Lösungswege Mathematik Oberstufe 7, Schülerbuch

265 Komplexe Zahlen > Rechnen mit komplexen Zahlen in Polardarstellung Gib die Potenz der komplexen Zahl in kartesischer Darstellung an. a) ​(3; 12°) ​5​ b) ​(2; 100°) ​4​ c) ​(1; ​2 π _ 3 ​rad) ​ 9 ​ d) ​(1; ​π _ 2 ​rad) ​ 12​ e) ​(4; ​π _ 2 ​rad) ​ 2​ Gegeben ist die komplexe Zahl z​ = ​(1; 72°)​. Berechne ​z​1​, ​z ​2​, ​z ​3​, ​z ​4 ​und ​z​5 ​und stelle die Potenzen in der Gaußschen Zahleneben dar. Was fällt dir auf? ​z ​1 ​= z = ​(1; 72°)​ ​z ​2 ​= ​(1; 72°) ​2 ​= ​(1; 144°)​ ​z ​3 ​= ​(1; 72°) ​3 ​= ​(1; 216°)​ ​z ​4 ​= ​(1; 72°) ​4 ​= ​(1; 288°)​ z​ ​5 ​= ​(1; 72°) ​5 ​= ​(1; 360°)​ Die Potenzen liegen für die komplexen Zahlen mit​ r = |z| = 1​auf einem Kreis mit dem Radius 1 und teilen ihn in ein regelmäßiges Fünfeck. Berechne die ersten vier Potenzen der komplexen Zahl z und stelle sie in der Gaußschen Zahlenebene dar. a) ​(1; 90°)​ b) ​(1; 45°)​ c) ​(1; 20°)​ d) ​(1; 30°)​ Berechne die ersten sechs Potenzen der komplexen Zahl z und stelle sie in der Gaußschen Zahlenebene dar. a) ​(1; ​π _ 3 ​rad)​ b) ​(1; ​ π _ 2 ​rad)​ c) ​(1; ​ π _ 4 ​rad)​ d) ​(1; ​ π _ 6 ​rad)​ Potenzieren einer komplexen Zahl der Form a​ + bi​ Geogebra: (–4 + 5 i)^4 –1519 + 720 i Casio: (–4 + 5 i)3 236 + 115 i TI-Nspire: (2 + 3 i)4 –119 – 120 i Wurzelziehen Unter Vernachlässigung der Vereinbarung, dass sich die Quadratwurzel aus ​− 1​auf eine Lösung, nämlich ​i​beschränkt, definieren wir den allgemeinen Begriff einer komplexen Wurzel: Wurzel aus einer komplexen Zahl Eine komplexe Zahl x wird als n-te Wurzel (n​ ∈ ℕ \ ​{0}​) der komplexen Zahl z bezeichnet, wenn ​x ​n ​= z​gilt. Man schreibt: x​ = ​n 9 _ z ​ Gegeben ist die komplexe Zahl z​ = 27· ​(cos​(135°) ​+ i · sin​(135°)​) ​und man möchte den Wert ​3 9 _ z ​ bestimmen. Dabei muss man berücksichtigen, dass das Argument ​φ = 135°​von z in der Polardarstellung nicht eindeutig ist. Es legt nämlich jeder Winkel ​φ + 360°· k​mit ​k ∈ ​ℤ ​0 ​ + ​dieselbe komplexe Zahl z fest. ​z = 27·​(cos​(135°) ​+ i · sin​(135°)​) ​ist nur die einfachste Darstellung der komplexen Zahl. ​z = 27·​(cos​(135° + 360°· k) ​+ i · sin​(135° + 360°· k)​)​ Demnach gibt es auch für die dritte Wurzel mehrere Möglichkeiten. Man schreibt nun die dritte Wurzel von z in Potenzschreibweise und wendet die Rechenregel für das Potenzieren an: 965‌ Re Im 1 0 z z2 z3 z4 z5 i Muster 966‌ 967‌ 968‌ Technologie Merke Ó Technologie Anleitung Potenzieren 26bs8h Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

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