... . Z n Z e Z 1 2 1 - Z Z 1 2 1 = , Z Z 1 2 + Z i i - = - 2 1 . . 48 4 . Z Z Z i 4 8 8 3 = - + z i 5 1 5 2 - 8 2 16 ) 1 ( 16 ) 1 ( 1 - - + - + i i 4 5
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