Sr Examen

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z^3-27*i=0 la ecuación

El profesor se sorprenderá mucho al ver tu solución correcta😉

v

Solución numérica:

Buscar la solución numérica en el intervalo [, ]

Solución

Ha introducido [src]
 3           
z  - 27*I = 0
$$z^{3} - 27 i = 0$$
Solución detallada
Tenemos la ecuación
$$z^{3} - 27 i = 0$$
Ya que la potencia en la ecuación es igual a = 3 - no contiene número par en el numerador, entonces
la ecuación tendrá una raíz real.
Extraigamos la raíz de potencia 3 de las dos partes de la ecuación:
Obtenemos:
$$\sqrt[3]{z^{3}} = \sqrt[3]{27 i}$$
o
$$z = 3 \sqrt[3]{i}$$
Abrimos los paréntesis en el miembro derecho de la ecuación
z = 3*i^1/3

Obtenemos la respuesta: z = 3*i^(1/3)

Las demás 3 raíces son complejas.
hacemos el cambio:
$$w = z$$
entonces la ecuación será así:
$$w^{3} = 27 i$$
Cualquier número complejo se puede presentar que:
$$w = r e^{i p}$$
sustituimos en la ecuación
$$r^{3} e^{3 i p} = 27 i$$
donde
$$r = 3$$
- módulo del número complejo
Sustituyamos r:
$$e^{3 i p} = i$$
Usando la fórmula de Euler hallemos las raíces para p
$$i \sin{\left(3 p \right)} + \cos{\left(3 p \right)} = i$$
es decir
$$\cos{\left(3 p \right)} = 0$$
y
$$\sin{\left(3 p \right)} = 1$$
entonces
$$p = \frac{2 \pi N}{3} + \frac{\pi}{6}$$
donde N=0,1,2,3,...
Seleccionando los valores de N y sustituyendo p en la fórmula para w
Es decir, la solución será para w:
$$w_{1} = - 3 i$$
$$w_{2} = - \frac{3 \sqrt{3}}{2} + \frac{3 i}{2}$$
$$w_{3} = \frac{3 \sqrt{3}}{2} + \frac{3 i}{2}$$
hacemos cambio inverso
$$w = z$$
$$z = w$$

Entonces la respuesta definitiva es:
$$z_{1} = - 3 i$$
$$z_{2} = - \frac{3 \sqrt{3}}{2} + \frac{3 i}{2}$$
$$z_{3} = \frac{3 \sqrt{3}}{2} + \frac{3 i}{2}$$
Teorema de Cardano-Vieta
es ecuación cúbica reducida
$$p z^{2} + q z + v + z^{3} = 0$$
donde
$$p = \frac{b}{a}$$
$$p = 0$$
$$q = \frac{c}{a}$$
$$q = 0$$
$$v = \frac{d}{a}$$
$$v = - 27 i$$
Fórmulas de Cardano-Vieta
$$z_{1} + z_{2} + z_{3} = - p$$
$$z_{1} z_{2} + z_{1} z_{3} + z_{2} z_{3} = q$$
$$z_{1} z_{2} z_{3} = v$$
$$z_{1} + z_{2} + z_{3} = 0$$
$$z_{1} z_{2} + z_{1} z_{3} + z_{2} z_{3} = 0$$
$$z_{1} z_{2} z_{3} = - 27 i$$
Gráfica
Suma y producto de raíces [src]
suma
             ___                   ___
         3*\/ 3    3*I   3*I   3*\/ 3 
-3*I + - ------- + --- + --- + -------
            2       2     2       2   
$$\left(- 3 i + \left(- \frac{3 \sqrt{3}}{2} + \frac{3 i}{2}\right)\right) + \left(\frac{3 \sqrt{3}}{2} + \frac{3 i}{2}\right)$$
=
0
$$0$$
producto
     /      ___      \ /          ___\
     |  3*\/ 3    3*I| |3*I   3*\/ 3 |
-3*I*|- ------- + ---|*|--- + -------|
     \     2       2 / \ 2       2   /
$$- 3 i \left(- \frac{3 \sqrt{3}}{2} + \frac{3 i}{2}\right) \left(\frac{3 \sqrt{3}}{2} + \frac{3 i}{2}\right)$$
=
27*I
$$27 i$$
27*i
Respuesta rápida [src]
z1 = -3*I
$$z_{1} = - 3 i$$
           ___      
       3*\/ 3    3*I
z2 = - ------- + ---
          2       2 
$$z_{2} = - \frac{3 \sqrt{3}}{2} + \frac{3 i}{2}$$
               ___
     3*I   3*\/ 3 
z3 = --- + -------
      2       2   
$$z_{3} = \frac{3 \sqrt{3}}{2} + \frac{3 i}{2}$$
z3 = 3*sqrt(3)/2 + 3*i/2
Respuesta numérica [src]
z1 = -2.59807621135332 + 1.5*i
z2 = -3.0*i
z3 = 2.59807621135332 + 1.5*i
z3 = 2.59807621135332 + 1.5*i