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Relacion de ejercicios numeros complejos, Ejercicios de Métodos Matemáticos

Asignatura: metodos matematicos I, Profesor: , Carrera: Física, Universidad: UGR

Tipo: Ejercicios

2016/2017

Subido el 08/10/2017

safaa98
safaa98 🇪🇸

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Ejercicios ´Tema 1: Números complejos y topología en el campo complejo.
Lección 1.1: Los números complejos.
1. Calcúlese las partes real e imaginaria de los números:
2
13i; (1 + i3)6;(1 + i
1i)5
;.
2. Resuélvanse las siguientes ecuaciones entre números complejos:
a) |z| z= 1 + 2i; b) |z|+z= 2 + i.
3. Calcúlense los números complejos z, tales que 1+z
1z,es:
(a) Un número real; (b) Un número imaginario puro.
4. Estúdiese para cada una de las igualdades siguientes si hay algún número complejo
zCcon |z|= 1 que la verifica:
(a) |z3+z2+ 1|= 3 ; (b) |z42zi|= 4 ; (c) |z6+z3+ 2|= 4 + |4 + 4z2|.
5. Sea z=x+iy C, demuéstrese que
arg(z) =
arctg(y
x)si x > 0,
π
2si x= 0, y > 0
π
2si x= 0, y < 0
arctg(y
x) + πsi x < 0, y 0
arctg(y
x)πsi x < 0, y < 0.
6. Calcúlese el argumento principal del producto y del cociente de dos números
complejos, conocidos sus propios argumentos principales.
7. Calcúlese el argumento principal de 3+ i,2+2iy de (3+i)(2 +2i).
8. Calcúlense las raíces cúbicas de 223i.
9. Simplifiquénse las expresiones:
a)1 + cos φ+ cos 2φ+· ·· + cos ;
b)sen φ+ sen 2φ+· · · + sen ,
donde φRynN.
Sugerencia: Si llamamos Aa la primera suma y Ba la segunda, calcúlese A+iB
haciendo uso de la fórmula de De Moivre.
10. Encuéntrese los vértices de un polígono regular de nlados si su centro se encuentra
en el punto z= 0 y uno de sus vértices z1es conocido.
11. Si notamos por za la única raíz cuadrada, w, de ztal que Rew > 0o bien
Rew = 0 eI m(w)>0, estúdiense las igualdades
a)αβ =αβ;b)α2=α,
donde αyβson números complejos.
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Ejercicios ´Tema 1: Números complejos y topología en el campo complejo.

Lección 1.1: Los números complejos.

  1. Calcúlese las partes real e imaginaria de los números:

1 − 3 i

; (1 + i

6 ;

1 + i

1 − i

  1. Resuélvanse las siguientes ecuaciones entre números complejos:

a) |z| − z = 1 + 2i ; b) |z| + z = 2 + i.

  1. Calcúlense los números complejos z, tales que 1+z 1 −z ,^ es: (a) Un número real; (b) Un número imaginario puro.
  2. Estúdiese para cada una de las igualdades siguientes si hay algún número complejo z ∈ C con |z| = 1 que la verifica:

(a) |z^3 + z^2 + 1| = 3 ; (b) |z^4 − 2 z − i| = 4 ; (c) |z^6 + z^3 + 2| = 4 + |4 + 4z^2 |.

  1. Sea z = x + iy ∈ C∗, demuéstrese que

arg(z) =

arctg( y x )^ si^ x >^0 , π 2 si^ x^ = 0, y >^0 − π 2 si^ x^ = 0, y <^0 arctg( y x ) +^ π^ si^ x <^0 , y^ ≥^0 arctg( y x )^ −^ π^ si^ x <^0 , y <^0.

  1. Calcúlese el argumento principal del producto y del cociente de dos números complejos, conocidos sus propios argumentos principales.
  2. Calcúlese el argumento principal de

3+i, −

2 i y de (

3+i)(−

2 i).

  1. Calcúlense las raíces cúbicas de − 2 − 2

3 i.

  1. Simplifiquénse las expresiones:

a) 1 + cos φ + cos 2φ + · · · + cos nφ;

b) sen φ + sen 2φ + · · · + sen nφ,

donde φ ∈ R y n ∈ N.

Sugerencia: Si llamamos A a la primera suma y B a la segunda, calcúlese A + iB haciendo uso de la fórmula de De Moivre.

  1. Encuéntrese los vértices de un polígono regular de n lados si su centro se encuentra en el punto z = 0 y uno de sus vértices z 1 es conocido.
  2. Si notamos por

z a la única raíz cuadrada, w, de z tal que Rew > 0 o bien Rew = 0 e Im(w) > 0 , estúdiense las igualdades

a)

αβ =

α

β; b)

α^2 = α,

donde α y β son números complejos.

  1. Obténgase tg(3θ) en función de tg(θ) usando la ley de De Moivre.
  2. Resuélvase la ecuación cuadrática az 2
    • bz + c = 0, donde a, b, c, son números complejos conocidos y a ̸= 0.
  3. Pruébese que si |z| < 1 entonces la sucesión {z n } converge a cero.
  4. Sea {zn} una sucesión de números complejos no nulos y para cada n ∈ N sea

θn ∈ Arg(zn). Supongamos que {θn} converge a un número θ y {|zn|} converge a un número ρ. Justifíquese que {zn} converge a z = ρ(cos(θ) + i sen(θ)).

  1. Dado z ∈ C, pruébese que

l´ım n→∞

z

n

)n = ez^.

Sugerencia: Hagase uso del ejercicio anterior y la fórmula de De Moivre.

  1. Calcúlense todas las soluciones de las siguientes ecuaciones:

a) z 4 = 1 + i, (z + 3i) 4 = 1

b) z 2 = z, z = 2 z ,^ z

39

1+

√ √^3 i 3 −i

  1. Dados dos números complejos α y β, calcúlese el mínimo valor para z ∈ C de la

cantidad |z − α|^2 + |z − β|^2.

Sugerencia: La igualdad del paralelogramo puede ser útil.

  1. Resuélvase la ecuación (1 − z)n^ = zn, para todo n ∈ N.
  2. Resuélvase la ecuación (z − 1)n^ = (z + 1)n, donde z ∈ C y n ∈ N, n ≥ 2.
  3. Estúdiese la validez de la siguiente desigualdad: |z − w| ≤ | 1 − zw|

donde z, w son números complejos. Estúdiese también cuándo se da la igualdad.

  1. Demuéstrese que la suma de las raíces n-ésimas distintas de un número complejo

es cero.

  1. Demuéstrese que para todo n ∈ N y para todo z 1 , z 2 , · · · , zn ∈ C, se tiene que

Im(z 1 z 2 · · · zn) =

∑^ n

k=

z 1 , · · · , zk− 1 Im(zk)zk+1 · · · zn.

  1. Exprésese la función f (x, y) = 2x + y + i(x^2 + y^2 ) como un polinomio en z = x + iy

y su conjugado.

  1. Descríbanse el interior, los puntos de acumulación y la frontera de los siguien-

tes conjuntos y díganse cuáles son abiertos (respectivamente cerrados, acotados, compactos o dominios).

a) A 1 = {(x, y) ∈ C; x

2 a^2 +^

y^2 b^2 ≤^1 }^ (0^ < a < b^ ∈^ R)

b) A 2 = {(x, y) ∈ C; x

2 a^2

y^2 b^2 < 1 } (0 < a < b ∈ R.

c) A 3 = { 1 m +^

i n ∈^ C;^ n, m^ ∈^ N}.^ (r^ ∈^ R).^ A^4 =^ {e

i πn (^) ; n ∈ N}.