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Unidad 6. Números complejos 1 Página 147 REFLEXIONA Y RESUELVE Extraer fuera de la raíz ■ Saca fuera de la raíz: a) b) a) = = 4 b) = 10 Potencias de ■ Calcula las sucesivas potencias de : a) ( )3 = ( )2( ) = … b) ( )4 c) ( )5 a) ( )3 = ( )2( ) = (–1) · = – b) ( )4 = ( )2( )2 = (–1) · (–1) = 1 c) ( )5 = ( )4 · = 1 · = ¿Cómo se maneja k · ? ■ Simplifica. a) –2 + 11 – 8 – b)5 + 2 – 10 + 3 c) 8 + – – a) –2 + 11 – 8 – = 0 · = 0 b) 5 + 2 – 10 + 3 = 0 c) 8 + – – = + – – = √–138 5 √–1)5103104108010(√–112√–1310√–125√–1 √–1√–1√–1√–1 √–1√–1√–1√–1√–1 √–11 2 √–13 10 √–12 5 √–1 √–1√–1√–1√–1 √–1√–1√–1√–1 √–1 √–1√–1√–1√–1√–1 √–1√–1√–1 √–1√–1√–1√–1√–1 √–1√–1√–1√–1√–1 √–1 √–1 √–1√–100√–1√–1 · 16√–16 √–100√–16 NÚMEROS COMPLEJOS6 Expresiones del tipo a + b · ■ Simplifica las siguientes sumas: a) (–3 + 5 ) + (2 – 4 ) – (6 ) b) (–5)(5 + ) – 2(1 – 6 ) a) (–3 + 5 ) + (2 – 4 ) – (6 ) = –1 – 5 b) (–5)(5 + ) – 2(1 – 6 ) = –3 – ■ Efectúa las siguientes operaciones combinadas: a) 3(2 – 4 ) – 6(4 + 7 ) b)8(5 – 3 ) + 4(–3 + 2 ) a) 3(2 – 4 ) – 6(4 + 7 ) = 6 – 12 – 24 – 42 = –18 – 54 b) 8(5 – 3 ) + 4(–3 + 2 ) = 40 – 24 – 12 + 8 = 28 – 16 Multiplicaciones ■ Efectúa las siguientes multiplicaciones: a) (4 – 3 ) · b) (5 + 2 ) · 8 c) (5 + 2 )(7 – 3 ) d) (5 + 2 )(5 – 2 ) a) (4 – 3 ) · = 4 – 3( )2 = 4 – 3 (–1) = 3 + 4 b) (5 + 2 ) · 8 = 40 + 16( )2 = –16 + 40 c) (5 + 2 )(7 – 3 ) = 35 – 15 + 14 – 6( )2 = 35 + 6 – = 41 – d) (5 + 2 )(5 – 2 ) = 25 – 10 + 10 – 4( )2 = 25 + 4 = 29 Ecuaciones de segundo grado ■ Resuelve: a) x2 + 10x + 29 = 0 b)x2 + 9 = 0 a) x2 + 10x + 29 = 0 8 x = = = = = –5 ± 2 b) x2 + 9 = 0 8 x2 = –9 8 x = ± = ±3 x1 = 3√ — –1 x2 = –3√ — –1 √–1√–9 x1 = –5 + 2√ — –1 x2 = –5 – 2√ — –1 √–1 –10 ± 4 √–1 2 –10 ± √–16 2 –10 ± √100 – 116 2 √–1√–1√–1√–1√–1 √–1√1√–1√–1√–1√–1√–1 √–1√–1√–1√–1√–1 √–1√–1√–1√–1√–1√–1 √–1√–1√–1√–1 √–1√–1√–1√–1 √–1√–1√–1√–1√–1 √–1√–1√–1√–1√–1 √–1√–1 √–1√–1 √–1√–1√–1 √–1√–1√–1√–1 √–1√–1 √–1√–1√–1 √–1 Unidad 6. Números complejos2 Página 149 1. Representa gráficamente los siguientes números complejos y di cuáles son reales, cuáles imaginarios y, de estos, cuáles son imaginarios puros: 5 – 3i; + i; –5i; 7; i; 0; –1 – i; –7; 4i • Reales: 7, 0 y –7 Imaginarios: 5 – 3i, + i, –5i, i, –1 – i, 4i Imaginarios puros: –5i, i, 4i • Representación: 2. Obtén las soluciones de las siguientes ecuaciones y represéntalas: a) z2 + 4 = 0 b) z2 + 6z + 10 = 0 c) 3z2 + 27 = 0 d) 3z2 – 27 = 0 a) z = = = ± 2i z1 = 2i, z2 = –2i b) z = = = = = –3 ± i; z1 = –3 – i, z2 = –3 + i –3 + i –3 – i –6 ± 2i 2 –6 ± √–4 2 –6 ± √36 – 40 2 2i –2i ± 4i 2 ± √–16 2 i — + — i1 2 5 4 5 – 3i 4i –5i 7–7 –1 – i √ — 3i 1 √3 √35 4 1 2 √35 4 1 2 Unidad 6. Números complejos 3 6UNIDAD c) z2 = –9 8 z = ± = ±3i z1 = –3i, z2 = 3i d) z2 = 9 8 z = ±3 z1 = –3, z2 = 3 3. Representa gráficamente el opuesto y el conjugado de: a) 3 – 5i b) 5 + 2i c) –1 – 2i d) –2 + 3i e) 5 f) 0 g) 2i h) –5i a) Opuesto: –3 + 5i Conjugado: 3 + 5i b) Opuesto: –5 – 2i Conjugado: 5 – 2i –5 – 2i 5 + 2i 5 – 2i –3 + 5i 3 + 5i 3 – 5i –3 3 3i –3i √–9 Unidad 6. Números complejos4 c) Opuesto: 1 + 2i Conjugado: –1 + 2i d) Opuesto: 2 – 3i Conjugado: –2 – 3i e) Opuesto: –5 Conjugado: 5 f) Opuesto: 0 Conjugado: 0 g) Opuesto: –2i Conjugado: –2i h) Opuesto: 5i Conjugado: 5i 5i –5i 2i –2i 0 5–5 –2 + 3i –2 – 3i 2 – 3i –1 – 2i –1 + 2i 1 + 2i Unidad 6. Números complejos 5 6UNIDAD 4. Sabemos que i2 = –1. Calcula i3, i4, i5, i6, i20, i21, i22, i23. Da un criterio para simplificar potencias de i de exponente natural. i3 = –i i4 = 1 i5 = i i6 = –1 i20 = 1 i21 = i i22 = –1 i23 = –i CRITERIO: Dividimos el exponente entre 4 y lo escribimos como sigue: in = i4c + r = i4c · i r = (i4)c · i r = 1c · i r = 1 · i r = i r Por tanto, in = i r, donde r es el resto de dividir n entre 4. Página 151 1. Efectúa las siguientes operaciones y simplifica el resultado: a) (6 – 5i) + (2 – i) – 2(–5 + 6i) b) (2 – 3i) – (5 + 4i) + (6 – 4i) c) (3 + 2i) (4 – 2i) d) (2 + 3i) (5 – 6i) e) (–i + 1) (3 – 2i) (1 + 3i) f) g) h) i ) j ) k) l ) 6 – 3 5 + i m) a) (6 – 5i) + (2 – i) – 2(–5 + 6i) = 6 – 5i + 2 – i + 10 – 12i = 18 – 18i b) (2 – 3i) – (5 + 4i) + (6 – 4i) = 2 – 3i – 5 – 4i + 3 – 2i = –9i c) (3 + 2i) (4 – 2i) = 12 – 6i + 8i – 4i2 = 12 + 2i + 4 = 16 + 2i d) (2 + 3i) (5 – 6i) = 10 – 12i + 15i – 18i2 = 10 + 3i + 18 = 28 + 3i e) (–i + 1) (3 – 2i) (1 + 3i) = (–3i + 2i2 + 3 – 2i ) (1 + 3i) = (3 – 2 – 5i) (1 + 3i) = = (1 – 5i) (1 + 3i) = 1 + 3i – 5i – 15i2 = 1 + 15 – 2i = 16 – 2i f ) = = = = = i g) = = = = = = – i13 10 –1 10 –1 – 13i 10 3 – 13i – 4 9 + 1 3 – i – 12i + 4i2 9 – i2 (1 – 4i) (3 – i) (3 + i) (3 – i) 1 – 4i 3 + i 20i 20 20i 16 + 4 8 + 4i + 16i + 8i2 16 – 4i2 (2 + 4i) (4 + 2i) (4 – 2i) (4 + 2i) 2 + 4i 4 – 2i 1 2 (–3i)2 (1 – 2i) 2 + 2i)25( 4 – 2i i 1 + 5i 3 + 4i 5 + i –2 – i 4 + 4i –3 + 5i 1 – 4i 3 + i 2 + 4i 4 – 2i 1 2 Unidad 6. Números complejos6 h) = = = = = = – i = – i i) = = = = = = + i j) = = = = = = + i k) = = = –4i – 2 = –2 – 4i l) 6 – 3 (5 + i) = 6 – 15 + i = –9 + i m) = = = = = = = = = = + i = + i 2. Obtén polinomios cuyas raíces sean: a) 2 + i y 2 – i b) –3i y 3i c) 1 + 2i y 3 – 4i (Observa que solo cuando las dos raíces son conjugadas, el polinomio tiene coeficientes reales). a) [x – (2 + i)] [x – (2 – i)] = = [(x – 2) – i] [(x – 2) + i] = (x – 2)2 – ( i )2 = = x2 – 4x + 4 – 3i2 = x2 – 4x + 4 + 3 = x2 – 4x + 7 b) [x – (–3i)] [x – 3i] = [x + 3i] [x – 3i] = x2 – 9i2 = x2 + 9 c) [x – (1 + 2i )] [x – (3 – 4i )] = [(x – 1) – 2i ] [(x – 3) + 4i ] = = (x – 1) (x – 3) + 4 (x – 1) i – 2 (x – 3) i – 8i2 = = x2 – 4x + 3 + (4x – 4 – 2x + 6) i + 8 = x2 – 4x + 11 + (2x + 2) i = = x2 – 4x + 11 + 2ix + 2i = x2 + (–4 + 2i )x + (11 + 2i ) √3√3√3 √3√3 √3√3 27 4 9 4 54 8 18 8 18 + 54i 8 –18 + 54i + 36 4 + 4 –18 + 18i + 36i – 36i2 4 – 4i2 (–9 + 18i) (2 – 2i) (2 + 2i) (2 – 2i) –9 + 18i (2 + 2i) –9 (1 – 2i) (2 + 2i) 9i2 (1 – 2i) (2 + 2i) (–3i)2 (1 – 2i) (2 + 2i) 6 5 6 5 2 5 –4i + 2i2 1 (4 – 2i) (–i) i (–i) 4 – 2i i 11 25 23 25 23 + 11i 25 3 + 11i + 20 9 + 16 3 – 4i + 15i – 20i2 9 – 16i2 (1 + 5i) (3 – 4i) (3 + 4i) (3 – 4i) 1 + 5i 3 + 4i 3 5 –11 5 –11 + 3i 5 –10 + 3i – 1 5 –10 + 5i – 2i + i2 4 + 1 (5 + i) (–2 + i) (–2 – i) (–2 + i) 5 + i –2 – i 16 17 4 17 32 34 8 34 8 – 32i 34 –12 – 32i + 20 9 + 25 –12 – 20i – 12i – 20i2 9 – 25i2 (4 + 4i) (–3 – 5i) (–3 + 5i) (–3 – 5i) 4 + 4i –3 + 5i Unidad 6. Números complejos 7 6UNIDAD 3. ¿Cuánto debe valer x, real, para que (25 – xi)2 sea imaginario puro? (25 – xi)2 = 625 + x2i2 – 50xi = (625 – x2) – 50xi Para que sea imaginario puro: 625 – x2 = 0 8 x2 = 625 8 x = ± = ±25 Hay dos soluciones: x1 = –25, x2 = 25 4. Representa gráficamente z1 = 3 + 2i, z2 = 2 + 5i, z1 + z2. Comprueba que z1 + z2 es una diagonal del paralelogramo de lados z1 y z2. z1 + z2 = 5 + 7i Página 153 1. Escribe en forma polar los siguientes números complejos: a) 1 + i b) + i c) –1 + i d) 5 – 12i e) 3i f) –5 a) 1 + i = 260° b) + i = 230° c) –1 + i = 135° d) 5 – 12i = 13292° 37' e) 3i = 390° f) –5 = 5 2. Escribe en forma binómica los siguientes números complejos: a) 5(π/6) rad b) 2135º c) 2495º d) 3240º e) 5180º f) 490º a) 5(π/6) = 5 (cos + i sen ) = 5 ( + i ) = + i b) 2135° = 2(cos 135° + i sen 135°) = 2 (– + i ) = – + i√2√2√22√22 5 2 5√3 2 1 2 √3 2 π 6 π 6 √2√3√3 √3√3 7i i 5i z1 + z2 z1 z2 1 2 3 4 5 √625 Unidad 6. Números complejos8 c) 2495° = 2135° = – + i d) 3240° = 3(cos 240° + i sen 240°) = 3 (– – i ) = – – i e) 5180° = –5 f) 490° = 4i 3. Expresa en forma polar el opuesto y el conjugado del número complejo z = ra . Opuesto: –z = r180° + a Conjugado: –z = r360° – a 4. Escribe en forma binómica y en forma polar el complejo: z = 8(cos 30º + i sen 30º) z = 830° = 8 (cos 30° + i sen 30°) =8 ( + i ) = + i = 4 + 4i 5. Sean los números complejos z1 = 460º y z2 = 3210º. a) Expresa z1 y z2 en forma binómica. b) Halla z1 · z2 y z2/z1, y pasa los resultados a forma polar. c) Compara los módulos y los argumentos de z1 · z2 y z2/z1 con los de z1 y z2 e intenta encontrar relaciones entre ellos. a) z1 = 460° = 4 (cos 60° + i sen 60°) = 4 ( + i ) = 2 + 2 i z2 = 3210° = 3 (cos 210° + i sen 210°) = 3 (– – i ) = – – i b) z1 · z2= (2 + 2 i ) (– – i ) = = –3 – 3i – 9i – 3 i2 = –3 – 12i + 3 = –12i = 12270° = = = = = = = ( ) 150° c) z1 · z2 = 460° · 3210° = (4 · 3)60° + 210° = 12270° = = ( ) 210° – 60° = ( ) 150° 3 4 3 4 3210° 460° z2 z1 3 4 –6√ — 3 + 6i 16 –3√ — 3 + 6i – 3√ — 3 4 + 12 –3√ — 3 – 3i + 9i + 3√ — 3i2 4 – 12i2 3√ — 3 3(–—–— – — i) (2 – 2√—3i)2 2 (2 + 2√—3i)(2 – 2√—3i) 3√ — 3 3(–—–— – — i)2 2 (2 + 2√—3i) z2 z1 √3√3√3√3 3 2 3√3 2 √3 3 2 3√3 2 1 2 √3 2 √3√3 2 1 2 √38 2 8√3 2 1 2 √3 2 3√3 2 3 2 √3 2 1 2 √2√2 Unidad 6. Números complejos 9 6UNIDAD Página 155 1. Efectúa estas operaciones y da el resultado en forma polar y en forma binómica: a) 1150º · 530º b) 645º : 315º c) 210º · 140º · 370º d) 5(2π/3)rad : 160º e) (1 – i) 5 f ) (3 + 2i) + (–3 + 2i) a) 1150° · 530° = 5180° = –5 b) 645° : 315° = 230° = 2 (cos 30° + i sen 30°) = 2 ( + i ) = + i c) 210° · 140° · 370° = 6120° = 6 (cos 120° + i sen 120°) = 6 (– + i ) = –3 + 3 i d) 5(2π/3)rad : 160° = 5120° : 160° = 560° = 5 (cos 60° + i sen 60°) = = 5 ( + i ) = + i e) (1 – i )5= (2300°)5 = 321500° = 3260° = 32 (cos 60° + i sen 60°) = = 32 ( + i ) = 16 + 16 i f) 4i = 490º 2. Compara los resultados en cada caso: a) (230°) 3, (2150°) 3, (2270°) 3 b) (260°) 4, (2150°) 4, (2270°) 4, (2330°) 4 a) (230º) 3 = 233 · 30º = 890º (2150º) 3 = 233 · 150º = 8450º = 890º (2270º) 3 = 83 · 270º = 8810º = 890º b) (260º) 4 = 244 · 60º = 16240º (2150º) 4 = 16600º = 16240º (2270º) 4 = 161080º = 160º (2330º) 4 = 161320º = 16240º 3. Dados los complejos z = 545º , w = 215º , t = 4i, obtén en forma polar: a) z · t, b) c) d) z = 545° w = 215° t = 4i = 490° z · w3 t z3 w · t2 z w2 √3√3 2 1 2 √3 5√3 2 5 2 √3 2 1 2 √3√3 2 1 2 √31 2 √3 2 √3 Unidad 6. Números complejos10 a) z · w = 1060° b) = = = ( ) 15° c) = = ( ) –60° = ( ) 300° d) = = 100° = 10 4. Expresa cos 3a y sen 3a en función de sen a y cos a utilizando la fórmula de Moivre. Ten en cuenta que: (a + b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 (1a) 3 = 1 (cos a + i sen a)3 = = cos3 a + i 3 cos2 a sen a + 3i2 cos a sen2 a + i3 sen3 a = = cos3 a + 3 cos2 a sen a i – 3 cos a sen2 a – i sen3 a = = (cos3 a – 3 cos a sen2 a) + (3 cos2 a sen a – sen3 a) i Por otra parte: (1a) 3 = 13a = cos 3a + i sen 3a Por tanto: cos 3a = cos3 a – 3 cos a sen2 a sen 3a = 3 cos2 a sen a – sen3 a Página 157 1. Halla las seis raíces sextas de 1. Represéntalas y exprésalas en forma binómica. = = 1(360° · k )/6 = 160° · k ; k = 0, 1, 2, 3, 4, 5 Las seis raíces son: 10° = 1 160° = + i 1120° = – + i 1180° = –1 1240° = – – i 1300° = – i Representación: 1 √3 2 1 2 √3 2 1 2 √3 2 1 2 √3 2 1 2 6√10° 6√1 545° · 845° 490° z · w3 t 125 32 125 32 125135° 215° · 16180° z3 w · t2 5 4 545° 430° z 430º z w2 Unidad 6. Números complejos 11 6UNIDAD 2. Resuelve la ecuación z3 + 27 = 0. Representa sus soluciones. z3 + 27 = 0 8 z = = = 3(180° + 360° n )/3 = 360° + 120° n ; n = 0, 1, 2 z1 = 360° = 3 (cos 60° + i sen 60°) = 3 ( + i ) = + i z2 = 3180° = –3 z3 = 3240° = 3 (cos 240° + i sen 240°) = 3 (– – i ) = – – i 3. Calcula: a) b) c) d) a) = = 1(270° + 360° k)/3; k = 0, 1, 2 Las tres raíces son: 190° = i 1210° = – – i 1330° = + i b) = = 2(120° + 360° k)/4 = 230° + 90° k ; k = 0, 1, 2, 3 Las cuatro raíces son: 230° = 2 ( + i ) = + i 2120° = 2 (– + i ) = –1 + i 2210° = 2 (– – i ) = –1 – i 2300° = 2 ( – i ) = – i√312√32 √3√3 2 1 2 √3√3 2 1 2 √31 2 √3 2 4√16120° 4√–8 + 8√—3 i 1 2 √3 2 1 2 √3 2 3√1270° 3√–i –2 + 2i√—1 + √—3i√–254√–8 + 8√—3i3√–i z1 z2 z3 –3 3√3 2 3 2 √3 2 1 2 3√3 2 3 2 √3 2 1 2 3√27180° 3√–27 Unidad 6. Números complejos12 c) = = 5(180° + 360° k)/2 = 590° + 180° k ; k = 0, 1 Las dos raíces son: 590° = 5i ; 5270° = –5i d) 3 = 3 = = (75° + 360° k)/3 = 25° + 120° k ; k = 0, 1, 2 Las tres raíces son: 25°; 145°; 265° 4. Resuelve las ecuaciones: a) z4 + 1 = 0 b) z6 + 64 = 0 a) z4 + 1 = 0 8 z = = = 1(180° + 360° k)/2 = 145° + 90° k; k = 0, 1, 2, 3 Las cuatro raíces son: 145° = + i ; 1135° = – + i ; 1225° = – – i ; 1315° = – i b) z6 + 64 = 0 8 z = = = 2(180° + 360° k)/6 = 230° + 60° k; k = 0, 1, 2, 3, 4, 5 Las seis raíces son: 230° = 2 ( + i ) = + 1 290° = 2i 2150° = 2 (– + i ) = – + i 2210° = 2 (– – i ) = – – i 2270° = –2i 2330° = 2 ( – i ) = – i 5. Comprueba que si z y w son dos raíces sextas de 1, entonces también lo son los resultados de las siguientes operaciones: z · w, z/w, z2, z3 z y w raíces sextas de 1 8 z6 = 1, w6 = 1 (z · w )6 = z6 · w6 = 1 · 1 = 1 8 z · w es raíz sexta de 1. ( )6 = = = 1 8 es raíz sexta de 1. z2 = (z2)6 = z12 = (z4)3 = 13 = 1 8 z2 es raíz sexta de 1. z3 = (z3)6 = z18 = z16 · z2 = (z4)4 · z2 = 14 · 12 = 1 · 1 = 1 8 z3 es raíz sexta de 1. z w 1 1 z6 w6 z w √31 2 √3 2 √31 2 √3 2 √31 2 √3 2 √31 2 √3 2 6√64180° 6√–64 √2 2 √2 2 √2 2 √2 2 √2 2 √2 2 √2 2 √2 2 4√1180° 4√–1 6√26√26√2 6√26√2 3√√ — 275°√√ — 8135° 260°√ –2 + 2i1 + √—3 i √25180°√–25 Unidad 6. Números complejos 13 6UNIDAD 6. El número 4 + 3i es la raíz cuarta de un cierto número complejo, z. Halla las otras tres raíces cuartas de z. 4 + 3i = 536° 52' Las otras tres raíces cuartas de z serán: 536° 52' + 90° = 5126° 52' = –3 + 4i 536° 52' + 180° = 5216° 52' = –4 – 3i 536° 52' + 270° = 5306° 52' = 3 – 4i 7. Calcula las siguientes raíces y representa gráficamente sus soluciones: a) b) c) d) e) f ) a) = = 3(180° + 360° k)/2 = 390° + 180° k ; k = 0, 1 Las dos raíces son: 390° = 3i ; 3270° = –3i b) = = 3(180° + 360° k)/3 = 360° + 120° k ; k = 0, 1, 2 Las tres raíces son: z1 = 360° = 3 (cos 60° + i sen 60°) = 3 ( + i ) = + i z2 = 3180° = –3 z3 = 3300° = 3 (cos 300° + i sen 300°) = 3 ( – i ) = – i z1 z2 z3 –3 3√3 2 3 2 √3 2 1 2 3√3 2 3 2 √3 2 1 2 3√27180° 3√–27 –3i 3i √9180°√–9 3√8i 5 32√ i3 1 – i√ 1 + i 3√2 – 2i3√–273√–9 Unidad 6. Números complejos14 c) = = (315° + 360° k)/3 = 105° + 120° k ; k = 0, 1, 2 Las tres raíces son: z1 = 105° = –0,37 + 1,37i z2 = 225° = (– – i ) = –1 – i z3 = 345° = 1,37 – 0,37i d) 3 = 3 = = 1(270° + 360° k)/3 = 190° + 120° k ; k = 0, 1, 2 Las tres raíces son: 190° = i 1210° = – – i 1330° = – i e) 5 = 5 = = = 2(90° + 360° k)/5 = 218° + 72° k; k = 0, 1, 2, 3, 4 Las cinco raíces son: z1 = 218° = 1,9 + 0,6i z2 = 290° = 2i z3 = 2162° = –1,9 + 0,6i z4 = 2234° = –1,2 – 1,6i z5 = 2306° = 1,2 – 1,6i f) = = 2(90º + 360º k)/3 = 230º + 120º k; k = 0, 1, 2 Las tres son: z1 = 230º z2 = 2150º z3 = 2270º z1z2 z3 3√890° 3√8i z1 z2 z3 z4 z5 5√3290° 5√32i√ – 32 (–i)i (– i)√ –32i 1210° 1330° i 1 2 √3 2 1 2 √3 2 3√1270°√√ — 2315° √ — 245°√ 1 – i 1 + i √2 √2 2 √2 2 √2√2 √2 √2√2 3√√ — 8315° 3√2 – 2i Unidad 6. Números complejos 15 6UNIDAD z1 z2 i –i z3 –1 1 Página 158 LENGUAJE MATEMÁTICO 1. Pon la ecuación o inecuación que caracteriza los siguientes recintos o líneas: Describe con palabras cada una de las familias (“son los números complejos cuya parte real vale …”) y da un representante de cada una de ellas. a) Re z = 3 b) –1 Ì Im z < 3 c) |z| = 3 d) |z| > 2 e) Arg z = 90° 2. Representa: a) Re z = –3 b) Im z = 0 c) 3 < Re z ≤ 5 d) |z|≥ 4 e) Arg z = 180° a) b) c) d) e) a) c) d) e)b) Unidad 6. Números complejos16 Página 162 EJERCICIOS Y PROBLEMAS PROPUESTOS Números complejos en forma binómica 1 Calcula: a) (3 + 2i) (2 – i) – (1 – i) (2 – 3i) b)3 + 2i(–1 + i) – (5 – 4i) c) –2i – (4 – i)5i d)(4 – 3i) (4 + 3i) – (4 – 3i)2 a) (3 + 2i) (2– i) – (1 – i) (2 – 3i) = 6 – 3i + 4i – 2i2 – 2 + 3i + 2i – 3i2 = = 6 – 3i + 4i + 2 – 2 + 3i + 2i + 3 = 9 + 6i b) 3 + 2i (–1 + i) – (5 – 4i) = 3 – 2i + 2i2 – 5 + 4i = 3 – 2i – 2 – 5 + 4i = –4 + 2i c) –2i – (4 – i)5i = –2i – 20i + 5i2 = –22i – 5 = –5 – 22i d) (4 – 3i) (4 + 3i) – (4 – 3i)2 = 16 – (3i)2 – 16 – 9i2 + 24i = = 16 + 9 – 16 + 9 + 24i = 18 + 24i 2 Calcula en forma binómica: a) b) c) (1 – i) d) + a) = = = = = = = 3 + 6i b) = = = = = = = = – i c) (1 – i ) = = = = = = = + i23 13 15 13 15 + 23i 13 21 + 14i + 9i – 6 9 + 4 (7 + 3i ) (3 + 2i ) (3 – 2i ) (3 + 2i ) 7 + 3i 3 – 2i 2 – 2i + 5i + 5 3 – 2i 2 + 5i 3 – 2i 7 20 9 20 9 – 7i 20 18 – 14i 40 12 + 4i – 18i + 6 36 + 4 (–2 + 3i ) (–6 – 2i ) (–6 + 2i ) (–6 – 2i ) –2 + 3i –6 + 2i –2 + 3i –4 + 4i – 2i – 2 –2 + 3i (4 + 2i ) (–1 + i ) 24 + 48i 8 36 + 36i + 12i – 12 4 + 4 (18 + 6i ) (2 + 2i ) (2 – 2i ) (2 + 2i ) 18 + 6i 2 – 2i 12 – 6i + 12i – 6i2 2 – 2i (3 + 3i ) (4 – 2i ) 2 – 2i –3 – 2i 1 + 3i 1 + i 2 – i 2 + 5i 3 – 2i –2 + 3i (4 + 2i) (–1 + i) (3 + 3i) (4 – 2i) 2 – 2i PARA PRACTICAR Unidad 6. Números complejos 17 6UNIDAD d) + = + = = + = + = = = = + i 3 Dados los números complejos z = 1 – 3i, w = –3 + 2i, t = –2i, calcula: a) zwt b)zt – w(t + z) c) t d) e) w f) z = 1 – 3i; w = –3 + 2i; t = –2i a) zwt = (1 – 3i) (–3 + 2i) (–2i) = (–3 + 2i + 9i – 6i2)(–2i) = = (3 + 11i) (–2i) = –6i – 22i2 = 22 – 6i b) zt – w (t + z) = (1 – 3i) (–2i) – (–3 + 2i) (–2i + 1 – 3i) = = (–2i + 6i2) – (–3 + 2i) (1 – 5i) = (–6 – 2i) – (–3 + 2i) (1 – 5i) = = (–6 – 2i) – (–3 + 15i + 2i – 10i2) = (–6 – 2i) – (7 + 17i) = –13 – 19i c) t = (–2i) = = = = = = – + i d) = = = = = = – – i e) w = (–3 + 2i) = (–3 + 2i) = = – 3i (–3 + 2i) = –5 + i + 9i – 6i2 = 1 + i f) = = = = = + i = –10 + i 2 2 –20 2 –8 – 6i – 12 + 8i 2 1 – 6i + 9i2 – (–3 + 2i)(–4) 2 (1 – 3i)2 – (–3 + 2i) (–2i)2 2 z2 – wt2 2 37 3 10 3)53( 3 – 9i + 2 3 3(1 – 3i) + i (–2i) 3 3z + it 3 4 13 6 13 –6 – 4i 9 + 4 2(–3 – 2i) (–3)2 – (2i)2 2 – 6i + 6i –3 + 2i 2(1 – 3i) – 3(–2i) –3 + 2i 2z – 3t w 9 5 7 5 –14 + 18i 10 4 + 12i + 6i + 18i2 1 + 9 (4 + 6i)(1 + 3i) 12 – (3i)2 6i – 4i2 1 – 3i –3 + 2i 1 – 3i w z z2 – wt2 2 3z + it 3 2z – 3t w w z 13 10 –7 10 –7 + 13i 10 2 + 6i – 9 + 7i 10 –9 + 7i 10 1 + 3i 5 –3 + 9i – 2i – 6 1 + 9 2 + i + 2i – 1 4 + 1 (–3 – 2i ) (1 – 3i ) (1 + 3i ) (1 – 3i ) (1 + i ) (2 + i ) (2 – i ) (2 + i ) –3 – 2i 1 + 3i 1 + i 2 – i Unidad 6. Números complejos18 4 Calcula: a) i37 b) i126 c) i–7 d) i64 e) i–216 a) i37 = i1 = i b) i126 = i2 = –1 c) i–7 = = = i d) i64 = i0 = 1 e) i–216 = = = = 1 5 Dado el número complejo z = – + i, prueba que: a) 1 + z + z2 = 0 b) = z2 a) z2 = (– + i)2 = + i 2 – i = – – i = = – – i = – – i 1 + z + z2 = 1 + (– + i) + (– + i) = 1 – + i – – i = 0 b) = = = = = = = = = – – i z2 = – – i (lo habíamos calculado en a) Por tanto: = z2 Igualdad de números complejos 6 Calcula m y n para que se verifique la igualdad (2 + mi) + (n + 5i) = 7 – 2i. (2 + mi ) + (n + 5i ) = 7 – 2i (2 + n) + (m + 5) i = 7 – 2i 8 n = 5 m = –7 ° ¢ £ 2 + n = 7 m + 5 = –2 ° ¢ £ 1 z √3 2 1 2 √3 2 1 2 –1 – √3 i 2 2 (–1 – √3 i ) 4 2 (–1 – √3 i ) 1 + 3 2 (–1 – √3 i ) (–1 + √ — 3 i) (–1 – √ — 3 i) 2 –1 + √ — 3 i 1 –1 + √ — 3 i ———–— 2 1 1 √ — 3 –— + — i 2 2 1 z √3 2 1 2 √3 2 1 2 √3 2 1 2 √3 2 1 2 √3 2 1 2 √3 2 2 4 √3 2 3 4 1 4 √3 2 3 4 1 4 √3 2 1 2 1 z √3 2 1 2 1 1 1 i0 1 i216 1 –i 1 i7 Unidad 6. Números complejos 19 6UNIDAD 7 Determina k para que el cociente sea igual a 2 – i. = = = = = ( ) + ( ) i = 2 – i 8 Por tanto, k = 3. 8 Calcula a y b de modo que se verifique: (a + bi)2 = 3 + 4i ☛ Desarrolla el cuadrado; iguala la parte real a 3, y la parte imaginaria a 4. (a + bi )2 = 3 + 4i a2 + bi2 + 2abi = 3 + 4i a2 – b2 + 2abi = 3 + 4i 8 b = = a2 – ( )2 = 3 8 a2 – = 3 8 a4 – 4 = 3a2 8 a4 – 3a2 – 4 = 0 a2 = = a = –2 8 b = –1 a = 2 8 b = 1 9 Dados los complejos 2 – ai y 3 – bi, halla a y b para que su producto sea igual a 8 + 4i. (2 – ai ) (3 – bi ) = 8 + 4i 6 – 2bi – 3ai + abi2 = 8 + 4i 6 – 2bi – 3ai – ab = 8 + 4i (6 – ab) + (–2b – 3a) i = 8 + 4i b = 4 + 3a –2 6 – ab = 8 –2b – 3a = 4 ° ¢ £ a2 = 4 8 a = ±2 a2 = –1 (no vale) 3 ± 5 2 3 ± √9 + 16 2 4 a2 2 a 2 a 4 2a a2 – b2 = 3 2ab = 4 ° ¢ £ 1 – k 2 k + 1 2 (k + 1) + (1 – k) i 2 k – ki + i + 1 1 + 1 (k + i ) (1 – i ) (1 + i ) (1 – i ) k + i 1 + i k + i 1 + i Unidad 6. Números complejos20 ° § § ¢ § § £ = 2 8 k = 3 = –1 8 k = 31 – k 2 k + 1 2 6 – a ( ) = 8 8 6 + = 8 = 2 8 4a + 3a2 = 4 8 3a2 + 4a – 4 = 0 a = = 10 Calcula el valor de a y b para que se verifique: a – 3i = a – 3i = (a – 3i ) (5 – 3i ) = 2 + bi 5a – 3ai – 15i – 9 = 2 + bi (5a – 9) + (–3a – 15) i = 2 + bi 11 Halla el valor de b para que el producto (3 – 6i) (4 + bi) sea un número: a) Imaginario puro. b) Real. (3 – 6i ) (4 + bi ) = 12 + 3bi – 24i + 6b = (12 + 6b) + (3b – 24) i a) 12 + 6b = 0 8 b = –2 b) 3b – 24 = 0 8 b = 8 12 Determina a para que (a – 2i)2 sea un número imaginario puro. (a – 2i )2 = a2 + 4i2 – 4ai = (a2 – 4) – 4ai Para que sea imaginario puro, ha de ser: a2 – 4 = 0 8 a = ±2 8 a1 = –2, a2 = 2 13 Calcula x para que el resultado del producto (x + 2 + ix) (x – i) sea un nú- mero real. (x + 2 + ix ) (x – i ) = x2 – xi + 2x – 2i + x2i – xi2 = = x2 – xi + 2x – 2i + ix2 + x = (x2 + 3x) + (x2 – x – 2)i Para que sea real, ha de ser: x2 – x – 2 = 0 8 x = = x1 = –1 x2 = 2 1 ± 3 2 1 ± √1 + 8 2 a = 11/5 b = –108/5 ° ¢ £ 5a – 9 = 2 –3a – 15 = b 2 + bi 5 – 3i 2 + bi 5 – 3i –4 ± 8 6 –4 ± √16 + 48 6 4a + 3a2 2 4a + 3a2 2 4 + 3a –2 Unidad 6. Números complejos 21 6UNIDAD a = = 8 b = –3 a = = –2 8 b = 1–12 6 2 3 4 6 Números complejos en forma polar 14 Representa estos números complejos, sus opuestos y sus conjugados. Ex- présalos en forma polar. a) 1 – i b)–1 + i c) + i d) – – i e) – 4 f ) 2i g) – i h)2 + 2 i a) 1 – i = 315° Opuesto: –1 + i = 135° Conjugado: 1 + i = 45° b) –1 + i = 135° Opuesto: 1 – i = 315° Conjugado: –1 – i = 225° c) + i = 230° Opuesto: – – i = 2210° Conjugado: – i = 2330° d) – – i = 2210° Opuesto: + i = 230° Conjugado: – + i = 2150° e) –4 = 4180° Opuesto: 4 = 40° Conjugado: –4 = 4180° f) 2i = 290° Opuesto: –2i = 2270° Conjugado: –2i = 2270° √3 √3 √3 √3 √3 √3 √2 √2 √2 √2 √2 √2 √33 4 √3√3 Unidad 6. Números complejos22 1 – i –1 + i 1 + i –1 – i –1 + i 1 – i √ — 3 + i √ — 3 – i√ — 3 – i– √ — 3 + i √ — 3 – i– √ — 3 + i– 4–4 2i –2i g) – i = ( ) 270° Opuesto: i = ( ) 90° Conjugado: i = ( ) 90° h) 2 + 2 i = 60° Opuesto: –2 – 2 i = 240° Conjugado: 2 – 2 i = 300° 15 Escribe en forma binómica los siguientes números complejos: a) 245º b)3(π/6) c) 180º d)170º e) 1(π/2) f) 5270º g) 1150º h)4100º a) 245° = 2 (cos 45° + i sen 45°) = 2 ( + i ) = + i b) 3(π/6) = 3 (cos + i sen ) = 3 ( + i ) = + i c) 180° = (cos 180° + i sen 180°) = (–1 + i · 0) = – d) 170° = 17 e) 1(π/2) = cos + i sen = i f ) 5270° = –5i g) 1150° = cos 150° + i sen 150° = – + i = – + i h) 4100° = 4 (cos 100° + i sen 100°) = 4 (–0,17 + i · 0,98) = –0,69 + 3,94i 1 2 √3 2 1 2 √3 2 π 2 π 2 √2√2√2√2 3 2 3√3 2 1 2 √3 2 π 6 π 6 √2√2√2 2 √2 2 √2 √14√3 √14√3 √14√3 3 4 3 4 3 4 3 4 3 4 3 4 Unidad 6. Números complejos 23 6UNIDAD 3i/4 –3i/4 2 + 2 3i√ — –2 – 2 3i√ — 2 – 2 3i√ — 16 Dados los números complejos: z1 = 2270°, z2 = 4120°; z3 = 3315° calcula: a) z1 · z2 b) z2 · z3 c) z1 · z3 d) e) f) g) z 1 2 h) z 2 3 i) z 3 4 a) z1 · z2 = 830º b) z2 · z3 = 1275º c) z1 · z3 = 6225º d) = 1,545º e) = 2–150º = 2210º f) = 1,5105º g) z1 2 = 4180º h) z2 3 = 640º i) z3 4 = 81180º 17 Expresa en forma polar y calcula: a) (–1 – i)5 b) 4 c) d) e) (–2 + 2i)6 f ) (3 – 4i)3 a) (–1 – i )5 = ( 225°) 5 = 4 1125° = 4 45° = 4 ( + i) = 4 + 4i b) = = (300° + 360° n)/4 = 75° + 90° n ; n = 0, 1, 2, 3 Las cuatro raíces son: 75° 165° 255° 345° c)= = (360° k)/4 = 2 90° k ; k = 0, 1, 2, 3 Las cuatro raíces son: 2 0° = 2 2 90° = 2 i 2 180° = –2 2 270° = –2 i d) = = 2(90° + 360° k)/3 = 230° + 120° k ; k = 0, 1, 2 Las tres raíces son: 230° = + i 2150° = – + i 2270° = –2i e) (–2 + 2i )6 = (4150°)6 = 4 096900° = 4 096180° = –4 096 f) (3 – 4i )3 = (5306° 52') 3 = 125920° 36' = 125200° 36' √3 √3√3 3√890° 3√8i √2√2√2√2√2√2√2√2 √24√264√640° 4√64 4√24√24√24√2 4√24√24√2300° 4√1 – √ — 3 i √2 2 √2 2 √2√2√2√2 √33√8i 6√64√1 – √—3 i z1 · z3 z2 z2 z1 z3 z1 z1 · z3 z2 z2 z1 z3 z1 Unidad 6. Números complejos24 18 Calcula y representa gráficamente el resultado: a) 3 b) a) ( )3 = ( )3 = (( ) 285° )3 = ( ) 855° = ( ) 135° = = (cos 135° + i sen 135°) = = (– + i ) = + i b) 3 = 3 = 3 = = = = ( ) (71° 34' + 360° k)/3 = 6 23° 51' + 120° k ; k = 0, 1, 2 Las tres raíces son: 6 23° 51' = 0,785 + 0,347i 6 143° 51' = –0,693 + 0,56i 6 263° 51' = –0,092 – 0,853i 19 Calcula y representa las soluciones: a) b) c) a) 3√ —— 4 – 4 i = = 2(300° + 360° k)/3 = 2100° + 120° k ; k = 0, 1, 2 Las tres raíces son: 2100° = –0,35 + 1,97i 2220° = –1,53 – 1,26i 2340° = 1,88 – 0,68i 2 2 2 3√8300°√3 3√8i4√–16 3√4 – 4√—3 i √ 25 √ 25 √ 25 √ 25 6√10 3√5 3 √ — 10√(—)5 71° 34' 3 1 3√— + — i5 5√1 + 3i5√ (1 + i ) (2 + i )(2 – i ) (2 + i )√ 1 + i2 – i 1 4 –1 4 √2 2 √2 2 √2 4 √2 4 √2 4 √2 4 √2 2 √2315° 230° 1 – i √3 + i 3 1 + i√ 2 – i)1 – i√—3 + i( Unidad 6. Números complejos 25 6UNIDAD 1 i –1 –— + —i1 4 1 4 b) = = 2(180° + 360° k)/4 = 245° + 90° k ; k = 0, 1, 2, 3 Las cuatro raíces son: 245° = + i 2135° = – + i 2225° = – – i 2315° = – i c) = = 2(90° + 360° k)/3 = 230° + 120° k ; k = 0, 1, 2 Las tres raíces son: 230° = + i 2150° = – + i 2270° = –2i Página 163 20 Calcula pasando a forma polar: a) (1 + i )5 b) (–1 – i )6 ( – i) c) d) e) f) g) h) a) (1 + i )5 = (260°) 5 = 32300° = 32 (cos 300° + i sen 300°) = = 32 ( – i ) = 16 – 16 i b) (–1 – i )6 ( – i ) = (2240°)6 (2330°) = (641440°) (2330°) = = (640°) (2330°) = 128330° = 128 (cos 330° + i sen 330°) = = 128 ( + i ) = 64 – 64i c) = = (120° + 360° k)/4 = 30° + 90° k = = 30° + 90° k ; k = 0, 1, 2, 3 Las cuatro raíces son: 30° = + i 120° = – + i 210° = – – i 300° = – i √6 2 √2 2 √2√2 2 √6 2 √2 √6 2 √2 2 √2√2 2 √6 2 √2 √2 4√224√44√4120° 4√–2 + 2√—3 i √3–1 2 √3 2 √3√3 √3√3 2 1 2 √3 2 – 2i√ –3 + 3i3√–i √–1 – i6√–648 (1 – i)5 4√–2 + 2√—3 i√3√3√3 2 2 2 √3√3 3√890° 3√8i 2 2 2 2√2√2√2√2 √2√2√2√2 4√16180° 4√–16 Unidad 6. Números complejos26 d) = = = = ( ) –135° = ( ) 225° = = 225° = (cos 225° + i sen 225°) = (– – i) = –1 – i e) = = (180° + 360° k)/6 = 230° + 60° k ; k = 0, 1, 2, 3, 4, 5 Las seis raíces son: 230° = + i 290° = 2i 2150° = – + i 2210° = – – i 2270° = –2 2330° = – i f ) = = (225° + 360° k)/2 = 112° 30' + 180° k ; k = 0, 1 Las dos raíces son: 112° 30' = –0,46 + 1,1i 292° 30' = 0,46 – 1,1i g) = = 1(270° + 360° k)/3 = 190° + 120° k ; k = 0, 1, 2 Las tres raíces son: 190° = i 1210° = – – i 1330° = – i h) = = ( ) 180° = ( ) (180° + 360° k)/2 = = ( ) 90° + 180° k ; k = 0, 1 Las dos raíces son: ( ) 90° = i ( ) 270° = – i 21 Expresa en forma polar z, su opuesto –z, y su conjugado –z en cada uno de estos casos: a) z = 1 – i b) z = –2 – 2i c) z = –2 + 2i a) z = 1 – i = 2300°; –z = –1 + i = 2120°; –z = 1 + i = 260° b) z = –2 – 2i = 2 225°; –z = 2 + 2i = 2 45°; –z = –2 + 2i = 2 135° c) z = –2 + 2i = 4150°; –z = 2 – 2i = 4330°; –z = –2 – 2i = 4210°√3√3√3 √2√2√2 √3√3√3 √3√3 √ 23√ 23√ 23√ 23 √ 23 √ 2323√ 2√ — 2315° 3√ — 2135° √ 2 – 2i–3 + 3i 1 2 √3 2 1 2 √3 2 3√1270° 3√–i 4√24√2 4√24√2√√—2225°√–1 – i √3√3 √3√3 6√266√64180° 6√–64 √2 2 √2 2 √2√2√2 2 √2 8 4√2 80° 4√ — 2135° 80° 4√ — 21575° 80° (√—2315°)5 8 (1 – i )5 Unidad 6. Números complejos 27 6UNIDAD 22 Representa los polígonos regulares que tienen por vértices los afijos de las si- guientes raíces: a) b) c) a) = = 1(90° + 360° k)/5 = 118° + 72° k ; k = 0, 1, 2, 3, 4 Las cinco raíces son: 118° 190° 1162° 1234° 1306° Representación del polígono (pentágono): b) = = 1(180° + 360° k)/6 = 130° + 60° k ; k = 0, 1, 2, 3, 4, 5 Las seis raíces son: 130° 190° 1150° 1210° 1270° 1330° Representación del polígono (hexágono): c) = = (30° + 360° k)/4 = 7° 30' + 90° k ; k = 0, 1, 2, 3 Las cuatro raíces son: 7° 30' 97° 30' 187° 30' 277° 30' Representación del polígono (cuadrado): √ — 2 √2√2√2√2 √24√224√430° 4√2√—3 + 2i 1 6√1180° 6√–1 1 5√190° 5√i 4√2√—3 + 2i6√–15√i Unidad 6. Números complejos28 Ecuaciones y sistemas en Ç 23 Resuelve las siguientes ecuaciones y expresa las soluciones en forma binó- mica: a) z2 + 4 = 0 b)z2 + z + 4 = 0 c) z2 + 3z + 7 = 0 d)z2 – z + 1 = 0 a) z2 + 4 = 0 8 z2 = –4 8 z = ± = ±2i z1 = –2i, z2 = 2i b) z2 + z + 4 = 0 8 z = = = z1 = – – i, z2 = – + i c) z2 + 3z + 7 = 0 8 z = = = z1 = – – i, z2 = – + i d) z2 – z + 1 = 0 8 z = = = z1 = – i, z2 = + i 24 Resuelve las ecuaciones: a) z5 + 32 = 0 b) iz3 – 27 = 0 c) z3 + 8i = 0 d) iz4 + 4 = 0 a) z5 + 32 = 0 8 z5 = –32 z = = = 2(180° + 360° k)/5 = 236° + 72° k ; k = 0, 1, 2, 3, 4 Las cinco raíces son: 236° 2108° 2180° 2252° 2324° b) iz3 – 27 = 0 8 z3 + 27i = 0 8 z3 = –27i z = = = 3(270° + 360° k)/3 = 390° + 120° k ; k = 0, 1, 2 Las tres raíces son: 390° 3210° 3330° c) z3 + 8i = 0 8 z = = = 2(270° + 360° k)/3 = 290° + 120° k ; k = 0, 1, 2 Las tres raíces son: 290° = 2i 2210° = – – i 2330° = – i√3√3 3√8270° 3√–8i 3√27270° 3√–27i 5√32180° 5√–32 √3 2 1 2 √3 2 1 2 1 ± √3 i 2 1 ± √–3 2 1 ± √1 – 4 2 √19 2 3 2 √19 2 3 2 –3 ± √19 i 2 –3 ± √–19 2 –3 ± √9 – 28 2 √15 2 1 2 √15 2 1 2 –1 ± √15 i 2 –1 ± √–15 2 –1 ± √1 – 16 2 √–4 Unidad 6. Números complejos 29 6UNIDAD d) iz4 + 4 = 0 8 z4 – 4i = 0 8 z4 = 4i z = = = (90° + 360° k)/4 = 22° 30' + 90° k ; k = 0, 1, 2, 3 Las cuatro raíces son: 22° 30' = 1,3 + 0,5i 112° 30' = –0,5 + 1,3i 202° 30' = –1,3 – 0,5i 292° 30' = 0,5 – 1,3i 25 Resuelve las siguientes ecuaciones en Ç : a) z2 + 4i = 0 b) z2 – 2z + 5 = 0 c) 2z2 + 10 = 0 d) z4 + 13z2 + 36 = 0 a) z2 + 4i = 0 8 z2 = –4i 8 z = = 8 z = 2(270° + 360° k )/2; k = 0,1 z1 = 2135°, z2 = 2315° b) z2 – 2z + 5 = 0 8 z = = = = 1 ± 2i z1 = 1 – 2i, z2 = 1 + 2i c) 2z2 + 10 = 0 8 2z2 = –10 8 z2 = –5 8 z = ± i z1 = – i, z2 = i d) z4 + 13z2 + 36 = 0 z2 = t t2 + 13t + 36 = 0 t = = z2 = –4 8 z = ±2i z2 = –9 8 z = ±3i Las soluciones son: 2i = 290º; –2i = 2270º; 3i = 390º; –3i = 3270º 26 Obtén las cuatro soluciones de las siguientes ecuaciones: a) z4 – 1 = 0 b) z4 + 16 = 0 c) z4 – 8z = 0 a) z4 – 1 = 0 8 z4 = 1 8 z = = = 1360° k/4 = 190° k ; k = 0, 1, 2, 3 Las cuatro raíces son: 10° = 1 190° = i 1180° = –1 1270° = –i b) z4 + 16 = 0 8 z4 = –16 8 z = = = 2(180° + 360° k)/4 = = 245° + 90° k ; k = 0, 1, 2, 3 4√16180° 4√–16 4√10° 4√1 t = –4 t = –9 –13 ± 5 2 –13 ± √169 – 144 2 √5√5 √5 2 ± 4i 2 2 ± √–16 2 2 ± √4 – 20 2 √4270°√–4i √2√2 √2√2 √2√24√490° 4√4i Unidad 6. Números complejos30 Las cuatro raíces son: 245° = + i 2135° = – + i 2225° = – – i 2315° = – i c) z4 – 8z = 0 8 z (z3 – 8) = 0 = = 2(360° k)/3 = 2120° k ; k = 0, 1, 2 Las soluciones de la ecuación son: 0 20° = 2 2120° = –1 + i 2240° = –1 – i 27 Halla los números complejos z y w que verifican cada uno de estos siste- mas de ecuaciones: a) b) a) Sumando miembro a miembro: Solución : z = –2 + 3i; w = 1 – i b) Multiplicamos por –2 la 2.a ecuación y sumamos: (1 – 2i )z = –8 – 9i 8 z = = 2 – 5i w = = = 3i Solución : z = 2 – 5i; w = 3i 28 Calcula m para que el número complejo 3 – mi tenga el mismo módulo que 2 + i. |3 – mi| = = 5 8 9 + m2 = 25 8 m2 = 16 |2 + i| = 5 m = ±4 Hay dos posibilidades: m = –4 y m = 4 √5√5 √9 + m2√9 + m2 √5√5 PARA RESOLVER 6i 2 2 + i – (2 – 5i) 2 –8 – 9i 1 – 2i ° ¢ £ z + 2w = 2 + i –2iz – 2w = –10 – 10i ° ¢ £ z +2w = 2 + i iz + w = 5 + 5i 2z = –4 + 6i 8 z = –2 + 3i w = (–1 + 2i) – (–2 + 3i) = 1 – i ° ¢ £ z + w = –1 + 2i z – w = –3 + 4i z + 2w = 2 + i iz + w = 5 + 5i ° ¢ £ z + w = –1 + 2i z – w = –3 + 4i ° ¢ £ √3√3 3√80° 3√8 z = 0 z = 3√ — 8 √2√2√2√2 √2√2√2√2 Unidad 6. Números complejos 31 6UNIDAD ° § ¢ § £ 29 Halla dos números complejos tales que su cociente sea 3, la suma de sus ar- gumentos π/3, y la suma de sus módulos 8. ☛Llámalos ra y sb y escribe las ecuaciones que los relacionan: = 30º (0º es el argumento del cociente, a – b = 0º); r + s = 8 y a + b = . = 3 r + s = 8 a + b = a – b = 0° Hallamos sus módulos: = 3 r + s = 8 Hallamos sus argumentos: a + b = a – b = 0 Los números serán: 6π/6 y 2π/6 30 El producto de dos números complejos es 290° y el cubo del primero divi- dido por el otro es (1/2)0°. Hállalos. Llamamos a los números: z = ra y w = sb ra · sb = 290° = ( )0° r · 2r3 = 2 8 r4 = 1 8 r = 8 4a = 90° + 360° k 8 8 a = , k = 0, 1, 2, 3 b = 90° – a 90° + 360°k 4 ° ¢ £ a + b = 90° 3a – b = 0° 1 8 s = 2 · 13 = 2 –1 (no vale) ° ¢ £ r · s = 2 s = 2r3 ° § ¢ § £ r · s = 2 r3 1 — = — s 2 1 r3/s = — 2 3a – b = 90° 1 2 (ra) 3 sb r · s = 2 a + b = 90° π 3 r s π 3 r s π 3 ra sb Unidad 6. Números complejos32 ° § ¢ § £ ° § ¢ § £ r = 3s 3s + s = 8; 4s = 8; s = 2; r = 6 a = b; 2b = ; b = ; a = π 6 π 6 π 3 Hay cuatro soluciones: z1 = 122° 30' 8 w1 = 2z1 3 = 2 · 167° 30' = 267° 30' z2 = 1112° 30' 8 w2 = 2337° 30' z3 = 1202° 30' 8 w3 = 2607° 30' = 2247° 30' z4 = 1292° 30' 8 w4 = 2877° 30' = 2157° 30' 31 El producto de dos números complejos es –8 y el primero es igual al cua- drado del segundo. Calcúlalos. w3 = –8 w = = = 2(180° + 360° k)/3 = 260° + 120° k ; k = 0, 1, 2 Hay tres soluciones: w1 = 260° 8 z1 = 4120° w2 = 2180° 8 z2 = 40° = 4 w3 = 2300° 8 z3 = 4600° = 4240° 32 De dos números complejos sabemos que: • Tienen el mismo módulo, igual a 2. • Sus argumentos suman 17π/6. • El primero es opuesto del segundo. ¿Cuáles son esos números? Llamamos a los números: z = ra y w = sb Tenemos que: r = s = 2 a + b = 8 2a = + π 8 a = π 8 b = π – π = π Por tanto, los números son: 123π/12 y 211π /12; o bien 111π/12 y 223π /12 33 Calcula cos 75º y sen 75º mediante el producto 130º · 145º. 130° · 145° = 175° = cos 75° + i sen 75° 130° · 145° = (cos 30° + i sen 30°) (cos 45° + i sen 45°) = ( + i) ( + i) = = + i + i – = + i Por tanto: cos 75° = sen 75° = √ — 6 + √ — 2 4 √ — 6 – √ — 2 4 √ — 6 + √ — 2 4 √ — 6 – √ — 2 4 √2 4 √2 4 √6 4 √6 4 √2 2 √2 2 1 2 √3 2 11 12 23 12 23 12 17π 6 17π 6 3√8180° 3√–8 ° ¢ £ z · w = –8 z = w2 Unidad 6. Números complejos 33 6UNIDAD ° § ¢ § £ 34 Halla las razones trigonométricas de 15º conociendo las de 45º y las de 30º mediante el cociente 145º : 130º. 145° : 130° = 115° = cos 15° + i sen 15° = = = = = = = + i Por tanto: cos 15° = sen 15° = 35 ¿Para qué valores de x es imaginario puro el cociente ? = = + i Para que sea imaginario puro, ha de ser: = 0 8 x2 – 4 = 0 36 Halla, en función de x, el módulo de z = . Demuestra que |z| = 1 para cualquier valor de x. |z| = | | = = 1 O bien: z = = = = + i |z| = = = = = = = 1 37 Calcula x para que el número complejo que obtenemos al dividir esté representado en la bisectriz del primer cuadrante. ☛ Para que a + bi esté en la bisectriz del primer cuadrante, debe ser a = b. = = = + i 3x + 8 25 4x – 6 25 4x + 3xi + 8i – 6 16 + 9 (x + 2i ) (4 + 3i ) (4 – 3i ) (4 + 3i ) x + 2i 4 – 3i x + 2i 4 – 3i √1√ (1 + x2)2(1 + x2)2 √ x4 + 2x2 + 1(1 + x2)2√ 1 + x4 – 2x2 + 4x2(1 + x2)21 – x 2 2x√(— )2 + (—)21 + x2 1 + x2 2x 1 + x2 1 – x2 1 + x2 1 – x2 + 2xi 1 + x2 (1 + xi ) + (1 + xi ) (1 – xi ) (1 + xi ) 1 + xi 1 – xi √1 + x2 √1 + x2 1 + xi 1 – xi 1 + xi 1 – xi x = 2 x = –2 x2 – 4 x2 + 1 –5x x2 + 1 x2 – 4 x2 + 1 (x – 4i) (x – i ) (x + i ) (x – i ) x – 4i x + i x – 4i x + i √ — 6 – √ — 2 4 √ — 6 + √ — 2 4 √ — 6 + √ — 2 4 √ — 6 + √ — 2 4 √ — 6 – √ — 2 i + √ — 6 i + √ — 2 3 + 1 (√—2 + i √—2 ) (√—3 – i ) (√—3 + i ) (√—3 – i ) √ — 2 + i √ — 2 √ — 3 + i √ — 2/2 + i (√ — 2/2) √ — 3/2 + i (1/2) cos 45° + i sen 45° cos 30° + i sen 30° 145° 130° Unidad 6. Números complejos34 Ha de ser: = 8 4x – 6 = 3x + 8 ò x = 14 Página 164 38 Halla dos números complejos conjugados cuya suma es 8 y la suma de sus módulos es 10. Como |z| = |–z| ò |z| = 5 Si llamamos: z = a + bi 8 –z = a – bi z + –z = a + bi + a – bi = 2a = 8 8 a = 4 |z|=|–z| = = = 5 8 16 + b2 = 25 8 8 b2 = 9 8 b = ± = ±3 Hay dos soluciones: z1 = 4 + 3i 8 –z1 = 4 – 3i z2 = 4 – 3i 8 –z2 = 4 + 3i 39 La suma de dos números complejos es 3 + i. La parte real del primero es 2, y el producto de ambos es un número real. Hállalos. Llamamos z = a + bi y w = c + di Tenemos que: z · w = (2 + bi ) (1 + di ) = 2 + 2di + bi + bdi2 = (2 – bd) + (2d + b)i Para que z · w sea un número real, ha de ser 2d + b = 0. Por tanto, Los números son: z = 2 + 2i ; w = 1 – i 40 Representa gráficamente los resultados que obtengas al hallar y calcula el lado del triángulo que se forma al unir esos tres puntos. = = (225° + 360° k)/3 = 75° + 120° k Las tres raíces son: z1 = 75° z2 = 195° z3 = 315°√2√2√2 √2√2 3√√ — 8225° 3√–2 – 2i 3√–2 – 2i d = –1 b = 2 ° ¢ £ b + d = 1 b + 2d = 0 a + c = 3 b + d = 1 ° ¢ £ z + w = 3 + i a = 2 8 c = 1 ° ¢ £ √9 √16 + b2√a2 + b2 ° ¢ £ z + –z = 8 |z| + |–z| = 10 3x + 8 25 4x – 6 25 Unidad 6. Números complejos 35 6UNIDAD Para hallar la longitud del lado, aplicamos el teorema del coseno: l2 = ( )2 + ( )2 – 2 · · cos 120° = 2 + 2 – 4 (– ) = 4 + 2 = 6 l = 41 Los afijos de las raíces cúbicas de 8i son los vértices de un triángulo equiláte- ro. Compruébalo. ¿Determinan el mismo triángulo los afijos de , o ? Representa gráficamente esos cuatro triángulos que has obtenido. • = = 2(90° + 360° k)/3 = 230° + 120° k ; k = 0, 1, 2 Las tres raíces son: z1 = 230° z2 = 2150° z3 = 2270° Al tener el mismo módulo y formar entre ellos un ángulo de 120°, el triángulo que determinan es equilátero. • = = 2(270° + 360° k)/3 = 290° + 120° k ; k = 0, 1, 2 Las tres raíces son: z1 = 290° z2 = 2210° z3 = 2330° • = = 2360° k/3 = 2120° k ; k = 0, 1, 2 Las tres raíces son: z1 = 20° z2 = 2120° z3 = 2240° • = = 2(180° + 360° k)/3 = 260° + 120° k ; k = 0, 1, 2 Las tres raíces son: z1 = 260° z2 = 2180° z3 = 2300° 3√8180° 3√–8 3√80° 3√8 3√8270° 3√–8i 3√890° 3√8i 3√–83√83√–8 i √6 1 2 √2√2√2√2 √ — 2 120° z1 l z2 z3 Unidad 6. Números complejos36 • Representación: 42 ¿Pueden ser z1 = 2 + i, z2 = –2 + i, z3 = –1 – 2i y z4 = 1 – 2i, las raíces de un número complejo? Justifica tu respuesta. No. Si fueran las cuatro raíces cuartas de un número complejo, formarían entre ca- da dos de ellas un ángulo de 90°; y ni siquiera forman el mismo ángulo, como ve- mos en la representación gráfica: 43 Halla los números complejos que corresponden a los vértices de estos he- xágonos: • 1.er hexágono: z1 = 20° = 2 z2 = 260° = 1 + i z3 = 2120° = –1 + i z4 = 2180° = –2 z5 = 2240° = –1 – i z6 = 2300° = 1 – i • 2.° hexágono: z1 = 230° = + i z2 = 290° = 2i z3 = 2150° = – + i z4 = 2210° = – – i z5 = 2270° = –2i z6 = 2330° = – i√3√3 √3√3 √3√3 √3√3 22 1 i 3√–83√83√–8i3√8i z1z2 z3 z1 z2 z3 z1 z2 z3 z1 z2 z3 Unidad 6. Números complejos 37 6UNIDAD 44 ¿Pueden ser las raíces de un número complejo, z , los números 228º, 2100º, 2172º, 2244º y 2316º? En caso afirmativo, halla z. ☛ Comprueba si el ángulo que forman cada dos de ellas es el de un pentágono re- gular. 28° + 72° = 100° 100° + 72° = 172° 172° + 72° = 244° 244° + 72° = 316° Sí son las raíces quintas de un número complejo. Lo hallamos elevando a la quin- ta cualquiera de ellas: z = (228°) 5 = 32140° 45 El número complejo 340º es vértice de un pentágono regular. Halla los otros vértices y el número complejo cuyas raíces quintas son esos vértices. ☛ Para obtenerlos otros vértices puedes multiplicar cada uno por 172º . Los otros vértices serán: 3112° 3184° 3256° 3328° El número será: z = (340°) 5 = 243 46 Una de las raíces cúbicas de un número complejo z es 1 + i. Halla z y las otras raíces cúbicas. ☛ Ten en cuenta que si = 1 + i 8 z = (1 + i)3. 1 + i = 45° Las otras raíces cúbicas son: 45° + 120° = 165° 165° + 120° = 285° Hallamos z : z = (1 + i )3 = ( 45°)3 = 135° = (cos 135° + i sen 135°) = = (– + i ) = –2 + 2i 47 Escribe una ecuación de segundo grado que tenga por soluciones 1 + i y 1 – i. ☛ Mira el ejercicio resuelto 1 de la página 151. [x – (1 + i )] [x – (1 – i )] = x2 – (1 – i )x – (1 + i )x + (1 + i ) (1 – i ) = = x2 – (1 – i + 1 + i )x + (1 – i2) = = x2 – 2x + 2 = 0 √2 2 √2 2 √8 √8√8√2 √2√2√2√2 √2 3√z Unidad 6. Números complejos38 48 Escribe una ecuación de segundo grado cuyas soluciones sean: a) 5i y –5i b) 2 – 3i y 2 + 3i a) (x – 5i ) (x + 5i ) = 0 x2 – 25i2 = 0 x2 + 25 = 0 b) [x – (2 – 3i )] [x – (2 + 3i )] = [(x – 2) + 3i ] [(x – 2) – 3i ] = = (x – 2)2 – (3i2) = x2 – 4x + 4 – 9i2 = = x2 – 4x + 13 = 0 49 Resuelve los siguientes sistemas de ecuaciones: a) b) a) Multiplicamos por –i la primera ecuación: w = = = = –1 + 2i z = –1 + 2i – w = –1 + 2i + 1 –2i = 0 Solución : z = 0; w = –1 + 2i b) Multiplicamos por i la primera ecuación: z = = = = 2 – i w = z – 5 + 3i = 2 – i – 5 + 3i = –3 + 2i Solución : z = 2 – i; w = –3 + 2i Interpretación gráfica de igualdades y desigualdades entre complejos 50 Representa. a) Re z = 2 b) Im z = 1 c) Re z Ì 0 d)–1 Ì Im z Ì 3 e) –2 < Re z < 5 f) |z| Ì 3 g) Arg z = 45° h)0° Ì Arg z Ì 90° 16 – 8i 8 (6 + 2i)(2 – 2i) 4 – 4i2 6 + 2i 2 + 2i Sumamos miembro a miembro: zi + (2 +i)z = 5i + 3 + 3 – 3i 8 (2 + 2i)z = 6 + 2i ° ¢ £ zi – wi = 5i + 3 (2 + i)z + wi = 3 – 3i –5 + 10i 5 (3 + 4i)(1 + 2i) 12 – 2i2 3 + 4i 1 – 2i Sumamos miembro a miembro: –iw + (1 – i)w = i + 2 + 1 + 3i 8 (1 – 2i)w = 3 + 4i ° ¢ £ –iz – iw = i + 2 iz + (1 – i)w = 1 + 3i z – w = 5 – 3i (2 + i )z + iw = 3 – 3i ° ¢ £ z + w = –1 + 2i iz + (1 – i)w = 1 + 3i ° ¢ £ Unidad 6. Números complejos 39 6UNIDAD a) b) c) d) e) f) g) h) 51 Representa los números complejos z tales que z + –z = –3. ☛ Escribe z en forma binómica, súmale su conjugado y representa la condición que obtienes. Llamamos z = x + iy Entonces: –z = x – iy Así: z + –z = x + iy + x – iy = 2x = –3 8 x = – 3 2 45° –2 5 3 3 –1 3 0 2 1 Unidad 6. Números complejos40 Representación: 52 Representa los números complejos que verifican: a) –z = –z b) |z + –z| = 3 c) |z – –z| = 4 a) z = x + iy 8 –z = x – iy –z = –z 8 x – iy = –x – iy 8 2x = 0 8 x = 0 (es el eje imaginario) Representación: b) z + –z = x + iy + x – iy = 2x |z + –z| = |2x| = 3 Representación: c) z – –z = x + iy – z + iy = 2yi |z – –z| = |2yi| = |2y| = 4 Representación: 2 –2 2y = 4 8 y = 2 2y = –4 8 y = –2 1 2–1–2 x = —3 2x = – — 3 2 2x = 3 8 x = 3/2 2x = –3 8 x = –3/2 1–1 x = 0 1–1–2 x = – —3 2 Unidad 6. Números complejos 41 6UNIDAD 53 Escribe las condiciones que deben cumplir los números complejos cuya re- presentación gráfica es la siguiente: ☛ En a), b) y f) es una igualdad. En c) y d), una desigualdad. En e), dos desigual- dades. a) Re z = –3 b) Im z = 2 c) –1 Ì Re z ≤ 1 d) 0 Ì Im z < 2 e) f) |z| = 3 Página 165 54 ¿Se puede decir que un número complejo es real si su argumento es 0? No, también son reales los números con argumento 180° (los negativos). 55 Si z = ra , ¿qué relación tienen con z los números ra + 180º y r360º – a ? ra + 180° = –z (opuesto de z) r360° – a = –z (conjugado de z) 56 Comprueba que: a) –—–z + w = –z + –w b) –—–z · w = –z · –w c) — kz = k –z, con k éÁ z = a + bi = ra 8 –z = a – bi = r360° – a w = c + di = r'b 8 –w = c – di = r'360° – b a) z + w = (a + c) + (b + d ) i 8 —z + w = (a + c) – (b + d ) i –z + –w = a – bi + c – di = (a + c) – (b + d ) i = —z + w CUESTIONES TEÓRICAS –3 < Re z < 2 –2 < Im z < 3 ° ¢ £ –3 1 1 3 1 2a) b) c) d) e) f) –1 1 1 2 2–3 3 –2 Unidad 6. Números complejos42 b) x · w = (r · r')a + b 8 —z · w = (r · r')360° – (a + b) –z · –w = (r · r')360° – a + 360° – b = (r · r')360° – (a + b) = —z · w c) kz = ka + kbi 8 —kz = ka – kbi k –z = ka – kbi = — kz 57 Demuestra que: | | = = = ( ) –a = ( ) 360° – a 8 | | = = 58 El producto de dos números complejos imaginarios, ¿puede ser real? Acláralo con un ejemplo. Sí. Por ejemplo: z = i, w = i z · w = i · i = i2 = –1 é Á 59 Representa el número complejo z = 4 – 3i. Multiplícalo por i y comprue- ba que el resultado que obtienes es el mismo que si aplicas a z un giro de 90º. iz = 4i – 3i2 = 3 + 4i 60 ¿Qué relación existe entre el argumento de un complejo y el de su opuesto? Se diferencian en 180°. Si el argumento del número es a, el de su opuesto es: 180° + a 90° 4 – 3i 3 + 4i 1 |z| 1 r 1 z 1 r 1 r 10° ra 1 z 1 |z| 1 z Unidad 6. Números complejos 43 6UNIDAD 61 ¿Qué condición debe cumplir un número complejo z = a + bi para que –z = ? ☛ Halla , e iguala a a – bi. = = = = a – bi = a = a2 + b2 8 a2 + b2 = 1 (módulo 1) = –b Ha de tener módulo 1. 62 Un pentágono regular con centro en el origen de coordenadas tiene uno de sus vértices en el punto ( , ). Halla los otros vértices y la longitud de su lado. El punto ( , ) corresponde al afijo del número complejo z = + i = 245°. Para hallar los otros vértices, multiplicamos z por 172°: z2 = 2117° = –0,91 + 1,78i z3 = 2189° = –1,97 – 0,31i z4 = 2261° = –0,31 – 1,97i z5 = 2333° = 1,78 – 0,91i Los otros tres vértices serán: (–0,91; 1,78) (–1,97; –0,31) (–0,31; –1,97) (1,78; –0,91) Hallamos la longitud del lado aplicando el teorema del coseno: l2 = 22 + 22 – 2 · 2 · cos 72° l2 = 4 + 4 – 4 · 0,31 l2 = 8 – 1,24 l2 = 6,76 l = 2,6 unidades 2 2 l 72° √2√2√2√2 √2√2 PARA PROFUNDIZAR –b a2 + b2 a a a a2 + b2 a – bi a2 + b2 a – bi (a + bi ) (a – bi ) 1 a + bi 1 z 1 z 1 z Unidad 6. Números complejos44 ° § § ¢ § § £ 63 Si el producto de dos números complejos es –8 y dividiendo el cubo de uno de ellos entre el otro obtenemos de resultado 2, ¿cuánto valen el módulo y el argumento de cada uno? ra · r'b = (r · r')a + b = 8180° 8 = = ( ) 3a – b = 20° 8 Así: a + 3a = 180° 8 4a = 180° 8 Por tanto: z = 245°, w = 4135° 64 Calcula el inverso de los números complejos siguientes y representa gráfi- camente el resultado que obtengas: a) 3π/3 b) 2i c) –1 + i ¿Qué relación existe entre el módulo y el argumento de un número com- plejo y de su inverso? a) = = ( ) –π/3 = ( ) 5π/3 b) = = i = ( ) 270° 2i –1/2i 1 2 –1 2 –i 2 1 2i π/3 3π/3 (1/3–π/3) –π/3 1 3 1 3 10° 3π/3 1 3π/3 a = 45° b = 135° ° ¢ £ ° ¢ £ a + b = 180° 3a = b r = 2 r' = 4 ° ¢ £ ° ¢ £ r · r' = 8 r3 = 2r' r3 r' r 33a r'b (ra) 3 r'b r · r' = 8 a + b = 180° ° ¢ £ ° § § ¢ § § £ z = ra w = r'b –8 = 8180° 2 = 20° Unidad 6. Números complejos 45 6UNIDAD ° § § ¢ § § £ = 2 3a – b = 0° r3 r' ° § § ¢ § § £ r' = r' = r 3 2 8 r = 8 16 = r4 8r 3 2 8 r c) –1 + i = 135° = = ( ) –135° = ( ) 225° = – – i Si z = ra, entonces = ( ) 360° – a 65 Representa gráficamente las igualdades siguientes. ¿Qué figura se determi- na en cada caso? a) |z – (1 + i)| = 5 b) |z – (5 + 2i)| = 3 a) Circunferencia con centro en (1, 1) y radio 5. b) Circunferencia de centro en (5, 2) y radio 3. 66 Escribe la condición que verifican todos los números complejos cuyos afi- jos estén en la circunferencia de centro (1, 1) y radio 3. |z – (1 + i )| = 3 2 5 (5, 2) 3 1 (1, 1) 1 5 1 r 1 z –1 + i 1 –1 + i ——— 1 2 1 2 1 √2 1 √2 10° √2135° 1 –1 + i √2 Unidad 6. Números complejos46 AUTOEVALUACIÓN 1. Efectúa. = = = = = = = = – + i 2. Calcula z y expresa los resultados en forma binómica. = z = 4 Pasamos numerador y denominador a forma polar: – + i i 8 90° z = 4 = ( 60°)4 = 4240° 8 z= 4 (cos 240° + i sen 240°) z = 4 – – i = –2 – 2 i 3. Halla a y b para que se verifique la igualdad: 5(a – 2i) = (3 + i)(b – i) 5a – 10i = 3b – i2 – 3i + bi 8 5a – 10i = 3b + 1 + (–3 + b)i Igualando las componentes 8 b = –7, a = –4 ° ¢ £ 5a = 3b + 1 –10 = –3 + b ° ¢ £ √3)√3212( √2)2150°√290°( √2√2 r = √(–√—3)2 + 12 = 2 1 tg a = –— 8 a = 150° √ — 3 √3 )–√—3 + i√—2 i( –√ — 3 + i √ — 2 i 4√z 37 10 19 10 –19 + 37i 10 –6 + 13i2 – 2i + 39i 9 – i2 (2 – 13i )(–3 – i ) (–3 + i )(–3 – i ) 5 – 12i – 3 – i –3 + i 9 + 4i2 – 12i – (2 – i + 2i – i2) –3 + i (3 – 2i )2 – (1 + i )(2 – i ) –3 + i (3 – 2i)2 – (1 + i)(2 – i) –3 + i Unidad 6. Números complejos 47 6UNIDAD –√ — 3 1 4. Resuelve la ecuación: z2 – 10z + 29 = 0 z = = Soluciones: z1 = 5 + 2i, z2 = 5 – 2i 5. Calcula el valor que debe tomar x para que el módulo de sea igual a 2. = = = = + i Módulo = = 2 8 = 2 8 = 4 8 8 x2 + 4 = 8 8 x2 = 4 Hay dos soluciones: x1 = 2, x2 = –2 6. Halla el lado del triángulo cuyos vértices son los afijos de las raíces cúbicas de 4 – 4i. z = Expresamos 4 – 4i en forma polar: 4 – 4i = 8330° z = = En el triángulo AOB conocemos dos lados, = = 2, y el ángulo comprendi- do, 120°. Aplicando el teorema del coseno, obtenemos el lado del triángulo, : 2 = 22 + 22 – 2 · 2 · 2 · cos 120° = 12 8 = = 2 u√3√12ABAB AB OBOA A = z1 C = z2 O B = z3 z1 = 2110° z2 = 2230° z3 = 2350° 330° + 360°k 3 3√83√8330° √3 ° § ¢ § £ r = √(4√—3)2 + (–4)2 = 8 1 tg a = –— 8 a = 330° √ — 3 √3 3√4√—3 – 4i √3 x1 = 2 x2 = –2 x2 + 4 2 x2 + 4√ 2x – 2 x + 2√(—)2 + (—)22 2 x + 2 2 x – 2 2 x – 2 + (x + 2)i 1 + 1 x + 2i2 + xi + 2i 1 – i2 (x + 2i)(1 + i) (1 – i)(1 + i) x + 2i 1 – i x + 2i 1 – i z1 = 5 + 2i z2 = 5 – 2i 10 ± 4i 2 10 ± √–16 2 Unidad 6. Números complejos48 7. Representa gráficamente. a) 1 Ì Im z Ì 5 b)|z| = 3 c) z + z– = –4 a) b) c) a + bi + a – bi = –4 8 2a = –4 8 a = –2 8. Halla dos números complejos tales que su cociente sea 2150° y su producto 1890°. = 2150° 8 = 2; a – b = 150° ra · sb = 1890° 8 r · s = 18; a + b = 90° Resolvemos los sistemas: Obtenemos: Los números son 6120° y 3330°. Otra posible solución es: 6300° y 3150°. a = 120° b = –30° = 330° ° ¢ £ r = 6 s = 3 ° ¢ £ a – b = 150° a + b = 90° ° ¢ £ r/s = 2 r · s = 18 ° ¢ £ r s ra sb 1–2 3 3 5 1 Unidad 6. Números complejos 49 6UNIDAD 9. Demuestra que |z · z–| = |z|2. z · z– = (a + bi )(a – bi ) = a2 – b2i2 = a2 + b2 |z| = 8 |z · z–| = |z|2 10. Calcula cos 120° y sen 120° a partir del producto 190° · 130°. 190° · 130° = 1(cos 90° + i sen 90°) · 1(cos 30° + i sen 30°) = = i · + i = – + i 190° · 130° = 1120° = 1(cos 120° + i sen 120°) = – + i 8 8 cos 120° = – ; sen 120° = 11. Halla el número complejo z que se obtiene al transformar el complejo 2 + 3i mediante un giro de 30º con centro en el origen. Multipicamos por 130° = 1(cos 30° + i sen 30°). z = (2 + 3i ) · 130° = (2 + 3i ) + i z = + i2 + i + i z = + i 2 + 3√3 2 2√3 – 3 2 3√3 2 3 2 √3 )12√32( √3 2 1 2 √3 2 1 2 √3 2 1 2)12√32( ° ¢ £ |z · z–| = √(a2 + b2)2 = a2 + b2 |z|2 = (√a2 + b2)2 = a2 + b2√a2 + b2 ° ¢ £ z = a + bi z– = a – bi Unidad 6. Números complejos50 2 + 3i << /ASCII85EncodePages false /AllowTransparency false /AutoPositionEPSFiles true /AutoRotatePages /None /Binding /Left /CalGrayProfile (Dot Gain 20%) /CalRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1) /CalCMYKProfile (U.S. Web Coated \050SWOP\051 v2) /sRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1) /CannotEmbedFontPolicy /Error /CompatibilityLevel 1.4 /CompressObjects /Tags /CompressPages true /ConvertImagesToIndexed true /PassThroughJPEGImages true /CreateJDFFile false /CreateJobTicket false /DefaultRenderingIntent /Default /DetectBlends true /DetectCurves 0.1000 /ColorConversionStrategy /LeaveColorUnchanged /DoThumbnails false /EmbedAllFonts true /EmbedOpenType false /ParseICCProfilesInComments true /EmbedJobOptions true /DSCReportingLevel 0 /EmitDSCWarnings false /EndPage -1 /ImageMemory 1048576 /LockDistillerParams false /MaxSubsetPct 100 /Optimize true /OPM 1 /ParseDSCComments true /ParseDSCCommentsForDocInfo true /PreserveCopyPage true /PreserveDICMYKValues true /PreserveEPSInfo true /PreserveFlatness true /PreserveHalftoneInfo false /PreserveOPIComments false /PreserveOverprintSettings true /StartPage 1 /SubsetFonts true /TransferFunctionInfo /Apply /UCRandBGInfo /Preserve /UsePrologue false /ColorSettingsFile () /AlwaysEmbed [ true ] /NeverEmbed [ true ] /AntiAliasColorImages false /CropColorImages true /ColorImageMinResolution 150 /ColorImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleColorImages true /ColorImageDownsampleType /Bicubic /ColorImageResolution 300 /ColorImageDepth -1 /ColorImageMinDownsampleDepth 1 /ColorImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeColorImages true /ColorImageFilter /DCTEncode /AutoFilterColorImages true /ColorImageAutoFilterStrategy /JPEG /ColorACSImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /ColorImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /JPEG2000ColorACSImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /JPEG2000ColorImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /AntiAliasGrayImages false /CropGrayImages true /GrayImageMinResolution 150 /GrayImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleGrayImages true /GrayImageDownsampleType /Bicubic /GrayImageResolution 300 /GrayImageDepth -1 /GrayImageMinDownsampleDepth 2 /GrayImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeGrayImages true /GrayImageFilter /DCTEncode /AutoFilterGrayImages true /GrayImageAutoFilterStrategy /JPEG /GrayACSImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /GrayImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /JPEG2000GrayACSImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /JPEG2000GrayImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /AntiAliasMonoImages false /CropMonoImages true /MonoImageMinResolution 1200 /MonoImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleMonoImages true /MonoImageDownsampleType /Bicubic /MonoImageResolution 1200 /MonoImageDepth -1 /MonoImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeMonoImages true /MonoImageFilter /CCITTFaxEncode /MonoImageDict << /K -1 >> /AllowPSXObjects false /CheckCompliance [ /None ] /PDFX1aCheck false /PDFX3Check false /PDFXCompliantPDFOnly false /PDFXNoTrimBoxError true /PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXSetBleedBoxToMediaBox true /PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXOutputIntentProfile () /PDFXOutputConditionIdentifier () /PDFXOutputCondition () /PDFXRegistryName (http://www.color.org) /PDFXTrapped /Unknown /Description << /ENU (Use these settings to create PDF documents with higher image resolution for high quality pre-press printing. 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