Найти все значения корня: корень 3 степени из 27

Лебедев Дмитрий Сергеевич

Учитель математики

Проверено учителем

Для нахождения всех значений корня третьей степени из числа 27 необходимо рассматривать задачу в поле комплексных чисел. Согласно основной теореме алгебры, корень nn-й степени из ненулевого числа имеет ровно nn различных значений. 1. Алгебраический подход Уравнение x3=27x cubed equals 27 можно переписать в виде: x327=0x cubed minus 27 equals 0Используя формулу разности кубов a3b3=(ab)(a2+ab+b2)a cubed minus b cubed equals open paren a minus b close paren open paren a squared plus a b plus b squared close paren, получаем: (x3)(x2+3x+9)=0open paren x minus 3 close paren open paren x squared plus 3 x plus 9 close paren equals 0Это уравнение распадается на два:

  1. Первый корень (вещественный):
    x3=0x1=3x minus 3 equals 0 ⟹ bold x sub 1 equals 3 Второй и третий корни (комплексные):
    x2+3x+9=0x squared plus 3 x plus 9 equals 0
    Решаем через дискриминант:
    D=32419=936=-27cap D equals 3 squared minus 4 center dot 1 center dot 9 equals 9 minus 36 equals negative 27
    D=-27=3i3the square root of cap D end-root equals the square root of negative 27 end-root equals 3 i the square root of 3 end-root x2,3=-3±3i32=-1.5±332ix sub 2 comma 3 end-sub equals the fraction with numerator negative 3 plus or minus 3 i the square root of 3 end-root and denominator 2 end-fraction equals negative 1.5 plus or minus the fraction with numerator 3 the square root of 3 end-root and denominator 2 end-fraction bold i

2. Тригонометрическая форма (Формула Муавра) Любое комплексное число z=r(cosϕ+isinϕ)z equals r open paren cosine phi plus i sine phi close paren имеет корни nn-й степени, вычисляемые по формуле: wk=rn(cosϕ+2πkn+isinϕ+2πkn), где k=0,1,2w sub k equals the n-th root of r end-root open paren cosine the fraction with numerator phi plus 2 pi k and denominator n end-fraction plus i sine the fraction with numerator phi plus 2 pi k and denominator n end-fraction close paren comma где k equals 0 comma 1 comma 2 Для числа 27:

  • Модуль r=27r equals 27 Аргумент ϕ=0phi equals 0

Вычисления:

  • При k=0k equals 0:
    x1=3(cos0+isin0)=3x sub 1 equals 3 open paren cosine 0 plus i sine 0 close paren equals 3 При k=1k equals 1:
    x2=3(cos2π3+isin2π3)=3(12+i32)=-1.5+1.5i3x sub 2 equals 3 open paren cosine the fraction with numerator 2 pi and denominator 3 end-fraction plus i sine the fraction with numerator 2 pi and denominator 3 end-fraction close paren equals 3 open paren negative one-half plus i the fraction with numerator the square root of 3 end-root and denominator 2 end-fraction close paren equals negative 1.5 plus 1.5 bold i the square root of 3 end-root При k=2k equals 2:
    x3=3(cos4π3+isin4π3)=3(12i32)=-1.51.5i3x sub 3 equals 3 open paren cosine the fraction with numerator 4 pi and denominator 3 end-fraction plus i sine the fraction with numerator 4 pi and denominator 3 end-fraction close paren equals 3 open paren negative one-half minus i the fraction with numerator the square root of 3 end-root and denominator 2 end-fraction close paren equals negative 1.5 minus 1.5 bold i the square root of 3 end-root

Итоговые значения Все три значения корня 273the cube root of 27 end-root :

Корень Действительная частьМнимая часть
x1x sub 1 33 00
x2x sub 2 -1.5negative 1.5 +1.53i2.598ipositive 1.5 the square root of 3 end-root i is approximately equal to 2.598 i
x3x sub 3 -1.5negative 1.5 -1.53i-2.598inegative 1.5 the square root of 3 end-root i is approximately equal to negative 2.598 i

Хотите, чтобы я помог составить аналогичный расчет для другого числа или степени?

Форма ответа

Ваш аватар