Другой способ решения уравнений основывается на том, что если , то
Таким образом, необходимо отделить действительные и мнимые части уравнения, приравнять их и решить полученную систему уравнений.
Пример 6. Решить уравнение .
Решение. Пусть Тогда уравнение имеет вид: . Отделив действительные и мнимые части в обеих частях равенства, получим:
Решим уравнение Оно эквивалентно совокупности двух систем:
или
или
Оба корня удовлетворяют условию . Возвращаясь к системе, получим: или . Вспоминая, что , получим ответ.
Ответ: .
Линии и области на комплексной плоскости.
В заключение исследуем геометрический смысл уравнений и неравенств с комплексными числами. Так как каждое комплексное число представляет собой точку на комплексной плоскости, то уравнение с комплексными числами задает на плоскости линию. Укажем некоторые из них.
. (а)
Так как есть расстояние между точками и , то данная линия определяется как множество точек , расстояние от каждой из которых равно . Это – уравнение окружности с центром в точке и радиуса .
То же самое можно получить, положив и подставив эти точки в уравнение. Т. к. , то , или - уравнение окружности.
. (б)
Это – уравнение луча, выходящего из точки (0,0) под углом к положительному направлению оси Ox. При этом, так как для точки аргумент не определен, то точка (0,0) является «выколотой».
Пример 7. Изобразить на комплексной плоскости линию, задаваемую уравнением .
Решение: Пусть . Тогда и уравнение примет вид:
. Выделим полный квадрат: . Получим: , или - уравнение окружности с центром в точке (-1,0) и радиуса 1.
Неравенство с комплексными числами задает на плоскости область, ограниченную соответствующей линией.
а). задает на плоскости внутренность окружности (см рис 4 а).)
б). задает на плоскости внешнюю часть окружности (см рис 4 б).)
в). задает на плоскости внутренность угла, ограниченного лучами
и . (см. рис. 4 в).)
Рис. 4а) Рис. 4б)
Рис. 4в)
Пример 8. Изобразить на плоскости множество точек, задаваемых системой неравенств .
Первое неравенство задает на плоскости внешнюю область окружности с центром в точке (1,1) и радиуса 3, вторая область задает внутренность угла со сторонами и . Общая область – пересечение этих двух областей (см. рис 5.).
Рис. 5
Контрольные задания
Представленные ниже задачи являются контрольным заданием для учащихся 10 классов. Решения необходимо оформить в отдельной тетради и выслать по адресу 680000, г. Хабаровск, ул. Дзержинского, 48, ХКЦТТ, ХКЗФМШ. Для зачета нужно набрать не менее 30 баллов. В решениях следует делать необходимые пояснения и рисунки, дающие представления о ходе Ваших рассуждений.
М.10.1.1. Записать комплексные числа в алгебраической и тригонометрической форме, отметить их на комплексной плоскости (5 баллов за пример).
а). , б). , в).
М.10.1.2. Выполнить действия. Ответ записать в алгебраической форм (5 баллов за пример).
а). б). в).
М.10.1.3. Вычислить все различные корни их комплексного числа и нанести их на комплексную плоскость (5 баллов за пример).
а). б). в). г).
М.10.1.4. Решить уравнения (10 баллов за пример).
а). б). в). г).
М.10.1.5. При каких значениях параметра a уравнение имеет комплексные корни? (10 баллов за пример).
а). б).
Найти эти корни при каком-либо значении параметра.
М.10.1.6. Какое множество точек на комплексной плоскости задается условием?? (10 баллов за пример).
а). б). в).
г). д). е).
Изобразить найденное множество на комплексной плоскости.