सारांश
यह पाठ सम्मिश्र संख्याओं में समीकरण को हल करता है। ध्रुवीय रूप और डी मॉयवर सूत्र से यह सिद्ध करता है कि प्रत्येक शून्येतर सम्मिश्र संख्या के ठीक वें मूल होते हैं, जिनका मापांक एक ही होता है और जिनके कोणांक एक-दूसरे से के अंतर पर होते हैं, जिससे वे मूल बिंदु पर केंद्रित एक सम बहुभुज बनाते हैं। इसके बाद यह 1 के मूलों का अध्ययन करता है: वे उनमें से किसी एक की ही घातें हैं, उनका गुणा उसी प्रकार होता है जिस प्रकार से विभाजन के शेषफल जुड़ते हैं, घातांक वाली उनकी घातों का योग या होता है, इस पर निर्भर करते हुए कि , को विभाजित करता है या नहीं, और वे बहुपद का गुणनखंडन करते हैं। यह महत्तम समापवर्तक द्वारा आद्य मूलों का अभिलक्षण करता है, जिनकी घातें सभी मूलों से होकर गुजरती हैं, और संयुग्मी मूलों को समूहित करके और का रैखिक और द्विघात गुणनखंडों में वास्तविक गुणनखंडन प्राप्त करता है, जिसके साथ का मान फिर प्रकट होता है।
अधिगम उद्देश्य
- ध्रुवीय रूप से किसी शून्येतर सम्मिश्र संख्या के वें मूल ज्ञात करना, सिद्ध करना कि वे ठीक हैं, और उनका वर्णन एक सम बहुभुज के शीर्षों के रूप में करना।
- 1 के मूलों के साथ उनमें से एक की घातों के रूप में संक्रियाएँ करना, उनकी घातों के योग परिकलित करना और बहुपद का गुणनखंडन करना।
- महत्तम समापवर्तक द्वारा निर्णय करना कि 1 के कौन-से मूल आद्य हैं, और बेज़ू सर्वसमिका से इस कसौटी को सिद्ध करना।
- संयुग्मी मूलों को समूहित करके वास्तविक संख्याओं पर बहुपदों और का गुणनखंडन करना, और 1 के मूलों को दूरियों, त्रिकोणमितीय मानों और समीकरणों के प्रश्नों पर लागू करना।
किसी सम्मिश्र संख्या के वें मूल
बीजगणित और ज्यामिति I पाठ्यक्रम के सम्मिश्र संख्याओं वाले पाठ में घनों के एक अंतर का गुणनखंडन करके समीकरण हल किया गया था, और यह बताया गया था कि किसी भी सम्मिश्र संख्या के करणी घातांक वाले मूलों के लिए ध्रुवीय रूप आवश्यक होगा। गुणनखंडन की विधि का व्यापकीकरण नहीं होता: समीकरण के लिए कोई गुणनखंड दिखाई नहीं देता। इसके विपरीत, ध्रुवीय रूप, जिसका अध्ययन सम्मिश्र संख्याओं का ध्रुवीय रूप वाले पाठ में किया गया, समीकरण को दो वास्तविक शर्तों में बदल देता है, एक मापांकों के बीच और दूसरी कोणांकों के बीच, क्योंकि डी मॉयवर सूत्र वाले पाठ में सिद्ध किए गए सूत्र से, किसी सम्मिश्र संख्या को घात तक उठाने पर उसका मापांक घात तक उठ जाता है और उसका कोणांक से गुणा हो जाता है।
मान लीजिए एक सम्मिश्र संख्या है और एक प्राकृत संख्या। कोई सम्मिश्र संख्या एक वाँ मूल ( का) है यदि । द्वितीय मूलों को वर्गमूल कहते हैं, और तृतीय मूलों को घनमूल।
एकमात्र सम्मिश्र संख्या जिसकी वीं घात है, स्वयं है, क्योंकि सम्मिश्र संख्याओं का गुणनफल तभी शून्य होता है जब उसका कोई गुणनखंड शून्य हो; अतः रोचक स्थिति है। तब को ध्रुवीय रूप में लिखा जाता है, , जहाँ है और उसके कोणांकों में से कोई एक है। प्रतीक का वही अर्थ बना रहता है जो पाठ्यक्रम I के परिमेय घातांक वाली घातों और करणियों वाले पाठ में है: यह धनात्मक वास्तविक संख्या का मुख्य मूल दर्शाता है, अर्थात् वह एकमात्र धनात्मक वास्तविक संख्या जिसकी वीं घात है। करणी चिह्न किसी ऋणेतर वास्तविक संख्या के मुख्य मूल के लिए और, उस पाठ की तरह, किसी ऋणात्मक वास्तविक संख्या के विषम करणी घातांक वाले वास्तविक मूल के लिए आरक्षित है, जैसे ; किसी अन्य सम्मिश्र संख्या पर लगाए जाने पर इसका प्रयोग केवल इस स्पष्ट चेतावनी के साथ किया जाएगा कि यह उसके मूलों में से कोई एक दर्शाता है, क्योंकि, जैसा कि अभी देखा जाएगा, उसके मूलों में से किसी को भी बाकी मूलों से अलग नहीं पहचाना जा सकता, और परिपाटी से किसी एक को चुनने पर करणियों के नियम टूट जाते हैं: यदि का वर्गमूल संख्या को कहा जाए, तो उस मूल का स्वयं से गुणनफल होगा, न कि का वर्गमूल।
अंत में, उसी पाठ में सिद्ध किए गए ध्रुवीय रूप में समता की प्रमेय का उपयोग किया जाता है: दो शून्येतर सम्मिश्र संख्याएँ बराबर हैं यदि और केवल यदि उनका मापांक एक ही है और उनके कोणांकों का अंतर का एक पूर्णांक गुणज है।
मान लीजिए एक शून्येतर सम्मिश्र संख्या है, जहाँ , और एक प्राकृत संख्या। समीकरण के ठीक अलग-अलग हल हैं, जो नीचे दी गई सम्मिश्र संख्याएँ हैं, के लिए। सभी का मापांक है, और प्रत्येक का कोणांक उससे ठीक पहले वाले हल के कोणांक से अधिक है।
हल को ध्रुवीय रूप में खोजा जाता है और तथा के ध्रुवीय रूपों को बराबर रखा जाता है। आकृति उपपत्ति का अनुसरण और के साथ करती है, जिसके घनमूलों का मापांक है।
प्रमाण
कोई हल शून्य नहीं हो सकता, क्योंकि । हम उसे ध्रुवीय रूप में लिखते हैं, जहाँ , और डी मॉयवर सूत्र से उसे घात तक उठाते हैं।
ध्रुवीय रूप में समता की प्रमेय से, समीकरण दो वास्तविक शर्तों के तुल्य है: मापांक बराबर हैं और कोणांकों का अंतर का एक पूर्णांक गुणज है।
वह धनात्मक वास्तविक संख्या जिसकी वीं घात है, अद्वितीय है, अर्थात् मुख्य मूल, और कोणांक पूर्णांक से निर्धारित होता है। विलोमतः, उस मापांक और उस कोणांक वाली प्रत्येक सम्मिश्र संख्या हल है, क्योंकि वह दोनों शर्तें पूरी करती है। और के साथ, और प्राप्त होते हैं।
पूर्णांक अनंत हैं, पर हल नहीं। शेषफल सहित विभाजन से, प्रत्येक पूर्णांक को के रूप में लिखा जा सकता है, जहाँ पूर्णांक है और ; तब कोणांक , से के एक पूर्णांक गुणज जितना अधिक है, और दोनों हल एक ही हैं। आकृति में, ।
हल परस्पर अलग हैं: यदि , तो उनके कोणांकों का अंतर एक ऐसी संख्या है जो कड़ाई से और के बीच है, और जो का पूर्णांक गुणज नहीं है। अतः ठीक हल हैं। के साथ, वे , और हैं।
व्यवहार में, पहले मूल का कोणांक होता है, और उसके बाद वाला प्रत्येक मूल उससे ठीक पहले वाले मूल के कोणांक में जोड़कर प्राप्त होता है। कोणांक ( का) को किसी अन्य कोणांक, , से बदलने पर मूलों का समुच्चय नहीं बदलता, केवल उनकी क्रमसंख्या बदलती है: जो पहले था, वह अब कहलाता है। के लिए, दोनों मूलों के कोणांकों का अंतर है, इसलिए वे एक-दूसरे के योज्य प्रतिलोम हैं, ; यह वही दोहरा चिह्न है जो किसी सम्मिश्र संख्या के वर्गमूल में आता है, जिसे पाठ्यक्रम I के सम्मिश्र संख्याओं वाले पाठ में वास्तविक और काल्पनिक भागों को बराबर रखकर परिकलित किया गया था। इसके अतिरिक्त, मूलों की संख्या बहुपदों के बारे में ज्ञात तथ्यों से मेल खाती है: पाठ्यक्रम I के बहुपदों के बीजगणित वाले पाठ की अलग-अलग मूलों वाली प्रमेयिका से, जिसकी उपपत्ति सम्मिश्र संख्याओं में बिना परिवर्तन के मान्य है, बहुपद के, जिसकी घात है, से अधिक अलग-अलग मूल नहीं हो सकते; प्रमेय दिखाता है कि उसके ये सभी मूल सचमुच होते हैं।
मूलों का सम बहुभुज
मूलों का मापांक एक ही है, इसलिए वे केंद्र और त्रिज्या वाले वृत्त पर स्थित हैं, और उनके कोणांक समान अंतराल पर हैं। नीचे दिया गया प्रमेय इस विन्यास को सम्मिश्र संख्याओं के गुणनफल से व्यक्त करता है, जो ध्रुवीय रूप में मापांकों को गुणा करता है और कोणांकों को जोड़ता है, जैसा कि ध्रुवीय रूप वाले पाठ में सिद्ध किया गया।
मान लीजिए एक शून्येतर सम्मिश्र संख्या है, जहाँ , और एक प्राकृत संख्या। प्रत्येक वाँ मूल ( का) उससे ठीक पहले वाले मूल को नीचे दी गई संख्या से गुणा करके प्राप्त होता है, जो उसे मूल बिंदु के चारों ओर कोण से घुमाने के तुल्य है; मूल भुजाओं वाले एक सम बहुभुज के शीर्ष हैं, जो केंद्र और त्रिज्या वाले वृत्त में अंतर्लिखित है, और उसकी भुजा की लंबाई है।
आकृति उपपत्ति का अनुसरण के साथ करती है, जिसके घनमूल, चौथे मूल और छठे मूल त्रिज्याओं , और वाले वृत्तों पर हैं।
प्रमाण
चूँकि , गुणनफल का मापांक के मापांक के बराबर है और उसका कोणांक बढ़ जाता है: यह उसके बाद वाला मूल है। पर आगमन से, प्रत्येक मूल पहले मूल और की एक घात का गुणनफल है, ।
अतः से गुणा करना मूल बिंदु के चारों ओर कोण से घुमाना है, और यह घूर्णन दूरियों को संरक्षित रखता है, क्योंकि गुणनफल का मापांक मापांकों का गुणनफल होता है।
घूर्णन बहुभुज की प्रत्येक भुजा को उसके बाद वाली भुजा पर ले जाता है, इसलिए सभी भुजाओं की लंबाई बराबर है।
बहुभुज बंद होता है, क्योंकि : घूर्णन अंतिम शीर्ष को पहले शीर्ष पर ले जाता है। शीर्ष वृत्त पर हैं और भुजाएँ बराबर हैं। इसके अतिरिक्त, घूर्णन शीर्षों , और वाले त्रिभुज को शीर्षों , और वाले त्रिभुज पर ले जाता है और तीनों भुजाओं को संरक्षित रखता है, और कोज्या नियम से त्रिभुज का कोई कोण उसकी तीन भुजाओं से निर्धारित होता है: बहुभुज के कोण, जो उन त्रिभुजों के बीच वाले शीर्ष पर के कोण हैं, बराबर हैं, और बहुभुज सम है।
भुजा का परिकलन शीर्षों , और वाले त्रिभुज में किया जाता है। अर्ध कोण के सूत्र से, , और की ज्या धनात्मक है। के छठे मूलों के लिए भुजा का मान है, जो त्रिज्या के बराबर है, जैसा कि प्रत्येक सम षट्भुज में होता है।
के लिए बहुभुज एक व्यास में अपभ्रष्ट हो जाता है, जिसके सिरे वे दो मूल हैं जो एक-दूसरे के योज्य प्रतिलोम हैं, और के लिए केवल एक मूल है, स्वयं । मूलों के एक सम बहुभुज बनाने से स्पष्ट होता है कि उनमें से किसी को भी बाकी से अलग क्यों नहीं पहचाना जा सकता: का घूर्णन आकृति को बदले बिना उनका क्रमचय करता है।
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