Komplexe Zahlen Beweis (Analysis)?

5 Antworten

Wenn die Gleichung keine reellen Lösungen hat, dann zwei komplex konjugierte. Nach Vieta ist deren Produkt gleich dem Absolutglied 1, als auch deren Betrag.

wenn ich in die pq einsetze erhalte ich 

-a + - wurz(a² - 1) 

und

 undz1= iundz2= -2a + i raus................z1+z2 müssten aber -2a sein

Wenn a € R ist ist deine zweite Lösung schlicht falsch. Denn eine quadratische Gleichung mit reellen Koeffizienten hat zwe konjugiert komplexe Lösungen. Damit ist auch die Frage nach dem Betrag trivial, da konjugiert komplexe Zahlen z1 und z2 immer den gleichen Betrag haben (warum?).

Was hat das mit Schule zu tun?

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Dipl.Math.

Halbrecht  04.05.2022, 21:13

Die Schule des Lebens : und kennst du Bayern ? die ziehen son harten Stoff auch in der Schule durch .

Hilft vielen , damit sie im M-Studium keine Probleme mit den komplexen Zahlen haben.

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DerRoll  04.05.2022, 21:41
@Halbrecht

Nope. Meine Tochter ist gerade in der FOS13 in Bayern. Die würde zur allgemeinen Hochschulreife führen (vulgo Abitur), wenn sie eine zweite Fremdsprache hätte. Komplexe Zahlen hat sie nicht :-).

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Mit der quadratischen Ergänzung zu arbeiten ist viel erhellender als mit der schrecklichen "p,q-Formel"...

Es gilt z²+2az+1 = (z+a)² - a² +1, also ist

z²+2az+1 = 0 äquivalent zu (z+a)² = a²-1.

Daran siehst du schon mal, dass für eine Lösung w auch deren konjugiert-komplexe Zahl w' eine Lösung sein muss: Dazu musst du nur auf die Gleichung (w+a)² = a²-1 auf beiden Seiten das komplexe Konjugieren anwenden und beachten, dass das ein Körperautomorphismus ist und sich folglich auf die Werte w, a, 1 "herunterziehen" lässt; dabei ändert sich an a und 1 garnix, weil die reell sind. Du erhältst also einfach (w'+a)² = a²-1.

Reell lösbar ist die Gleichung genau dann, wenn a²-1 nicht negativ ist, d.h.: genau dann, wenn |a| >= 1 ist. Also ist sie nicht reell lösbar genau dann, wenn |a| < 1 gilt.

Sind w, w' dann die beiden Lösungen in C, so muss gelten:

z²+2az+1 = (z-w)·(z-w'),

also w+w' = -2a, ww' = 1. Nun ist aber (ganz allgemein)

ww' = |w|²,

folglich |w|=1 (ebenso = |w'|).

(Die Aufgabe ist schon recht witzig...)

Man kann sich selbstverständlich kürzer fassen. Aber vielleicht nutzen Dir die Schritte?

Eine der Lösungen ist flasch.
Das mit den Beträgen sind einfach nur Spielerein mit Definitionen. Das gilt immer so (das mit den Beträgen).

Zwei Lösungen Beweis:

z² + 2 * a * z + 1 = 0 | -1
z² + 2 * a * z = -1 | +a²
z² + 2 * a * z + a² = a² - 1
(z + a)² = a² - 1 | sqrt
|z + a| = sqrt(a² - 1)
z + a = ±sqrt(a² - 1) | -a
z = -a ± sqrt(a² - 1)
z = -a ± sqrt(-(-a² + 1))
z = -a ± sqrt(-1 * (-a² + 1))
z = -a ± sqrt(-a² + 1) * sqrt(-1)
z = -a ± sqrt(-a² + 1) * i
z_{1} = -a + sqrt(-a² + 1) * i
z_{2} = -a - sqrt(-a² + 1) * i = z_{1, konjugiert}
|z| = |z_{konjugiert}|
|z_{1}| = |z_{2}|

Probe:
z_{1} + z_{2} = -a + sqrt(-a² + 1) * i + -a - sqrt(-a² + 1) * i = -a + -a + sqrt(-a² + 1) * i - sqrt(-a² + 1) * i = 2 * -a + 0 = -2 * a
Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung