DesignMat Den komplekse eksponentialfunktion og polynomier

Relaterede dokumenter
DesignMat Den komplekse eksponentialfunktion og polynomier

Noter om komplekse tal

Projekt 0.5 Euklids algoritme, primtal og primiske tal

Kap. 1: Logaritme-, eksponential- og potensfunktioner. Grundlæggende egenskaber.

DesignMat Komplekse tal

DesignMat Uge 1 Repetition af forårets stof

Projekt 0.5 Euklids algoritme og primiske tal

To legeme problemet og Keplers love

DesignMat Uge 1 Gensyn med forårets stof

Privatøkonomi og kvotientrækker KLADDE. Thomas Heide-Jørgensen, Rosborg Gymnasium & HF, 2017

Elementær Matematik. Lineære funktioner og Andengradspolynomiet

SHOR S ALGORITME FOR KVANTE FAKTORISERING

Annuiteter og indekstal

Indholdsfortegnelse. Matematik A. Projekt 6 - Centralperspektiv. Stine Andersen og Morten Kristensen

Nøgleord og begreber Komplekse tal Test komplekse tal Polære koordinater Kompleks polarform De Moivres sætning

Komplekse tal. Preben Alsholm Juli 2006

Annuiteter og indekstal

Ekstra ugeopgaver UO 1. MAT 2AL 24. april 2006

Definition Ved et kompleks tal forstås et udtryk. Eksempel

Gravitationsfeltet. r i

DiploMat. Eksempel på 4-timersprøve.

MOGENS ODDERSHEDE LARSEN MATEMATIK

Trigonometri. teori mundtlig fremlæggelse C 2. C v. B v. A v

Projekt 5.2. Anvendelse af Cavalieris princip i areal- og rumfangsberegninger

HTX Holstebro Jacob Østergaard 20. oktober A Fysik A Accelererede Roterende Legemer 19:03:00

Elektrostatisk energi

Elektrostatisk energi

MATEMATIK på Søværnets officerskole

Komplekse tal og rækker

Indhold (med link til dokumentet her) Introduktion til låntyper. Begreber. Thomas Jensen og Morten Overgård Nielsen

Forløb om annuitetslån

Matematik 1 Semesteruge 5 6 (30. september oktober 2002) side 1. Komplekse tal Arbejdsplan

Januar2003/ AM Rentesregning - LÅN & OPSPARING 1/8. Aftager med...% Gange med (1...%) r:=...% Før aftager med...% og bliver til Efter, dvs.

Magnetisk dipolmoment

Impulsbevarelse ved stød

Projekt 2.3 Anvendelse af Cavalieris princip i areal- og rumfangsberegninger

Introduktion I dette forløb vil vi dels få et redskab til at sammenligne, hvor hurtigt givne funktioner vokser (eller aftager), og dels

Komplekse Tal. 20. november UNF Odense. Steen Thorbjørnsen Institut for Matematiske Fag Århus Universitet

Kortfattet svar til eksamen i Matematik F2 d. 21. juni 2017

Magnetisk dipolmoment

Rentesregning: Lektion A1. Forrentningsfaktor, Diskonteringsfaktor, og Betalingsrækker. Overordnede spørgsmål i Rentesregning. Peter Ove Christensen

De dynamiske stjerner

Elektrodynamik. Christian Andersen. 15. juni Indhold 1. 1 Indledning 3

Kvantemekanik 10 Side 1 af 9 Brintatomet I. Sfærisk harmoniske ( ) ( ) ( ) ( )

DesignMat Lineære differentialligninger I

En forhandlingsmodel for løndannelsen

g-påvirkning i rutsjebane

TDC A/S Nørregade København C. Afgørelse om fastsættelse af WACC i forbindelse med omkostningsdokumentation af priserne i TDC s standardtilbud

Hvis man vil lægge 15% til 600, så kan det gøres ved at udregne, hvor meget 15% af 600 er lig med og lægge det til det oprindelige beløb:

Matematik 1 Semesteruge 5 6 (1. oktober oktober 2001) side 1 Komplekse tal Arbejdsplan

DOK-facitliste DOK. DOK-facitliste 1

Trekantsberegning. for B- og A- niveau i stx og hf udgave Karsten Juul

Med disse betegnelser gælder følgende formel for en annuitetsopsparing:

Noter om polynomier, Kirsten Rosenkilde, Marts Polynomier

Elementær Matematik. Parameterkurver

Komplekse tal og algebraens fundamentalsætning.

DesignMat Lineære differentialligninger I

Overgangsbetingelser for D- og E-felt

Alt hvad du nogensinde har ønsket at vide om... Del 2. Frank Nasser

Polynomium Et polynomium. Nulpolynomiet Nulpolynomiet er funktionen der er konstant nul, dvs. P(x) = 0, og dets grad sættes per definition til.

Opsparing og afvikling af gæld

Polynomier af én variabel

Institut for Matematik, DTU: Gymnasieopgave. I. De komplekse tals historie. Historien om 3. grads ligningerne

Procent og eksponentiel vækst - supplerende eksempler

Reeksamen i Calculus

MM502+4 forelæsningsslides

MM501 forelæsningsslides

Polynomier af én variabel

Hilbert rum. Chapter Indre produkt rum

Svar på opgave 336 (Januar 2017)

Prøveeksamen MR1 januar 2008

Fremstilling af F1 hybrider i raps ved brug af cytoplasmatiskgenetisk

Komplekse tal. enote Indledning

Kortfattet. for gymnasiet og hf Karsten Juul

ANALYSE 1, 2014, Uge 5

TEORETISK OPGAVE 3. Hvorfor er stjerner så store?

Vektorer i planen. Fem opgavesæt. for gymnasiets standardforsøg i matematik Karsten Juul

Reeksamen i Calculus. Første Studieår ved Det Tekniske Fakultet for IT og Design samt Det Ingeniør- og Naturvidenskabelige Fakultet. 17.

Projekt 1.8 Design en optimal flaske

Kvantepartikel i centralpotential

z + w z + w z w = z 2 w z w = z w z 2 = z z = a 2 + b 2 z w

Dielektrisk forskydning

6.1 Reelle Indre Produkter

Matematik på Åbent VUC

Kort om. Potenssammenhænge Karsten Juul

( ) ( ) ( ) Størrelsesorden for funktionerne a x, x a og ln(x) (opgaveforløb v/ Bjørn Grøn og John Schächter) > ( )

Besvarelser til Calculus Ordinær Eksamen Juni 2017

Matematik. Mål Aktiviteter Øvelser/Evaluering. Tal Eleven kan anvende reelle tal Eleven har viden om irrationale tal

Besvarelser til Calculus Ordinær Eksamen Juni 2017

Matematik F2 Opgavesæt 6

Lineær uafhængighed 1. Lineær afbildninger 2. Spektralteori 3. Komplekse tal 4. Indeks 8. u 3 = u 1 + u 2 (3) V u3 =

Besvarelse til eksamen i Matematik F2, 2012

, idet der jo af ovenstående udregninger (hvor vi har regnet ensbetydende, dvs vi kan slutte begge veje) følger at > K.

Kursusnoter til BasisMat

Komplekse tal. enote Indledning

Kompleks Funktionsteori

Matematik F2 Opgavesæt 1

To find the English version of the exam, please read from the other end! Eksamen i Calculus

Matematik F2 Opgavesæt 1

Heisenbergs usikkerhedsrelationer. Abstrakt. Hvorfor? Funktionsrum. Nils Byrial Andersen Institut for Matematik. Matematiklærerdag 2013

Transkript:

DesignMat Den komlekse eksonentialfunktion og olynomie Peben Alsholm Uge 8 Foå 009 Den komlekse eksonentialfunktion. Definitionen Definitionen Den velkendte eksonentialfunktion x! e x vil vi ofte ligesom i Male give navnet ex. Vi ha altså fo alle x R. ex (x) = e x Denne funktion ha den fundamentale egenskab ex (x + y) = ex (x) ex (y) elle andeledes skevet e x+y = e x e y fo alle x, y R. Vi definee nu elle andeledes skevet gældende fo alle x, y R.. Egenskabe fo ex Egenskabe fo ex ex (x + iy) = ex x (cos y + i sin y) e x+iy = e x (cos y + i sin y) Nå x, y R ha e x+iy modulus e x og agument y: e x+iy = e x ag e x+iy = y

Fo alle z, z C gælde ex (z + z ) = ex z ex z altså e z +z = e z e z Bevis: Sæt z = x + iy og z = x + iy, så ha vi: je z e z j = je z j je z j = e x +iy e x +iy = e x e x = e x +x = e x +x +i(y +y ) = e z +z ag (e z e z ) = ag (e z ) + ag (e z ) = ag e x +iy + ag e x +iy = y + y = ag e x +x +i(y +y ) = ag e z +z Tallene e z +z og e z e z ha altså samme modulus og samme agument. De e defo ens..3 Polæ fom Polæ fom Den olæe fom fo tallet a med modulus og agument v blev sidste gang skevet a = v = (cos v + i sin v) Den vil i femtiden blive skevet således: a = ex (iv) = e iv Eksemel. Vi finde den olæe fom fo tallet 3 i. Modulus e 3 + ( ) 5π = og et agument e 6. Tegn! Så 3 i = ex i 5π 6 = e i 5π 6 Male..4 Moives fomel Moives fomel Fo n N og x R gælde (cos x + i sin x) n = cos nx + i sin nx Bevis: (cos x + i sin x) n = e ix n = e inx = cos nx + i sin nx

Eksemel. cos 3x = Re (cos 3x + i sin 3x) = Re (cos x + i sin x) 3 = Re cos 3 x + 3i cos x sin x 3 cos x sin x i sin 3 x = cos 3 x 3 cos x sin x = cos 3 x 3 cos x cos x = 4 cos 3 x 3 cos x Ved ovenfo at estatte Re med Im fås fomlen sin 3x = 3 cos x sin x sin 3 x = 3 sin x sin x sin 3 x = 4 sin 3 x + 3 sin x Male..5 Den komlekse logaitmefunktion Den komlekse logaitmefunktion ex ha ingen omvendt funktion indenfo C, da e z+iπ = e z e iπ = e z (cos (π) + i sin (π)) = e z Hvis z, w C ofylde ex w = z, så kaldes w en logaitme til z. Vi skive w = ln z. Lad z C med z 6= 0. Så ha z følgende logaitme ln z = ln (jzj) + i (ag z + π) = ln (jzj) + i ag z + iπ hvo Z, og ag z e et agument fo z, og hvo ln (jzj) e den eelle velkendte logaitme af det ositive tal jzj. Vi finde samtlige logaitme til tallet a = 3 i. Da jaj = og ag a = π 6 fås (med Z): ln a = ln 3 i = ln i π 6 + πi Male..6 Den binome ligning I Den binome ligning I Lad n N og a C. En binom ligning ha fomen z n = a () 3

Løsningene til () kaldes komlekse n te ødde af a. Røddene i (), hvo a = e iv, 0, v R, e givet ved z = n e i( v n + π n ), = 0,,,..., n Bevis: Sæt z = ρe iθ, med ρ 0 og θ R. Ved indsættelse i () fås ρe iθ n = e iv og hemed ρ n e inθ = e iv De to side af denne ligning e olæe fome af samme tal, så ρ n = og nθ = v + π, hvo Z. Heaf følge fomlen. Koolla. E z 0 en od i ligningen z n = a, så e samtlige ødde givet ved z = z 0 e i π n, = 0,,,..., n..7 Den binome ligning II Den binome ligning II Fo den binome ligning z = a = a + ia = e iv gælde, at løsningene kan skives z = e i v + a = + i sign (a )! a Bevis. Vi vise den sidste vesion. Vi kan he foudsætte, at π < v π. Så gælde cos v = + cos v og sin v = sign (a ) cos v Defo fås z = e i v = cos v + i sin v + cos v = + i sign (a )! cos v Hvoaf esultatet følge. Male. Rødde i olynomie. Andengadsligningen I Andengadsligning I 4

Vi løse hvo a, b, c C, og a 6= 0. az + bz + c = 0 Vi ha: az + bz + c = a z + b! b 4ac a 4a Andengadsligningen kan altså omskives til z + b = b 4ac a 4a Sæt w = z + a b, så ha vi den binome ligning. Andengadsligningen II Andengadsligning II w = b 4ac 4a Sæt w = z + a b, så ha vi den binome ligning w = b 4ac 4a Denne ha (komlekse) ødde, som vi skive som b 4ac 4a Så øddene i andengadsligningen az + bz + c = 0 e z = b a b 4ac 4a = b b a 4ac Eksemel. Løs ligningen z + z + = 0. Vi finde z = 4 = 3 = i 3 = ( + i 3 i 3.3 Andengadsligningen III Andengadsligning III Eksemel. Løs ligningen z z + ( + i) = 0. Vi finde z = 4 4 ( + i) = 4i 5

Vi skal så løse den binome ligning w = 4i. Vi finde! + a a w = + i sign (a )! 4 4 = i = i Løsningene til andengadsligningen e demed z = i = ( i) =.4 Polynomie geneelt Polynomie geneelt Et olynomium i den vaiable z e et udtyk af fomen a n z n + a n z n +... + a z + a 0 ( + i + i Algebaens Fundamentalsætning. Ethvet olynomium af gad ha mindst én od indenfo de komlekse tal. Geneelle løsningsfomle findes fo n 4, men det kan bevises, at de ikke kan konstuees geneelle løsningsfomle fo n 5. Husk dog, at et olynomium af vilkålig høj gad men med kun to led kan løses ved en fomel, de umiddelbat give den olæe fom fo løsningene. Se Male om 3. og 4. gadsligninge..5 Faktoiseing af olynomie I Faktoiseing af olynomie I En od z i olynomiet ha multiliciteten k, hvis (z) = (z hvo q (z) e et olynomium, og hvo z ikke e od i q (z). Hvis multiliciteten e, siges oden at væe simel. z ) k q (z), Eksemel. 5z 4 50z 3 + 0z + 60z 640 = 5 (z 4) 3 (z + ). Så 4 e od af multilicitet 3, og e od af multilicitet. e altså en simel od. Polynomiet (z) = a n z n + a n z n +... + a z + a 0, hvo n (og a n 6= 0) kan skives som et odukt af a n og n føstegadsfaktoe: (z) = a n (z z ) (z z )... (z z n ) Ethvet olynomium af gad n ha altså n ødde, hvis disse egnes med multilicitet. 6

.6 Faktoiseing af olynomie II Faktoiseing af olynomie II Hvis et olynomium ha eelle koefficiente og z C e od, så e også z od. Ethvet olynomium af gad n og med eelle koefficiente kan skives som et odukt af eelle føste- og andengadsfaktoe. Eksemel. Hvis + 3i e od, så e 3i også. Så begge faktoene (z ( + 3i)) og (z ( 3i)) foekomme i en faktoiseing af olynomiet. Vi betagte oduktet af disse to faktoe: Sætte ande aentese: (a b) (a + b) = a b buges: (z ( + 3i)) (z ( 3i)) = ((z ) 3i) ((z ) + 3i) = (z ) + 3 = z 4z + 3 3 Eules fomle Eules fomle I Ifølge definitionen af den komlekse eksonentialfunktion ha vi e iv = cos v + i sin v e iv = cos v i sin v Ved addition af disse fomle og efte division med fås cos v = e iv + e iv Tilsvaende fås ved subtaktion og division med i sin v = i e iv e iv 7

3. Eules fomle II Eules fomle II Vi ønske sin 4 x udtykt ved sin x, sin x,..., cos x, cos x,.... Vi udnytte den ene af Eules fomle sin x = e ix e ix i og vi finde demed sin 4 x = e ix e ix 4 = e ix i (i) 4 e ix 4 Binomialfomlen (a + b) 4 = a 4 + 4a 3 b + 6a b + 4ab 3 + b 4 benyttes: = e 4ix 4e ix + 6 4e ix + e 4ix 6 = e 4ix + e 4ix 4 e ix + e ix + 6 6 = 8 cos 4x cos x + 3 8 3. Eules fomle III Eules fomle III Så sin 4 x = 8 cos 4x cos x + 3 8 Ved hjæl af denne fomel beegnes integalet Z π 0 sin 4 xdx som følge Z π 0 sin 4 xdx = = Z π 0 8 cos 4x cos x + 3 dx 8 3 sin 4x 4 sin x + 3 π 8 x = 3π 8 0 8