Как найти комплексные корни квадратного уравнения

КВАДРАТНОЕ УРАВНЕНИЕ С КОМПЛЕКСНЫМ НЕИЗВЕСТНЫМ

Рассмотрим уравнение Z 2 = a, где a — заданное действительное число, Z — неизвестное.

имеет один корень, если a = 0.

имеет два действительных корня Z_1,2=, если a > 0.

не имеет действительных корней, если a < 0. Но имеет два комплексных корня.

Запишем число a в виде a = (- 1)(- a) = i 2 = i 2 () 2 . Тогда уравнение Z 2 = a запишется в виде: Z 2 — i 2 () 2 = 0

т.е. (Z — i)(Z + i) = 0

Следовательно, уравнение имеет два корня: Z_1,2 = i

Введенное понятие корня из отрицательного числа позволяет записать корни любого квадратного уравнения с действительными коэффициентами

aZ2 + bZ + c = 0

По известной общей формуле

Итак, при любых действительных a(a0), b, c корни уравнения можно находить по формуле 10. При это если дискриминант, т.е. подкоренное выражение в формуле 10

положителен, то уравнение aZ 2 + bZ + c = 0 два действительных различных корня. Если D = 0, то уравнение aZ 2 + bZ + c = 0 имеет один корень. Если D < 0, то уравнение aZ 2 + bZ + c = 0 имеет два различных комплексных корня.

Комплексные корни квадратного уравнения обладают такими же свойствами, как и известные нам свойства действительных корней.

Сформулируем основные из них:

Пусть Z₁,Z₂ — корни квадратного уравнения aZ 2 + bZ + c = 0, a0. Тогда справедливы свойства:

Комплексные числа. Лекция 2. Решение квадратных уравнений с действительными и комплексными коэффициентами.
учебно-методический материал по теме

За лето ребенок растерял знания и нахватал плохих оценок? Не беда! Опытные педагоги помогут вспомнить забытое и лучше понять школьную программу. Переходите на сайт и записывайтесь на бесплатный вводный урок с репетитором.

Вводный урок бесплатно, онлайн, 30 минут

Предварительный просмотр:

Решение квадратных уравнений с действительными и комплексными коэффициентами.

Квадратное уравнение с действительными или комплексными коэффициентами a, b, c всегда имеет 2 корня.

В зависимости от значения дискриминанта D = b 2 − 4 ac уравнения с действительными коэффициентами возможны следующие случаи:

• при D > 0

• при D = 0

• при D

Если коэффициенты квадратного уравнения комплексные, то возможны 2 случая:

• D – действительное число
• D – комплексное число

Определение. Число ω называется квадратным корнем из комплексного числа z, если ω 2 = z.

Теорема . Пусть z = a + b i – отличное от нуля комплексное число. Тогда существуют два взаимно противоположных комплексных числа, квадраты которых равны z. Если b≠0, то эти числа выражаются формулой:

Задания для работы в классе:

Виленкин Н. Я. Алгебра и математический анализ 11 класс

Стр. 188, № 338, 337, 339 (нечетные цифры)

Домашнее задание. № 338, 337, 339 (четные цифры)

Решение квадратных уравнений с действительными и комплексными коэффициентами.

Квадратное уравнение с действительными или комплексными коэффициентами a, b, c всегда имеет 2 корня.

В зависимости от значения дискриминанта D = b 2 − 4 ac уравнения с действительными коэффициентами возможны следующие случаи:

• при D > 0

• при D = 0

• при D

Если коэффициенты квадратного уравнения комплексные, то возможны 2 случая:

• D – действительное число
• D – комплексное число

Определение. Число ω называется квадратным корнем из комплексного числа z, если ω 2 = z.

Теорема . Пусть z = a + b i – отличное от нуля комплексное число. Тогда существуют два взаимно противоположных комплексных числа, квадраты которых равны z. Если b≠0, то эти числа выражаются формулой:

Задания для работы в классе:

Виленкин Н. Я. Алгебра и математический анализ 11 класс

Стр. 188, № 338, 337, 339 (нечетные цифры)

Домашнее задание. № 338, 337, 339 (четные цифры)

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Комплексные числа. Лекция 1. Основы теории комплексных чисел.

Опорный конспект для студентов СПО технических специальностей по дисциплине «Математика». раздел 1. Алгебра.

Комплексные числа. Лекция 3. Тригонометрическая форма записи комплексных чисел.

Опорный конспект для студентов СПО технических специальностей по дисциплине «Математика». раздел 1. Алгебра.

Комплексные числа. Лекция 4. Операции над комплексными числами в тригонометрической форме записи.

Опорный конспект для студентов СПО технических специальностей по дисциплине «Математика». раздел 1. Алгебра.

«Решение квадратных уравнений с помощью свойств коэффициентов»

Ознакомление еще с одним способом решения квадратных уравнений, который поможет быстро найти корни квадратного уравнения. Его можно назвать так: свойства коэффициентов квадратного уравнения.

конспект урока по алгебре 8 класс «Решение квадратных уравнений с четным вторым коэффициентом»

План конспект открытого урока по алгебре «Решение квадратных уравнений с четным вторым коэффициентом» в рамках ФГОС в 8 классе.

Методические рекомендации к изучению темы: « Решение квадратных уравнений» с применением теоремы Виета для решения приведенного квадратного уравнения и полного квадратного уравнени

Решать квадратные уравнения учащимся приходится часто в старших классах, Решение иррациональных, показательных , логарифмических ,тригонометрических уравнений часто сводится к решени.

Презентация по теме «Решение квадратных уравнений с помощью переноса старшего коэффициента»

При решении квадратных уравнений удобно использовать теорему Виета. Но данную теорему проблематично использовать для решения не приведенных квадратных уравнений. Метод переноса старшего коэффициента п.

Корни квадратного уравнения

Рассмотрим квадратное уравнение:
(1) .
Корни квадратного уравнения (1) определяются по формулам:
; .
Эти формулы можно объединить так:
.
Когда корни квадратного уравнения известны, то многочлен второй степени можно представить в виде произведения сомножителей (разложить на множители):
.

Далее считаем, что – действительные числа.
Рассмотрим дискриминант квадратного уравнения:
.
Если дискриминант положителен, , то квадратное уравнение (1) имеет два различных действительных корня:
; .
Тогда разложение квадратного трехчлена на множители имеет вид:
.
Если дискриминант равен нулю, , то квадратное уравнение (1) имеет два кратных (равных) действительных корня:
.
Разложение на множители:
.
Если дискриминант отрицателен, , то квадратное уравнение (1) имеет два комплексно сопряженных корня:
;
.
Здесь – мнимая единица, ;
и – действительная и мнимая части корней:
; .
Тогда

.

Графическая интерпретация

Если построить график функции
,
который является параболой, то точки пересечения графика с осью будут корнями уравнения
.
При , график пересекает ось абсцисс (ось ) в двух точках (см. рисунок ⇓).
При , график касается оси абсцисс в одной точке (см. рисунок ⇓).
При , график не пересекает ось абсцисс (см. рисунок ⇓).

Полезные формулы, связанные с квадратным уравнением

Вывод формулы для корней квадратного уравнения

Выполняем преобразования и применяем формулы (f.1) и (f.3):

,
где
; .

Итак, мы получили формулу для многочлена второй степени в виде:
.
Отсюда видно, что уравнение

выполняется при
и .
То есть и являются корнями квадратного уравнения
.

Примеры определения корней квадратного уравнения

Пример 1

Найти корни квадратного уравнения:
(1.1) .

Запишем квадратное уравнение в общем виде:
.
Сравнивая с нашим уравнением (1.1), находим значения коэффициентов:
.
Находим дискриминант:
.
Поскольку дискриминант положителен, , то уравнение имеет два действительных корня:
;
;
.

Отсюда получаем разложение квадратного трехчлена на множители:

.

График функции y = 2 x 2 + 7 x + 3 пересекает ось абсцисс в двух точках.

Построим график функции
.
График этой функции является параболой. Она пересевает ось абсцисс (ось ) в двух точках:
и .
Эти точки являются корнями исходного уравнения (1.1).

Пример 2

Найти корни квадратного уравнения:
(2.1) .

Запишем квадратное уравнение в общем виде:
.
Сравнивая с исходным уравнением (2.1), находим значения коэффициентов:
.
Находим дискриминант:
.
Поскольку дискриминант равен нулю, , то уравнение имеет два кратных (равных) корня:
;
.

Тогда разложение трехчлена на множители имеет вид:
.

График функции y = x 2 – 4 x + 4 касается оси абсцисс в одной точке.

Построим график функции
.
График этой функции является параболой. Она касается оси абсцисс (ось ) в одной точке:
.
Эта точка является корнем исходного уравнения (2.1). Поскольку этот корень входит в разложение на множители два раза:
,
то такой корень принято называть кратным. То есть считают, что имеется два равных корня:
.

Пример 3

Найти корни квадратного уравнения:
(3.1) .

Запишем квадратное уравнение в общем виде:
(1) .
Перепишем исходное уравнение (3.1):
.
Сравнивая с (1), находим значения коэффициентов:
.
Находим дискриминант:
.
Дискриминант отрицателен, . Поэтому действительных корней нет.

Можно найти комплексные корни:
;
;
.

График функции не пересекает ось абсцисс. Действительных корней нет.

Построим график функции
.
График этой функции является параболой. Она не пересекает ось абсцисс (ось ). Поэтому действительных корней нет.

Квадратное уравнение с комплексными корнями

,

поиск дискриминанта и решение вопроса: имеет ли квадратное уравнение корни или корень или нет. Как следует из основной теоремы алгебры, любое уравнение alt=»n» width=»19″ height=»20″ />- ой степени имеет ровно alt=»n» width=»19″ height=»20″ />корней с учетом кратности этих корней. Таким образом, любое квадратное уравнение с действительными или комплексными коэффициентами имеет ровно два корня. При этом кратные корни в комплексном анализе считаются ровно столько раз, какая у них кратность.

Утверждение. Пусть коэффициенты многочлена — ой степени

– действительные и его комплексный корень, тогда тоже является корнем этого многочлена.

Доказательство. Перейдем к комплексному сопряжению в равенстве : , так как . Поскольку коэффициенты многочлена действительны, то: .

Получили , следовательно, — также корень многочлена .

Если коэффициенты квадратного трехчлена действительны, а дискриминант отрицательный, то пару сопряженных корней можно найти через дискриминант.

При этом в формуле

нужно учесть что .

Пример 1

Решить квадратное уравнение с действительными коэффициентами: .

Решаем по «половинной» формуле: .

Если квадратный трехчлен имеет хотя бы один не действительный коэффициент, то корни не будут комплексно сопряженными.

Пример 2

Рассмотрим уравнение с комплексными коэффициентами:

Решаем через дискриминант. .

Таким образом, — корни нашего уравнения.

Пример 3

Решить квадратное уравнение:

Опять используем школьную формулу решения. Находим дискриминант:

Чтобы извлечь корень из дискриминанта обратимся к формуле извлечения корня ой степени из комплексного числа. Если , то корни ой степени из имеют вид:

В нашем случае .

Так что корни такие:

Теперь запишем корни исходного квадратного уравнения: .

Длины волн инфракрасного света достаточно велики, чтобы перемещаться сквозь облака, которые в противном случае блокировали бы наш обзор. Используя большие инфракра сные телескопы, астрономы смогли заглянуть в ядро нашей галактики. Большое количество звезд излучают часть своей электромагнитной энергии в виде видимого света, крошечной части спектра, к которой чувствительны наши глаза.

Так как длина волны коррелирует с энергией, цвет звезды говорит нам, насколько она горячая. Используя телескопы, чувствительные к различным диапазонам длин волн спектра, астрономы получают представление о широком круге объектов и явлений во вселенной.

Пример №1 Постройте центральную симметрию тетраэдра, относительно точки O, изображенных на рисунке 3.

Решение.

Для построения такой центральной симметрии сначала проведем через все точки тетраэдра прямые, каждая из которых будет проходить через точку O. На них построим отрезки, удовлетворяющие условиям |AO|=|A?O|, |BO|=|B?O|, |CO|=|C?O|, |DO|=|D?O| Таким образом, и получим искомую симметрию (рис. 4).

В ряду разных механических движений особенным значением обладают колебания. Это движения и процессы, имеющие периодичность во времени.

В среде электромагнитных явлений также значительное место заняли электромагнитные колебания. В этих колебаниях заряды, токи, электрические и магнитные поля изменяются согласно периодическим законам.

Совет №1 Велосипедист, имеющий скорость 300 м/с, или идеальный газ, оказывающий давление 100 паскалей в большой тепловой машине — это странно.