Если решить уравнение ,
относительно
для всех
значений
, мы получим совокупность
различных зависимостей (функций)
. В этом случае говорят, что функция
является многозначной (
- значной) функцией комплексной
переменной
, при этом различные однозначные функции
называют ветвями функции
. В ходе решения задач всегда необходимо
конкретизировать о какой именно ветви многозначной функции идет речь, иными
словами - в каком именно диапазоне (кратности
) находится
аргумент независимой переменной.
Существуют функции с бесконечным числом ветвей. Например:
,
.
(17)
Степенная функция с иррациональным показателем степени также имеет бесконечное число ветвей. Действительно:
,
. (18)
Поскольку , то ни при каком
произведение
.
Пример 8: Найти все значения для .
,
Для возведения комплексного числа в комплексную степень
нужно представить основание степени в
показательной форме
, а показатель степени – в
алгебраической форме
, тогда
(19)
Мы видим, что неоднозначность
аргумента в общем случае приводит к неоднозначности
как модуля, так и фазы функции
.
Пример 9: Найти все значения для .
Этот результат можно получить непосредственно из (19), подставив
Пример 10: Найти все значения для .
Поскольку
,
непосредственно из (19) получаем:
Пример 11: Вычислить .
5. Алгебраические уравнения
Определение 1: Многочленом (полиномом) степени с комплексными коэффициентами
называют функцию вида:
(20)
коэффициент носит название свободного
члена.
Определение 2: Алгебраическим уравнением степени называют
уравнение вида:
(21)
Определение 3: Решением (корнем) уравнения называется
число
(в общем случае комплексное), такое что
.
Алгебраическое уравнение первой
степени (линейное уравнение) имеет единственное
очевидное решение:
.
Алгебраическое уравнение второй
степени (квадратное уравнение) всегда
имеет два корня:
,
(22)
.
В том случае, если коэффициенты квадратного уравнения вещественны, корни квадратного уравнения
вещественны при
и
комплексно сопряжены
при
. При
корни квадратного уравнения совпадают
.
Теорема 1 (Основная теорема алгебры): Всякое
алгебраическое уравнение степени имеет
корней, некоторые из которых могут
совпадать.
Иными словами, любой полином может быть представлен в виде:
причем
. (23)
Число называют кратностью
корня
. Корень кратности
называют
простым.
Следует отметить, что при формулы,
выражающие корни алгебраического уравнения через его коэффициенты (аналогичные
(22)) либо весьма громоздки и неудобны для использования (при
, либо вообще не получены для всех
коэффициентов (при
). Тем не менее, в ряде случаев
достаточно просто найти все корни или некоторые из корней алгебраического
уравнения с
используя один из следующих способов:
Первый способ - понижение степени уравнения.
Если алгебраическое уравнение содержит только степени,
кратные натуральному числу :
, то путем замены переменной
степень
уравнения может быть понижена в
раз.
Пример 1: Решить уравнение .
Поскольку , исходное уравнение
имеет двукратный корень
. Для нахождения
оставшихся шести корней рассмотрим уравнение
.
Сделав замену переменной
, получаем
. По формуле (22) находим
, откуда
(см. пример 7, §5),
Второй способ решения алгебраических уравнений с основывается на непосредственном
использовании следующей теоремы.
Теорема 2: Если алгебраическое уравнение с целыми коэффициентами имеет целый корень
,
то он является делителем свободного члена:
.
Действительно, .
Пример 2: Решить уравнение .
Делителями свободного члена являются
целые числа
. Проверка показывает, что
и
являются
корнями уравнения (
- не
являются), следовательно, исходное алгебраическое уравнение можно представить в
виде
.
Для нахождения коэффициентов поделим
исходное выражение «в столбик» на
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.