[x_0 = \sqrt{-4} \cdot e^{i \pi (2 \cdot 0 + 1) / 3} = \sqrt{-4} \cdot e^{i \pi / 3}] [x_1 = \sqrt{-4} \cdot e^{i \pi (2 \cdot 1 + 1) / 3} = \sqrt{-4} \cdot e^{i \pi}] [x_2 = \sqrt{-4} \cdot e^{i \pi (2 \cdot 2 + 1) / 3} = \sqrt{-4} \cdot e^{i 5\pi / 3}]
对于x^3 - 4=0:
[x_0 = \sqrt{4} \cdot e^{i 2\pi 0 / 3} = \sqrt{4}] [x_1 = \sqrt{4} \cdot e^{i 2\pi 1 / 3} = \sqrt{4} \cdot e^{i 2\pi / 3}] [x_2 = \sqrt{4} \cdot e^{i 2\pi 2 / 3} = \sqrt{4} \cdot e^{i 4\pi / 3}]
这些解在复平面上的分布与b=1时的解相似,但在大小上有所不同。
对于二级文明大世界的的龙族而言,能够得到这样的阵法空间的能力,那都是亿万年下来总结出来的经验结晶,而对我们一群人来说就是1+1=2那么简单,简单到直接粗暴的用代数式就搞定了,方法如下哈。
解方程 (x^n = a)(其中 (a) 是任意复数,(n) 是正整数)时,根据代数基本定理,该方程在复数域内有且仅有 (n) 个解,这解释了为什么 (x^5 \pm 6 = 0) 这类方程会有五个复数解。
代数基本定理
代数基本定理指出,每个非零的、系数为复数的单变量多项式方程在复数域内至少有一个根。这意味着对于任何次数的多项式方程,它在复数域内都有相应次数的根,包括实数根和复数根。
复数解的来源
复数的性质:复数可以表示为 (a + bi) 的形式,其中 (a) 和 (b) 是实数,(i) 是虚数单位。复数也可以用极坐标形式表示,即 (re^{iθ}),其中 (r) 是复数的绝对值(模),而 (θ) 是复数的幅角(也就是复数和正实数轴之间的角度)。
复数的 (n) 次根:复数的 (n) 次根是通过将原复数的模开 (n) 次方,而将幅角除以 (n) 来找到的。然而,由于复数的幅角可以增加或减少 (2\pi) 的倍数而不改变复数本身(因为 (e^{i2\pi} = 1)),对于任意正整数 (k),复数 (re^{i(θ + 2k\pi)}) 与 (re^{iθ}) 表示同一个复数。因此,当我们找 (n) 次根时,幅角 (\frac{θ + 2k\pi}{n}) 会给出不同的值,直到 (k) 达到 (n)。
为什么是五个解?
对于 (x^5 = a),其中 (a) 是一个非零复数(如 (6) 或 (-6)),有五个不同的幅角 (\frac{θ + 2k\pi}{5}),其中 (k = 0, 1, 2, 3, 4),每个 (k) 对应一个不同的复数解。因为 (k) 从 (0) 到 (n-1)(这里是 (5-1=4))提供了 (n) 个不同的幅角,所以方程有五个解。
示例
对于 (x^5 = 6),模 (r) 的 (5) 次根是 (\sqrt{6}),而幅角是从 (0) 到 (\frac{8\pi}{5}),以 (\frac{2\pi}{5}) 的间隔分布。这些不同的幅角产生五个不同的复数解,包括一个实数解(当 (k = 0) 时)和四个复数解。
结论
每个复数 (n) 次方程都会产生 (n) 个复数解,这是代数基本定理和复数的性质共同作用的结果。对于 (x^5 \pm 6 = 0),这表示有五个解,它们在复平面上均匀分布成一个正五边形。
最后实验验证一下哈,就是一个大脑粗矿的龙族肌肉男设置的简单解:
解出 (x^5 \pm 6 = 0) 方程的五个复数解,需要利用复数的极坐标表示和复数的根的性质。这里我将针对 (x^5 - 6 = 0) 展示如何找到所有五个复数解,(x^5 + 6 = 0) 的情况非常类似。
小主,
解 (x^5 - 6 = 0)
给定方程 (x^5 = 6),首先将6表示为复数的极坐标形式,即 (6 = 6 \cdot e^{i0})(这里考虑到6的复角为0,因为6是正实数)。
由于任何复数 (z = r \cdot e^{iθ}) 的 (n) 次根有 (n) 个值,这些值均匀分布在以原点为圆心,半径是 (r^{\frac{1}{n}}) 的圆上,且对应的复角以 (\frac{2\pi k}{n}) 的间隔分布,其中 (k = 0, 1, 2, ..., n-1)。
步骤分解
确定 (r) 的 (n) 次根: 对于 (x^5 = 6),我们有 (r = 6) 和 (n = 5),所以 (r^{\frac{1}{5}} = \sqrt{6})。
确定复角: 复角 (\theta) 为 (0),所以每个根的复角为 (\theta + \frac{2\pi k}{n})。
计算根: 根据 (k = 0, 1, 2, 3, 4),我们有: