Clase 11 Soluciones RD Sharma – Capítulo 13 Números complejos – Ejercicio 13.1

Pregunta 1: Evalúa lo siguiente:

(yo) yo 457

(ii) yo 528

(iii) 1/i 58

(iv) i 37 + 1/i 67

(v) [i 41 + 1/i 257 ] 9

(vi) (i 77 + i 70 + i 87 + i 414 ) 3

(vii) yo 30 + yo 40 + yo 60

(viii) yo 49 + yo 68 + yo 89 + yo 110

Solución:

Sabemos que i = √-1

yo 2 = -1

yo 3 = -yo

yo 4 = 1

(yo) yo 457

Para encontrar i n ,

Como n es mayor que 4, dividimos 457 entre 4, obtenemos

Al dividir 457 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 114 y el resto (q) como 1

Por lo tanto, sustituyendo el valor de p y q en la ecuación i n = i 4p+q obtenemos.

yo 457 = yo 4(114) + 1

yo 457 = yo 4(114) × yo

i 457 = (1) 114 × i [Como i 4 = 1, entonces 1 114 = 1]

yo 457 = yo 

(ii) yo 528

Para encontrar i n ,

Como n es mayor que 4, dividimos 528 entre 4, obtenemos

Al dividir 528 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 132 y el resto (q) como 0

Por lo tanto, sustituyendo el valor de p y q en la ecuación i n = i 4p+q obtenemos.

yo 528 = yo 4(132)

i 528 = (1) 132    [Como i 4 = 1, por lo tanto 1 132 = 1]

yo 528 = 1 

(iii) 1/ i 58

Para encontrar i n ,

Como n es mayor que 4, dividimos 58 entre 4, obtenemos

Al dividir 58 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 14 y el resto (q) como 2

Por lo tanto, sustituyendo el valor de p y q en la ecuación i n = i4p+q obtenemos.

1/ yo 58 = 1/ yo 4(14) + 2

1/ i 58 = 1/ i 4(14) × i     [Como i 4 = 1, entonces 1 14 = 1]  

1/ i 58 = 1/ i 2 [ya que i 2 = -1]

1/ yo 58 = 1/-1

1/ yo 58 = -1

(iv) i 37 + 1/i 67

Para encontrar i n ,

Como n es mayor que 4, dividimos 37 y 67 entre 4, obtenemos

Al dividir 37 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 9 y el resto (q) como 1

Al dividir 67 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 16 y el resto (q) como 3

Por lo tanto, sustituyendo el valor de p y q en la ecuación i n = i 4p+q obtenemos.

i 37 + 1/i 67 = i 4(9)+1 + 1/ i 4(16)+3

 = yo 4(9) ×i + 1/ yo 4(16) ×i 3

= i + 1/i 3      [Como, i 4 = 1]

Multiplicando numerador y denominador por i, obtenemos

= yo + yo/yo 4

= yo + yo

37 + 1/67 = 2i

(v) [i 41 + 1/i 257 ] 9

Para encontrar i n ,

Como n es mayor que 4, dividimos 41 y 257 entre 4, obtenemos

Al dividir por 4 obtenemos el cociente (p) como 10 y el resto (q) como 1

Al dividir 257 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 64 y el resto (q) como 1 

Por lo tanto, sustituyendo el valor de p y q en la ecuación i n = i 4p+q obtenemos,

[i 41 + 1/i 257 ] = [i 4(10)+1 + 1/ i 4(64)+1 ] 9

 = [ yo 4(10) ×i + 1/ yo 4(64) ×i ] 9

= [i + 1/i] 9 [Como, i 4 = 1 y 1/i = -1]

= [yo – yo] 9

= 0

(vi) (i 77 + i 70 + i 87 + i 414 ) 3

Para encontrar i n ,

Como n es mayor que 4, dividimos 77, 70, 87 y 414 entre 4, obtenemos

Al dividir 77 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 19 y el resto (q) como 1.

Al dividir 70 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 17 y el resto (q) como 2.

Al dividir 87 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 21 y el resto (q) como 3.

Al dividir 414 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 103 y el resto (q) como 2.

Por lo tanto, sustituyendo el valor de p y q en la ecuación i n = i 4p+q obtenemos,

(i 77 + i 70 + i 87 + i 414 ) 3 = (i 4(17)+ 1 + i 4(21) + 2 + i 4(21) + 3 + i 4(103) + 2 ) 3

= (yo 4(17) × yo + yo 4(21) × yo 2 + yo 4(21) × yo 3 + yo 4(103) × yo 2 ) 3      [Como, yo 4 = 1 ]

= (yo + yo 2 + yo 3 + yo 2 ) 3 [Como, yo 3 = – yo, yo 2 = – 1]

= (yo + (– 1) + (– yo) + (– 1)) 3

= (– 2) 3

= – 8

(vii) yo 30 + yo 40 + yo 60

Para encontrar i n ,

Como n es mayor que 4, dividimos 30, 40 y 60 entre 4, obtenemos

Al dividir 30 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 7 y el resto (q) como 2.

Al dividir 40 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 10 y el resto (q) como 0.

Al dividir 60 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 15 y el resto (q) como 0.

Por lo tanto, sustituyendo el valor de p y q en la ecuación i n = i 4p+q obtenemos,

yo 30 + yo 40 + yo 60 = yo 4(7) + 2 + yo 4(10) + yo 4(15)

= yo 4(7) × yo 2 + yo 4(10) + yo 4(15)

= i 2 + 1 10 + 1 15       [Como, i 4 = 1 y i 2 = -1]

= – 1 + 1 + 1

= 1

(viii) yo 49 + yo 68 + yo 89 + yo 110

Para encontrar i n ,

Como n es mayor que 4, dividimos 49, 68, 89 y 110 entre 4, obtenemos

Al dividir 49 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 12 y el resto (q) como 1.

Al dividir 68 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 17 y el resto (q) como 0.

Al dividir 89 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 22 y el resto (q) como 1.

Al dividir 110 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 27 y el resto (q) como 2.

Por lo tanto, sustituyendo el valor de p y q en la ecuación i n = i 4p+q obtenemos,

yo 49 + yo 68 + yo 89 + yo 110 = yo 4(12) + 1 + yo 4(17) + yo 4(22) + 1 + yo 4(27) + 2

= yo 4(12) × yo + yo 4(17) + yo 4(22) × yo + yo 4(27) × yo 2

= yo + 1 + yo – 1 [Como, i4 = 1]

= 2i

Pregunta 2: ¿Demuestra que 1 + i 10 + i 20 + i 30 es un número real?

Solución:

Dado: 1 + i 10 + i 20 + i 30 

Para encontrar i n ,

Como n es mayor que 4, dividimos 10, 20 y 30 entre 4, obtenemos

Al dividir 10 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 2 y el resto (q) como 2.

Al dividir 20 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 5 y el resto (q) como 0.

Al dividir 30 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 7 y el resto (q) como 2.

Por lo tanto, sustituyendo el valor de p y q en la ecuación i n = i 4p+q obtenemos,

1 + yo 10 + yo 20 + yo 30 = 1 + yo 4(2) + 2 + yo 4(5) + yo 4(7) + 2 

= 1 + yo 4(2) × yo 2 + yo 4(5) + yo 4(7) × yo 2

= 1 – 1 + 1 – 1 [Como, yo 4 = 1, yo 2 = – 1]

= 0

Por lo tanto, 1 + i 10 + i 20 + i 30 = 0, y 0 es un número real.

Pregunta 3: Encuentra los valores de las siguientes expresiones:

(i) yo 49 + yo 68 + yo 89 + yo 110

(ii) yo 30 + yo 80 + yo 120

(iii) yo + yo 2 + yo 3 + yo 4

(iv) yo 5 + yo 10 + yo 15

(v) [i 592 + i 590 + i 588 + i 586 + i 584 ]/[i 582 + i 580 + i 578 + i 576 + i 574 ]

(vi) 1 + yo 2 + yo 4 + yo 6 + yo 8 + … + yo 20

(vii) (1 + i) 6 + (1 – i) 3

Solución:

(i) yo 49 + yo 68 + yo 89 + yo 110

Para encontrar i n ,

Como n es mayor que 4, dividimos 49, 68, 89 y 110 entre 4, obtenemos

Al dividir 49 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 12 y el resto (q) como 1.

Al dividir 68 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 17 y el resto (q) como 0

Al dividir 89 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 22 y el resto (q) como 1.

Al dividir 110 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 27 y el resto (q) como 2.

Por lo tanto, sustituyendo el valor de p y q en la ecuación i n = i 4p+q obtenemos,

yo 49 + yo 68 + yo 89 + yo 110 = yo 4(12) + 1 + yo 4(17) + yo 4(22) + 1 + yo 4(27) + 2

= yo 4(12) × yo + yo 4(17) + yo 4(22) × yo + yo 4(27) × yo 2

= yo + 1 + yo – 1 [Como, i4 = 1]

= 2i

Por lo tanto, i 49 + i 68 + i 89 + i 110 = 2i

(ii) yo 30 + yo 80 + yo 120

Para encontrar i n ,

Como n es mayor que 4, dividimos 30, 80 y 120 entre 4, obtenemos

Al dividir 30 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 7 y el resto (q) como 2.

Al dividir 80 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 20 y el resto (q) como 0.

Al dividir 120 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 30 y el resto (q) como 0.

Por lo tanto, sustituyendo el valor de p y q en la ecuación i n = i 4p+q obtenemos,

i 30 + i 80 + i 120 = i4(7) + 2 + i4(20) + i4(30)

= yo 4(7) × yo 2 + yo 4(20) + yo 4(30)

= – 1 + 1 + 1 [Como, yo 4 = 1, yo 2 = – 1]

= 1

Por lo tanto, i 30 + i 80 + i 120 = 1

(iii) yo + yo 2 + yo 3 + yo 4

yo + yo 2 + yo 3 + yo 4 = yo + yo 2 + yo 2+1 + yo 4

= yo + yo 2 + yo 2 ×i + i4

= yo – 1 + (– 1) × yo + 1 [Como yo 4 = 1, yo 2 = – 1]

= yo – 1 – yo + 1

= 0

Por lo tanto, yo + yo 2 + yo 3 + yo 4 = 0

(iv) yo 5 + yo 10 + yo 15

Para encontrar i n ,

Como n es mayor que 4, dividimos 5, 10 y 10 por 4, obtenemos

Al dividir 5 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 1 y el resto (q) como 1.

Al dividir 10 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 2 y el resto (q) como 1.

Al dividir 15 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 3 y el resto (q) como 3.

Por lo tanto, sustituyendo el valor de p y q en la ecuación i n = i 4p+q obtenemos,

yo 5 + yo 10 + yo 15 = yo 4(1) + 1 + yo 4(2) + 2 + yo 4(3) + 3

= yo 4 ×i + yo 4(2) ×i 2 + yo 4(3) ×i 3

= i 4 ×i + i 4(2) ×i 2 + i 4(3) ×i 2 ×i [Como, i 4 = 1, i 2 = – 1]

= 1×i + 1 × (– 1) + 1 × (– 1)×i

= yo – 1 – yo

= – 1

Por lo tanto, i 5 + i 10 + i 15 = -1

(v) [i 592 + i 590 + i 588 + i 586 + i 584 ] / [i 582 + i 580 + i 578 + i 576 + i 574 ]

[i 592 + i 590 + i 588 + i 586 + i 584 ] / [i 582 + i 580 + i 578 + i 576 + i 574 ]

= [i 10 (i 582 + i 580 + i 578 + i 576 + i 574 ) / (i 582 + i 580 + i 578 + i 576 + i 574 )] [Tomando i 10 como común del numerador]

= yo 10

Para encontrar i n ,

Como n es mayor que 4, entonces 

Al dividir 10 entre 4 obtenemos el cociente (p) como 2 y el resto (q) como 2.

Por lo tanto, sustituyendo el valor de p y q en la ecuación i n = i 4p+q obtenemos,

= yo 4(2)+2

= yo 4(2) × yo 2

= -1 [Como, yo 4 = 1, yo 2 = -1]

= -1  

Por lo tanto, [i 592 + i 590 + i 588 + i 586 + i 584 ] / [i 582 + i 580 + i 578 + i 576 + i 574 ] = -1

(vi) 1 + yo 2 + yo 4 + yo 6 + yo 8 + … + yo 20

Cuando n es mayor que 4, entonces dividimos n por 4,

Aquí dividiremos todos los valores mayores que 4, es decir, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 y 20.

1 + yo 2 + yo 4 + yo 6 + yo 8 + … + yo 20 = 1 + yo 2 + yo 4 + yo 4+2 + yo 4+4    + … + yo 4(5)

= 1 + (– 1) + 1 + (– 1) + 1 + … + 1 [Como, i4 = 1, i2 = -1]

= 1

Por lo tanto, 1 + i 2 + i 4 + i 6 + i 8 + … + i 20 = 1

(vii) (1 + i) 6 + (1 – i) 3

(1 + i) 6 + (1 – i) 3 = [(1 + i) 2 ] 3 + (1 – i) 2 (1 – i)

= [1 + i 2 + 2i] 3 + (1 + i 2 – 2i)(1 – i) [Usando la fórmula (a+b) 2 = a 2 + b 2 + 2ab ]

= [1 – 1 + 2i] 3 + (1 – 1 – 2i)(1 – i)

= (2i) 3 + (– 2i)(1 – i)

= 8i 3 + (– 2i) + 2i 2

= – 8i – 2i – 2 [Como, i 3 = – i, i 2 = – 1]

= – 10i – 2

= – 2 – 10i

Por lo tanto (1 + i) 6 + (1 – i) 3 = – 2 – 10i

Publicación traducida automáticamente

Artículo escrito por Mandeep_Sheoran y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA

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