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Lösung 3.3:1e

Aus Online Mathematik Brückenkurs 2

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Wir rechnen in Polarform, da es dann einfacher ist, hohe Potenzen zu berechnen.
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Zuerst bringen wir <math>1+i\sqrt{3}</math>, <math>1-i</math> und <math>\sqrt{3}-i</math> in Polarform.
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Also ist
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{{Abgesetzte Formel||<math>\begin{align}
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1+i\sqrt{3} &= 2\Bigl(\cos\frac{\pi}{3} + i\sin\frac{\pi}{3}\Bigr)\,\\[5pt]
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1-i &= \sqrt{2}\Bigl(\cos\Bigl(-\frac{\pi}{4}\Bigr) + i\sin\Bigl(-\frac{\pi}{4}\Bigr)\Bigr)\,\\[5pt]
 +
\sqrt{3}-i &= 2\Bigl(\cos\Bigl(-\frac{\pi}{6}\Bigr) + i\sin\Bigl(-\frac{\pi}{6}\Bigr)\Bigr)\,\textrm{.}
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\end{align}</math>}}
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Mit den Moivreschen Satz erhalten wir
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{{Abgesetzte Formel||<math>\begin{align}
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\frac{\bigl(1+i\sqrt{3}\,\bigr)(1-i)^8}{\bigl(\sqrt{3}-i\bigr)^9}
 +
&= \frac{2\Bigl(\cos\dfrac{\pi}{3} + i\sin\dfrac{\pi}{3}\Bigr)\Bigl(\sqrt{2}\Bigl(\cos\Bigl(-\dfrac{\pi}{4}\Bigr) + i\sin\Bigl(-\dfrac{\pi}{4}\Bigr)\Bigr)\Bigr)^8}{\Bigl( 2\Bigl(\cos\Bigl(-\dfrac{\pi}{6}\Bigr) + i\sin\Bigl(-\dfrac{\pi}{6}\Bigr)\Bigr)\Bigr)^9}\\[5pt]
 +
&= \frac{2\Bigl(\cos\dfrac{\pi}{3} + i\sin\dfrac{\pi}{3}\Bigr)\bigl(\sqrt{2}\,\bigr)^8\Bigl(\cos\Bigl(8\cdot\Bigl(-\dfrac{\pi}{4}\Bigr)\Bigr) + i\sin\Bigl(8\cdot\Bigl(-\dfrac{\pi}{4}\Bigr)\Bigr)\Bigr)}{2^{9}\Bigl(\cos\Bigl(9\cdot\Bigl(-\dfrac{\pi}{6}\Bigr)\Bigr) + i\sin\Bigl(9\cdot\Bigl(-\dfrac{\pi}{6}\Bigr)\Bigr)\Bigr)}\\[5pt]
 +
&= \frac{2\Bigl(\cos\dfrac{\pi}{3} + i\sin\dfrac{\pi}{3}\Bigr)\cdot 2^{(1/2)\cdot 8}\bigl(\cos (-2\pi) + i\sin (-2\pi)\bigr)}{2^9\Bigl(\cos\Bigl(-\dfrac{3\pi}{2} \Bigr) + i\sin\Bigl(-\dfrac{3\pi}{2}\Bigr)\Bigr)}\\[5pt]
 +
&= \frac{2\Bigl(\cos\dfrac{\pi}{3} + i\sin\dfrac{\pi}{3}\Bigr)\cdot 2^4( 1+i\cdot 0)}{2^9\Bigl(\cos\Bigl(-\dfrac{3\pi}{2}\Bigr) + i\sin\Bigl(-\dfrac{3\pi}{2}\Bigr)\Bigr)}\\[5pt]
 +
&= \frac{2\cdot 2^4}{2^9}\Bigl(\cos\Bigl(\frac{\pi}{3}-\Bigl(-\frac{3\pi}{2}\Bigr) \Bigr) + i\sin\Bigl(\frac{\pi}{3}-\Bigl(-\frac{3\pi}{2}\Bigr)\Bigr)\Bigr)\\[5pt]
 +
&= \frac{2^5}{2^9}\Bigl(\cos\Bigl(\frac{\pi}{3}+\frac{3\pi}{2}\Bigr) + i\sin\Bigl(\frac{\pi}{3}+\frac{3\pi}{2}\Bigr)\Bigr)\\[5pt]
 +
&= \frac{1}{2^4}\Bigl(\cos\frac{11\pi}{6} + i\sin\frac{11\pi}{6}\Bigr)\\[5pt]
 +
&= \frac{1}{16}\Bigl(\cos\frac{12\pi-\pi}{6} + i\sin\frac{12\pi-\pi}{6}\Bigr)\\[5pt]
 +
&= \frac{1}{16}\Bigl(\cos\Bigl(2\pi-\frac{\pi}{6}\Bigr) + i\sin\Bigl(2\pi-\frac{\pi}{6}\Bigr)\Bigr)\\[5pt]
 +
&= \frac{1}{16}\Bigl(\cos\Bigl(-\frac{\pi}{6}\Bigr) + i\sin\Bigl(-\frac{\pi}{6}\Bigr)\Bigr)\\[5pt]
 +
&= \frac{1}{16}\Bigl(\frac{\sqrt{3}}{2}-\frac{i}{2}\Bigr)\\[5pt]
 +
&= \frac{1}{32}\bigl(\sqrt{3}-i\bigr)\,\textrm{.}
 +
\end{align}</math>}}

Aktuelle Version

Wir rechnen in Polarform, da es dann einfacher ist, hohe Potenzen zu berechnen.

Zuerst bringen wir 1+i3 , 1−i und 3−i  in Polarform.

Image:3_3_1_e.gif Image:3_3_1_e_text.gif

Also ist

1+i31−i3−i=2cos3+isin3=2cos−4+isin−4=2cos−6+isin−6.

Mit den Moivreschen Satz erhalten wir

3−i91+i3(1−i)8=2cos−6+isin−692cos3+isin32cos−4+isin−48=29cos9−6+isin9−62cos3+isin328cos8−4+isin8−4=29cos−23+isin−232cos3+isin32(12)8cos(−2)+isin(−2)=29cos−23+isin−232cos3+isin324(1+i0)=29224cos3−−23+isin3−−23=2925cos3+23+isin3+23=124cos611+isin611=116cos612−+isin612−=116cos2−6+isin2−6=116cos−6+isin−6=11623−i2=1323−i.
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