Курсова робота

Тема:

Програма, яка знаходить квадратні корені комплексних чисел

Зміст

Вступ. 3

Теорія. 4

Програма. 8

Контрольні приклади. 10

Висновок. 11

Література. 12

Вступ

Протягом курсу елементарної алгебри кілька разів відбувається збагачення запасу чисел. Школяр, що приступає до вивчення алгебри, приносить з арифметики знайомство з позитивними і дробовими числами. Алгебра починається власне кажучи з уведення негативних чисел, тобто з оформлення першої серед важливішої числових систем – системи цілих чисел, що складаються з усіх позитивних і всіх негативних цілих чисел і нуля, і більш широкої системи раціональних чисел, що складається з усіх цілих чисел і всіх дробових чисел, як позитивних, так і негативних.

Подальше розширення запасу чисел відбувається тоді, коли в розглядання вводяться ірраціональні числа. Система, що складається з раціональних і всіх ірраціональних чисел, називається системою дійсних (чи речовинних) чисел. Строга побудова системи дійсних чисел міститься звичайно в університетському курсі математичного аналізу; для нас, однак, було досить у попередніх главах і буде досить надалі того знайомства з дійсними числами, якої володіє читач, який приступає до вивчення вищої алгебри.

Нарешті, у самому кінці курсу елементарної алгебри система дійсних чисел залишається для читача менш звичної, звичайно, чим система дійсних чисел, хоча насправді вона має багатьма дуже гарними властивостями.

Теорія

Переходимо до питання про зведення комплексних чисел у степінь і знаходження з них кореня. Для зведення числа a=a+bi у цілу позитивний степінь n досить застосувати до вираження (a+bi) n. Формулу бінома Ньютона (ця формула справедлива і для комплексних чисел, так, як її доказ заснований лише на законі дистрибутивності), а потім скориставшись рівностями i2= - 1, i3= - i, i4=1, відкіля взагалі

i4k= 1, i4k+1= i, i4k+2= - 1, i4k+3= - i.

Якщо число б задано в тригонометричній формі, то при цілому позитивному n випливає наступна формула, називана формулою Муавра:

 (1)

тобто при зведенні комплексного числа в ступінь модуль зводиться в цей ступінь, а аргумент збільшується на показник ступеня. Формула (1) вірна і для цілих негативних показників. Дійсно, через б-n=(б-1) n, досить застосувати формулу Муавра до числа б-1.

Окремий випадок формули Муавра, а саме рівність

дозволяє легко одержати формули для синуса і косинуса кратного кута. Дійсно, розкриваючи ліву частину цього рівності по формулі бінома і дорівнюючи окремо дійсні і мнимі частини обох частин рівності, ми одержимо:

Тут  є обічне позначення біноміального коефіцієнта:

При n=2 ми приходимо до відомих формул

а при n=3 до формул

Витяг кореня з комплексних чисел представляє вже багато більше труднощів. Почнемо з витягу квадратного кореня з числа б=a+bi. Ми не знаємо поки, чи існує таке комплексне число, квадрат якого дорівнює б. Припустимо, що таке число u+vi існує тобто, уживаючи звичайну символіку, можна написати:

З рівності

(u+vi) 2=a+bi

випливає

 (2)

Зводячи в квадрат обидві частини кожного з рівностей (2), а потім складаючи їх одержуємо:

відкіля

позитивний знак узятий тому, що числа u i v дійсні, і тому ліва частина рівності позитивна. ............