x^10=-1 (уравнение)

Учитель очень удивится увидев твоё верное решение 😼

Неизвестное в уравнении :

Искать численное решение на промежутке:

[, ]

    Найду корень уравнения: x^10=-1

    Решение

    Вы ввели [src]
     10     
    x   = -1
    $$x^{10} = -1$$
    Подробное решение
    Дано уравнение
    $$x^{10} = -1$$
    Т.к. степень в ур-нии равна = 10 и свободный член = -1 < 0,
    зн. действительных решений у соотв. ур-ния не существует

    Остальные 10 корня(ей) являются комплексными.
    сделаем замену:
    $$z = x$$
    тогда ур-ние будет таким:
    $$z^{10} = -1$$
    Любое комплексное число можно представить так:
    $$z = r e^{i p}$$
    подставляем в уравнение
    $$r^{10} e^{10 i p} = -1$$
    где
    $$r = 1$$
    - модуль комплексного числа
    Подставляем r:
    $$e^{10 i p} = -1$$
    Используя формулу Эйлера, найдём корни для p
    $$i \sin{\left(10 p \right)} + \cos{\left(10 p \right)} = -1$$
    значит
    $$\cos{\left(10 p \right)} = -1$$
    и
    $$\sin{\left(10 p \right)} = 0$$
    тогда
    $$p = \frac{\pi N}{5} + \frac{\pi}{10}$$
    где N=0,1,2,3,...
    Перебирая значения N и подставив p в формулу для z
    Значит, решением будет для z:
    $$z_{1} = - i$$
    $$z_{2} = i$$
    $$z_{3} = - \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} - \frac{\sqrt{5} i}{4} + \frac{i}{4}$$
    $$z_{4} = \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} - \frac{i}{4} + \frac{\sqrt{5} i}{4}$$
    $$z_{5} = - \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} + \frac{i}{4} + \frac{\sqrt{5} i}{4}$$
    $$z_{6} = - \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} - \frac{\sqrt{5} i}{4} - \frac{i}{4}$$
    $$z_{7} = - \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{\sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} + \frac{i}{4} + i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}$$
    $$z_{8} = - \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} - \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} - \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} + \frac{\sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} - \frac{i}{4} + i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}$$
    $$z_{9} = - \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} - \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} - \frac{\sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} - i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} - \frac{i}{4}$$
    $$z_{10} = - \frac{\sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} - i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} + \frac{i}{4}$$
    делаем обратную замену
    $$z = x$$
    $$x = z$$

    Тогда, окончательный ответ:
    $$x_{1} = - i$$
    $$x_{2} = i$$
    $$x_{3} = - \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} - \frac{\sqrt{5} i}{4} + \frac{i}{4}$$
    $$x_{4} = \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} - \frac{i}{4} + \frac{\sqrt{5} i}{4}$$
    $$x_{5} = - \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} + \frac{i}{4} + \frac{\sqrt{5} i}{4}$$
    $$x_{6} = - \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} - \frac{\sqrt{5} i}{4} - \frac{i}{4}$$
    $$x_{7} = - \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{\sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} + \frac{i}{4} + i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}$$
    $$x_{8} = - \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} - \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} - \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} + \frac{\sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} - \frac{i}{4} + i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}$$
    $$x_{9} = - \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} - \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} - \frac{\sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} - i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} - \frac{i}{4}$$
    $$x_{10} = - \frac{\sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} - i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} + \frac{i}{4}$$
    График
    Быстрый ответ [src]
    x1 = -I
    $$x_{1} = - i$$
    x2 = I
    $$x_{2} = i$$
                ___________                
               /       ___      /      ___\
              /  5   \/ 5       |1   \/ 5 |
    x3 = -   /   - + -----  + I*|- - -----|
           \/    8     8        \4     4  /
    $$x_{3} = - \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} + i \left(\frac{1}{4} - \frac{\sqrt{5}}{4}\right)$$
              ___________                  
             /       ___      /        ___\
            /  5   \/ 5       |  1   \/ 5 |
    x4 =   /   - + -----  + I*|- - + -----|
         \/    8     8        \  4     4  /
    $$x_{4} = \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} + i \left(- \frac{1}{4} + \frac{\sqrt{5}}{4}\right)$$
              ___________                              ___________
             /       ___                              /       ___ 
            /  5   \/ 5                       ___    /  5   \/ 5  
           /   - + -----      /      ___\   \/ 5 *  /   - + ----- 
         \/    8     8        |1   \/ 5 |         \/    8     8   
    x5 = ---------------- + I*|- + -----| - ----------------------
                2             \4     4  /             2           
    $$x_{5} = - \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} + i \left(\frac{1}{4} + \frac{\sqrt{5}}{4}\right)$$
                ___________                                ___________
               /       ___                                /       ___ 
              /  5   \/ 5                         ___    /  5   \/ 5  
             /   - + -----      /        ___\   \/ 5 *  /   - + ----- 
           \/    8     8        |  1   \/ 5 |         \/    8     8   
    x6 = - ---------------- + I*|- - - -----| + ----------------------
                  2             \  4     4  /             2           
    $$x_{6} = - \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} + i \left(- \frac{\sqrt{5}}{4} - \frac{1}{4}\right)$$
              ___________        ___________                                                          ___________              ___________
             /       ___        /       ___                                                          /       ___              /       ___ 
            /  5   \/ 5        /  5   \/ 5       /         ___________      ___________\     ___    /  5   \/ 5       ___    /  5   \/ 5  
           /   - - -----      /   - + -----      |        /       ___      /       ___ |   \/ 5 *  /   - - -----    \/ 5 *  /   - + ----- 
         \/    8     8      \/    8     8        |1      /  5   \/ 5      /  5   \/ 5  |         \/    8     8            \/    8     8   
    x7 = ---------------- + ---------------- + I*|- +   /   - - ----- *  /   - + ----- | - ---------------------- + ----------------------
                4                  4             \4   \/    8     8    \/    8     8   /             4                        4           
    $$x_{7} = - \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{\sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} + i \left(\frac{1}{4} + \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}\right)$$
                ___________        ___________                                                            ___________              ___________
               /       ___        /       ___                                                            /       ___              /       ___ 
              /  5   \/ 5        /  5   \/ 5       /           ___________      ___________\     ___    /  5   \/ 5       ___    /  5   \/ 5  
             /   - + -----      /   - - -----      |          /       ___      /       ___ |   \/ 5 *  /   - - -----    \/ 5 *  /   - + ----- 
           \/    8     8      \/    8     8        |  1      /  5   \/ 5      /  5   \/ 5  |         \/    8     8            \/    8     8   
    x8 = - ---------------- + ---------------- + I*|- - +   /   - - ----- *  /   - + ----- | - ---------------------- - ----------------------
                  4                  4             \  4   \/    8     8    \/    8     8   /             4                        4           
    $$x_{8} = - \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} - \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} - \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} + \frac{\sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + i \left(- \frac{1}{4} + \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}\right)$$
                ___________        ___________                                                            ___________              ___________
               /       ___        /       ___                                                            /       ___              /       ___ 
              /  5   \/ 5        /  5   \/ 5       /           ___________      ___________\     ___    /  5   \/ 5       ___    /  5   \/ 5  
             /   - - -----      /   - + -----      |          /       ___      /       ___ |   \/ 5 *  /   - + -----    \/ 5 *  /   - - ----- 
           \/    8     8      \/    8     8        |  1      /  5   \/ 5      /  5   \/ 5  |         \/    8     8            \/    8     8   
    x9 = - ---------------- - ---------------- + I*|- - -   /   - - ----- *  /   - + ----- | - ---------------------- + ----------------------
                  4                  4             \  4   \/    8     8    \/    8     8   /             4                        4           
    $$x_{9} = - \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} - \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} - \frac{\sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + i \left(- \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} - \frac{1}{4}\right)$$
                 ___________        ___________                                                          ___________              ___________
                /       ___        /       ___                                                          /       ___              /       ___ 
               /  5   \/ 5        /  5   \/ 5       /         ___________      ___________\     ___    /  5   \/ 5       ___    /  5   \/ 5  
              /   - - -----      /   - + -----      |        /       ___      /       ___ |   \/ 5 *  /   - - -----    \/ 5 *  /   - + ----- 
            \/    8     8      \/    8     8        |1      /  5   \/ 5      /  5   \/ 5  |         \/    8     8            \/    8     8   
    x10 = - ---------------- + ---------------- + I*|- -   /   - - ----- *  /   - + ----- | + ---------------------- + ----------------------
                   4                  4             \4   \/    8     8    \/    8     8   /             4                        4           
    $$x_{10} = - \frac{\sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{4} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{4} + i \left(- \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} + \frac{1}{4}\right)$$
    Численный ответ [src]
    x1 = -0.587785252292473 + 0.809016994374947*i
    x2 = -0.951056516295154 + 0.309016994374947*i
    x3 = 0.587785252292473 - 0.809016994374947*i
    x4 = 0.951056516295154 - 0.309016994374947*i
    x5 = 0.951056516295154 + 0.309016994374947*i
    x6 = 1.0*i
    x7 = -0.951056516295154 - 0.309016994374947*i
    x8 = -1.0*i
    x9 = 0.587785252292473 + 0.809016994374947*i
    x10 = -0.587785252292473 - 0.809016994374947*i
    График
    x^10=-1 (уравнение) /media/krcore-image-pods/hash/equation/a/11/2ec611098a5f986546df56798dd4d.png