Калькулятор корня из комплексного числа

Примеры ввода выражений
  • Дроби: 3/7 или -3/7
  • Квадратный корень: sqrt(3), sqrt(4.5), sqrt(1/2)
  • Степень: 4^2 или (1/2)^2
  • Скобки: (1/2)/4
  • Число π: записывается как pi, например, 2pi, pi/2, 3pi/2, sqrt(pi/3)
Форма комплексного числа:
$$z =$$
$$+$$ $$i$$
Степень корня
Найти:
Результат в виде десятичной дроби
Показать пошаговое решение
Ответ$$z_{1} = $$$$$$$$\sqrt{2} \cdot \left( \cos{\frac{\pi}{6}} + i \sin{\frac{\pi}{6}}\right)$$$$$$
$$z_{2} = $$$$$$$$\sqrt{2} \cdot \left( \cos{\frac{7}{6}\pi} + i \sin{\frac{7}{6}\pi}\right)$$$$$$
РешениеПредставим комплексное число в тригонометрической форме.

$$a + bi = \lvert z \rvert(cos(φ) + i sin(φ))$$, где
$$\lvert z \rvert\text{ - модуль комплексного числа}$$
$$φ \text{ - аргумент комплексного числа}$$
$$cos, sin\text{ - косинус и синус}$$
$$i\text{ - мнимая единица}$$
$$z = 1+\sqrt{3}i$$
$$a = 1$$
$$b = \sqrt{3}$$
Найдем модуль $$\lvert z \rvert$$ комплексного числа $$1+\sqrt{3}i$$

$$\lvert z \rvert = \sqrt{a^2 + b^2} = \sqrt{1^2 + \left(\sqrt{3}\right)^2} = $$$$\sqrt{4}=2$$
Найдем аргумент $$φ$$ комплексного числа $$1+\sqrt{3}i$$

Так как $$a > 0$$ то $$arg(z) = arctg\left(\frac{b}{a}\right)$$
$$arg(z) = arctg\left(\frac{\sqrt{3}}{1}\right) = \frac{\pi}{3} = 1.0471975511966$$$$\text{ радиан}$$
Запишем тригонометрическую форму $$\lvert z \rvert(cos(φ) + i sin(φ))$$ комплексного числа $$1+\sqrt{3}i$$

$$z = $$$$2 \cdot \left(\cos{\frac{\pi}{3} } + i \cdot \sin{\frac{\pi}{3} }\right)$$


Воспользуемся формулой Муавра

$$\sqrt[n]{z} = \sqrt[n]{\lvert z \rvert}\left( \cos{\frac{φ + 2\pi k}{n}} + i \sin{\frac{φ + 2\pi k}{n}} \right)$$
$$n \in N$$
$$n \geq 2$$
$$k \in \left\{0, 1, 2, ..., n-1 \right\}$$

$$n = 2$$, поэтому получим 2 комплексных корней.

$$z_{1} = \sqrt{2}\left( \cos{\frac{\frac{\pi}{3} + 2\pi \cdot 0}{2}} + i \sin{\frac{\frac{\pi}{3} + 2\pi \cdot 0}{2}}\right) = $$$$\sqrt{2} \cdot \left( \cos{\frac{\pi}{6}} + i \sin{\frac{\pi}{6}}\right)$$
$$z_{2} = \sqrt{2}\left( \cos{\frac{\frac{\pi}{3} + 2\pi \cdot 1}{2}} + i \sin{\frac{\frac{\pi}{3} + 2\pi \cdot 1}{2}}\right) = $$$$\sqrt{2} \cdot \left( \cos{\frac{7}{6}\pi} + i \sin{\frac{7}{6}\pi}\right)$$

Извлечение корня из комплексного числа: формула Муавра

Извлечение корня из комплексного числа — это операция, результатом которой является не одно, а несколько различных значений. В отличие от действительных чисел, где корень квадратный из положительного числа дает два значения (плюс и минус), в комплексной плоскости количество корней всегда в точности равно степени корня.

Корень $n$-й степени $\sqrt[n]{z}$ из любого комплексного числа $z$, не равного нулю, вычисляется при помощи формулы Муавра:
$$\sqrt[n]{z} = \sqrt[n]{|z|}\left( \cos{\dfrac{\varphi + 2\pi k}{n}} + i \sin{\dfrac{\varphi + 2\pi k}{n}} \right)$$
где $n \in \mathbb{N}, n \ge 2$, а параметр $k$ последовательно принимает значения от $0$ до $n-1$.

Как видно из формулы, прежде чем извлекать корень из числа в алгебраической форме $z = a + bi$, необходимо найти его модуль $|z|$ и аргумент $\varphi$.

Алгоритм вычисления и пример

Рассмотрим процесс на примере вычисления $\sqrt{\sqrt{2} + \sqrt{2}i}$. В данном случае степень корня $n = 2$ (корень квадратный), следовательно, мы получим два различных значения.

1. Представим число в тригонометрической форме:
$z = \sqrt{2} + \sqrt{2}i \implies a = \sqrt{2}, b = \sqrt{2}$

2. Найдем модуль $|z|$:
$|z| = \sqrt{a^2 + b^2} = \sqrt{{\left(\sqrt{2}\right)}^2 + {\left(\sqrt{2}\right)}^2} = \sqrt{4} = 2$

3. Найдем аргумент $\varphi$:
Так как $a > 0$, то $\varphi = \text{arctg}{\dfrac{b}{a}} = \text{arctg}{\dfrac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}} = \dfrac{\pi}{4}$

4. Запишем тригонометрическую форму:
$z = 2 \cdot \left(\cos{\dfrac{\pi}{4}} + i \sin{\dfrac{\pi}{4}}\right)$

5. Применим формулу Муавра для $n = 2$:

При $k = 0$:
$z_{1} = \sqrt{2}\left( \cos{\dfrac{\frac{\pi}{4} + 2\pi \cdot 0}{2}} + i \sin{\dfrac{\frac{\pi}{4} + 2\pi \cdot 0}{2}}\right) = \sqrt{2} \cdot \left( \cos{\dfrac{\pi}{8}} + i \sin{\dfrac{\pi}{8}}\right)$

При $k = 1$:
$z_{2} = \sqrt{2}\left( \cos{\dfrac{\frac{\pi}{4} + 2\pi \cdot 1}{2}} + i \sin{\dfrac{\frac{\pi}{4} + 2\pi \cdot 1}{2}}\right) = \sqrt{2} \cdot \left( \cos{\dfrac{9\pi}{8}} + i \sin{\dfrac{9\pi}{8}}\right)$

Геометрическая интерпретация

Понимание того, как корни располагаются на комплексной плоскости, помогает проверить правильность расчетов без калькулятора.

Геометрические свойства корней:
  • Все значения корней $\sqrt[n]{z}$ лежат на одной окружности с центром в начале координат.
  • Радиус этой окружности равен $\sqrt[n]{|z|}$.
  • Точки, соответствующие корням, делят окружность на равные части, являясь вершинами правильного $n$-угольника.
  • Угловое расстояние между соседними корнями всегда равно $\dfrac{2\pi}{n}$.

Главное значение корня

Если значение аргумента исходного числа является главным, то при $k = 0$ будет получено главное значение корня. Наш калькулятор при работе с алгебраической формой всегда вычисляет именно главное значение аргумента, поэтому первый корень ($z_1$) всегда будет главным.

Наш сервис позволяет вычислить до 20 корней за один раз. Если вам требуется найти корень под специфическим номером (более 20), воспользуйтесь функцией выбора конкретного номера в выпадающем списке калькулятора.