Enunciado
Física - Alaor Chaves- Ed: 1º - Capítulo 13.Exercícios e Problemas - Ex. 14
13.14P* A) Mostre que as raízes enésimas da unidade são . B) Mostre que em um gráfico no plano complexo , os pontos formas os vértices de um polígono de lados inscritos no círculo de raio .
Passo 1
Belezoca de motoca galerinha, saca só, temos a representação imaginária do nosso número , tal que:
E além disso, queremos sua raiz n-ésima, do tipo:
Ou seja, queremos um número tal que:
Onde é a nossa raiz. Logo:
Passo 2
Show de bolinhas, agora que a brincadeira começa a ficar divertida. Se liga, um número complexo também pode ser expresso da forma polar, tal que:
Da mesma maneira para , mas com outros parâmetros, temos:
Onde e são os respectivos módulos de cada número imaginário. Logo, nossa igualdade será:
Passo 3
Mas calma lá jovem mancebo, porque o bizu master aqui, é a gente aplicar a Fórmula de De Moivre, que nos diz que, para parâmetros unitários a seguinte igualdade é satisfeita:
E se a gente substituir na equação, obtemos que:
Logo:
Então pela semelhança de números imaginários, chegamos nas igualdades:
Portanto:
Onde representa o número de voltas que o ângulo pode dar para um dado , tal que . Sabendo disso, podemos voltar na nossa igualdade e substituir os termos, tal que:
Portanto a raiz n-ésima de um número complexo é dada pela expressão:
Onde é nosso conhecidíssimo ângulo expresso pela relação:
Dado o número complexo .
Passo 4
Show, descobrimos então como encontrar a raiz n-ésima de qualquer número expresso como:
MAAASSS, o enunciado quer a gente faça isso para o número .
Mas se liga só, no número imáginario, representamos a parte imaginária e a parte real , no caso do número temos somente a parte real, tal que:
De forma que e . Belezoca, então o módulo desse número será:
Dessa maneira, podemos expressar as raízes como:
Além disso, vamos ter que o ângulo será:
Portanto as raízes de serão da forma:
Passo 5
Iradoso, só que agora podemos lembrar da representação de Euler para um número imaginário que diz que:
E como vimos, o módulo da nossa unidade é , . E além disso, nosso ângulo é dadao por:
Logo, podemos reescrever nossa representação como:
Resposta
- Demonstração