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的幅角,所以方程有五個解。
示例
對於 (x^5 = 6),模 (r) 的 (5) 次根是 (\\sqrt{6}),而幅角是從 (0) 到 (\\frac{8\\pi}{5}),以 (\\frac{2\\pi}{5}) 的間隔分佈。這些不同的幅角產生五個不同的複數解,包括一個實數解(當 (k = 0) 時)和四個複數解。
結論
每個複數 (n) 次方程都會產生 (n) 個複數解,這是代數基本定理和複數的性質共同作用的結果。對於 (x^5 \\pm 6 = 0),這表示有五個解,它們在複平面上均勻分佈成一個正五邊形。
最後實驗驗證一下哈,就是一個大腦粗礦的龍族肌肉男設定的簡單解:
解出 (x^5 \\pm 6 = 0) 方程的五個複數解,需要利用複數的極座標表示和複數的根的性質。這裡我將針對 (x^5 - 6 = 0) 展示如何找到所有五個複數解,(x^5 + 6 = 0) 的情況非常類似。
解 (x^5 - 6 = 0)
給定方程 (x^5 = 6),首先將6表示為複數的極座標形式,即 (6 = 6 \\cdot e^{i0})(這裡考慮到6的復角為0,因為6是正實數)。
由於任何複數 (z = r \\cdot e^{iθ}) 的 (n) 次根有 (n) 個值,這些值均勻分佈在以原點為圓心,半徑是 (r^{\\frac{1}{n}}) 的圓上,且對應的復角以 (\\frac{2\\pi k}{n}) 的間隔分佈,其中 (k = 0, 1, 2, ..., n-1)。
步驟分解
確定 (r) 的 (n) 次根: 對於 (x^5 = 6),我們有 (r = 6) 和 (n = 5),所以 (r^{\\frac{1}{5}} = \\sqrt{6})。
確定復角: 復角 (\\theta) 為 (0),所以每個根的復角為 (\\theta + \\frac{2\\pi k}{n})。
計算根: 根據 (k = 0, 1, 2, 3, 4),我們有:
(k = 0),(\\theta = 0), 則 (x_0 = \\sqrt{6} \\cdot e^{i0})
(k = 1),(\\theta = \\frac{2\\pi}{5}), 則 (x_1 = \\sqrt{6} \\cdot e^{i\\frac{2\\pi}{5}})
(k = 2),(\\theta = \\frac{4\\pi}{5}), 則 (x_2 = \\sqrt{6} \\cdot e^{i\\frac{4\\pi}{5}})
(k = 3),(\\theta = \\frac{6\\pi}{5}), 則 (x_3 = \\sqrt{6} \\cdot e^{i\\frac{6\\pi}{5}})
(k = 4),(\\theta = \\frac{8\\pi}{5}), 則 (x_4 = \\sqrt{6} \\cdot e^{i\\frac{8\\pi}{5}})
結果
這五個根 (x_0, x_1, x_2, x_3, x_4) 就是 (x^5 - 6 = 0) 的所有解,其中 (x_0) 是實數解,其餘四個是複數解。這些解在複平面上均勻分佈在一個以原點為中心,半徑為 (\\sqrt{6}) 的圓上,每個解之間的角度差為 (\\frac{2\\pi}{5})。
對於 (x^5 + 6 = 0)
處理 (x^5 + 6 = 0) 的情況非常類似,只是現在 (r = -6),這意味著複數的極座標表示中,復角將從 (\\pi) 開始。這樣得到的根同樣有五個,但它們將分佈在複平面上不同位置,對應 (r = \\sqrt{6}) 和 (\\theta = \\pi + \\frac{2\\pi k}{5}) 的複數
不過這裡還牽扯到另外一門技術,古重差法,光學也被龍族利用了,要等中午正午陽光照射進來的光影投射位置來定五角星芒陣的半徑r,才可以有效的確定