komplex son uslubiy
O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O‘RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI ALISHER NAVOIY NOMIDAGI SAMARQAND DAVLAT UNIVERSITETI Algebra va geometriya kafedrasi KOMPLEKS SONLAR NAZARIYASI «Algebra va sonlar nazariyasi» fanidan amaliy mashg’ulotlar o’tkazish uchun uslubiy tavsiyalar « 5 460100 MATEMATIKA » ta’lim yo‘nalishi bakalav r talabalari uchun (Uslubiy qo‘llanma) SamDU o‘quv-uslubiy kengashi tomonidan 2011 yil ______da nashrga tavsiya etilgan. Samarqand – 2011 1
Kopmpleks sonlar. «Algebra va sonlar nazariyasi» fanidan amaliy mashg’ulotlar o’tkazish uchun uslubiy tavsiyalar. . Uslubiy qo‘llanma. – Samarqand: SamDU nashri, 2011. – 46 bet. Ushbu uslubiy qo‘llanma « Algebra va sonlar nazariyasi » fani bo‘yicha «5460100 – matematika» ta’lim yo‘nalishi bakalav r talabalari va «5A460100 – Matematik mantiq, Algebra va sonlar nazariyasi» mutaxassisligi magistrantlari uchun mo‘ljallangan bo‘lib, unda shu fanning namunaviy o‘quv dasturidan kelib chiqib, kompleks sonlar nazariyasi ning usullariga oid qisqacha nazariy ma’lumotlar, bu usullarning taqbiqiga oid namunaviy misollar yechimlari, mustaqil ish topshiriqlari va boshqa tarqatma materiallar keltirilgan. Keltirilgan ma’lumotlar talabalarga shu fanni yanada chuqurroq o‘ zlashtir ishga yaqindan yordam beradi degan umiddamiz . Tuzuvchilar: U.X. Narzullaev. A.S. Soleev Mas‘ul muharrir fizika-matematika fanlari nomzodi, dotsent Nosirova H.N. Taqrizchilar : fizika-matematika fanlari doktori, professor Ikromov I.A. fizika-matematika fanlari nomzodi, dotsent Yaxshiboyev M.Y. 2
Tayanch iboralar: kompleks son; mavhum birlik; kompleks sonning haqiqiy va mavhum qismi; kompleks-qo’shma son; kompleks tekislik; haqiqiy va mavhum o’q; kompleks sonning absolyut qiymati va argumenti; kompleks sonning trigonometrik shakli; yig’indining absolyut qiymati haqidagi teorema; Muavr formulasi; kompleks sondan n-dara-jali ildiz chiqarish formulasi; birning n-darajali ildizlari; birning n-darajali boshlang’ich ildizlari; doiraviy ko’phad; Eyler formulasi; kompleks sonning ko’rsatkichli shakli. 1-§. Algebraik shakldagi kompleks sonlar Kompleks son deb haqiqiy sonlarning tartiblangan juftligiga aytiladi. ( a , o ) kompleks sonni haqiqiy sondan farqlamaydilar. Barcha kompleks sonlar to’plamini S orqali belgilanadi. (a,b) va (c,d) juftliklar ularning mos koordintalari teng bo’lgandagina teng deyiladi, ya’ni Kompleks sonlarni qo’shish va ko’paytirish amallari quyidagi tengliklar yordamida kiritiladi ( a , v )+( c , d ) = ( a + c , b + d ), ( a , b ) × ( c , d ) = ( ac - bd , ad + bc ) (0,1) kompleks soni i harfi orqali belgilash va uni mavhum bir deb atash qabul qilingan. i 2 + 1 = 0 bo’lishini ko’rsatish qiyin emas, ya’ni i soni x 2 + 1 = 0 tenglamaning ildizi bo’ladi. Har qanday z kompleks sonni a + bi algebraik shaklda yozish mumkin. Agar z = a + bi bo’lsa, a son z kompleks sonning haqiqiy qismi dyiladi va Re z orqali belgilanadi, b son esa z kompleks sonning mavhum qismi deyiladi va Im z orqali belgilanadi. z = a - bi kompleks son, z = a + bi kompleks sonning kompleks qo’shma si deyiladi. Agar a = c , b = d bo’lsa a + bi va c + di kompleks sonlar teng deyiladi. Algebraik shakldagi kompleks sonlar ustida arifmetik amallar quyidagi tengliklar yordamida aniqlanadi: ( a + bi ) + ( c + di ) = ( a + c ) + ( b + d ) i, ( a + bi ) - ( c + di ) = ( a - c ) + ( b - d ) i, ( a + bi ) ( c + di ) = ( ac - bd ) + ( ad + bc ) i, (c+di ¹ 0, ya’ni s 2 +d 2 ¹ 0). Boshqacha aytganda, agar i 2 = - 1 ekanligini hisobga olinsa, kompleks sonlar ustida barcha arifmetik amallar haqiqiy sonlar ustidagi xuddi shunday amalar kabi bajaradi. Agar kompleks sonlarning yig’indisi, ayirmasi, ko’paytmasi va bo’linmasidagi barcha sonlarni ularning kompleks-qo’shmasiga almashtirilsa, natija ham o’zining qo’shmasiga almashadi: 3
, , , Kompleks sonni darajaga ko’tarish amali quyidagicha aniqlanadi: . Agar z ¹ 0 bo’lsa: deb qabul qilinadi. Kompleks sonning butun ko’rsatkichli darajasi quyidagi xossalarga ega: Kompleks son z ning n -darajali ildizi deb shunday kompleks songa aytiladiki, . 1-m i s o l. Quyidagi tenglamadan x va y haqiqiy sonlarni toping: ( 5 x – 3 y ) + ( x – 2 y ) I = 6 + ( 8 – x + y ) i . Yechish. Kompleks sonlarning tenglik shartidan foydalanib, sistemani hosil qilamiz. Bu sistemadan x va y noma’lumlarni topamiz: . ■ 2-m i s o l. i ning darajalarini toping. Yechish. Ta’rifga ko’ra i 0 = 1, i 1 = i va i 2 = - 1. Shuning uchun i 3 = i 2 i = - i, i 4 = i 3 i = 1, i 5 = i 4 × i = i . Umuman olganda: i 4n = 1, i 4n+1 = i , i 4n+2 = - 1, i 4n+3 = - i , n Î N . ■ 3-m i s o l. Darajaga ko’taring: (1+ i ) 20 , (1- i ) 21 . Yechish. Bu masalani Nyuton binomi formulasidan foydalanib hal qilsa bo’ladi, lekin uni quyidagicha yozish qulayroq: (1+ i ) 2 = 2 i , (1- i ) 2 = - 2 i . U holda ■ Kompleks koeffisiyentli istagan kvadrat tenglamani yechish uchun, avvalo kompleks sonning kvadrat ildizini topa olish kerak. Ta’rifga ko’ra x + yi son a + bi sonning kvadrat ildizi bo’lishi: ( x + yi ) 2 = a + bi (*) tenglikning bajarilishiga teng kuchli. (*) tenglik quyidagi formulalar yordamida topiladigan ikkita har xil yechimlarga ega bo’ladi: , bu yerda radikal arifmetik ildizni bildiradi, agar b > 0 bo’lsa, x va y larning ishoralari bir xil qilib, b < 0 bo’lganda esa har xil qilib tanlanadi. 4-m i s o l. ildizning qiymatlari 5 - i va - 5 + i bo’ladi.■ 4
Kvadrat ildizni to’g’ridan to’g’ri topish ham mumkin. 5-m i s o l. Ildizdan chiqaring: Yechish. bo’lsin. Ildizning ta’rifiga ko’ra ( x + yi ) 2 = 5 + 12 i yoki ( x 2 - y 2 ) + 2 x y i = 5 + 12 i , bundan sistemani hosil qilamiz. Bu sistemadagi ikala tenglikni kvadratga ko’tarib va ularni qo’shib, ( x 2 + y 2 ) 2 = 25 + 144 va x 2 + y 2 = 13 larni hosil qilamiz. U holda sistemadan x va y noma’lumlarni topamiz: x = ± 3, y = ± 2. Oldingi sistemaning ikkinchi tenglamasidan x va y larning bir xil ishorali bo’lishi kelib chiqadi. Shuning uchun x 1 = 3, y 1 = 2; x 2 =-3, y 2 =-2. Shunday qilib, ildiz ikkita 3 + 2 i va - 3 - 2 i qiymatlarga ega.■ Endi kompleks sonning kvadrat ildizini topishni bilgan holda aynan maktab matematika kursidekdagi kompleks koeffisiyentli ax 2 + bx + c = 0 tenglamaning ildizlari formula yordamida topilishini ko’rsatish mumkin. 6-m i s o l. (3 - i ) x 2 - 2(2 - 3 i ) x - 4 i = 0 kvadrat tenglamaning ildizlari x 1 = 0,4 - 0,8 i va x 2 = 0,2 - 1,4 i sonlardan iborat. ■ 7-m i s o l. Sistemani yeching: . Yechish. Sistemadagi birinchi tenglamaning ikkala tomonini (1 - i ) ga, ikkinchi tenglamaning ikkala tomonini esa (1 + i ) ga ko’paytirib ni hosil qilamiz. Bu tenglamalarni qo’shib, 4 z 1 = 4 i ga kelamiz. Bundan z 1 = i . Birinchi tenglamadan ikkalasini ayirib - 4 z 2 i = 4 - 4 i ni hosil qilamiz. Bundan .■ 8-m i s o l. a ning qanday haqiqiy qiymatlarida 4 i 4 - 3ai 3 + (2 - a ) i - 5 + a son haqiqiy bo’ladi? Yechish. i 4 = 1, i 3 = - i bo’lganligi sababli . 5