21.11. Problemi - soluzioni#

21.11.1. Definizioni#

21.11.2. Rappresentazione dei numeri complessi nel piano complesso (Argand-Gauss)#

21.11.3. Operazioni con i numeri complessi#

Soluzione degli esercizi sulle operazioni con i numeri complessi.

21.11.4. Teorema fondamentale dell’algebra#

Soluzione degli esercizi sul teorema fondmaentale dell’algebra.

21.11.5. Numeri complessi e geometria nel piano euclideo#

Soluzione degli esercizi sui numeri complessi e la geometria nel piano euclideo.

21.11.6. Equazioni e disequazioni con i numeri complessi#

21.11.6.1. Equazioni#

Soluzione degli esercizi su equazioni con i numeri complessi

1. Risolvere \(|z| = 2\)

Soluzione

Esistono infinite soluzioni del problema, e sono tutti i numeri complessi con modulo \(2\) e argomento arbitrario,

\[z = 2 e^{i \theta} \quad \forall \theta \in \mathbb{R} \ .\]

Interpretazione grafica. L’equazione corrisponde all’equazione di una circonferenza di raggio 2 centrata nell’origine.

  1. Trova i numeri complessi \(z\) che soddisfano \(z + \overline{z} = 2\).

Soluzione

  1. Risolvi \(z^2 - 2z + 5 = 0\) e calcola il modulo delle soluzioni.

Soluzione

  1. Risolvi \(|z - 3 + i| = 2\) e rappresenta graficamente le soluzioni.

Soluzione

  1. Trova i valori di \(z\) per cui \(z^3 = 27\).

Soluzione

  1. Risolvi \((z-1)^4 + 16 = 0\) e rappresenta graficamente le soluzioni nel piano complesso.

Soluzione

  1. Risolvi \(|z - 2| = |z + 1|\) e descrivi il luogo geometrico delle soluzioni.

Soluzione

  1. Trova le soluzioni di \(z^5 - 32 = 0\) e rappresentale in forma polare.

  2. Determina i numeri complessi \(z\) per cui \(|z|^2 + |z - 2|^2 = 8\).

  3. Risolvi \(|z + i| = 3\) per \(z \in \mathbb{C}\).

  4. \(z^2 + 4 = 0\)

  5. \(z^2 - 2z + 5 = 0\)

  6. \(z^3 + 8 = 0\)

  7. \(|z-2-i| = 2\)

  8. \(|z-2-i| = |z-1|\)

  9. \(z + \bar{z} = 1\)

21.11.6.2. Disequazioni#

Soluzione degli esercizi su disequazioni con i numeri complessi

1. Trova i numeri complessi \(z\) che soddisfano \(|z| < 3\).

Soluzione

2. Determina \(z\) per cui \(|z - 2| \geq 4\).

Soluzione

3. Risolvi \(|z + i| \leq 2\).

Soluzione

4. Trova \(z\) tali che \(\text{Re}(z) > \text{Im}(z)\).

Soluzione

5. Risolvi \(|z - 1| > |z + 1|\).

Soluzione

6. Determina il luogo geometrico di \(z\) per cui \(|z| - |z-2| \leq 1\).

Soluzione

7. Risolvi \(\text{Re}(z) + \text{Im}(z) \leq 2\).

Soluzione

8. Trova \(z\) tali che \(|z| + |z - 1| \leq 5\).

Soluzione

9. Trova \(z\) tali che \(|z+i| + |z - 1| \leq 5\).

Soluzione

10. Risolvi \(|z - i| \geq |z + 2|\).

Soluzione

11. Determina il luogo geometrico di \(z\) per cui \(|z| - |z-2| \leq 3\).

Soluzione

21.11.6.3. Sistemi#

Soluzione degli esercizi su sistemi di equazioni con i numeri complessi

1. Risolvere \(\begin{cases} z + \bar{z} = 6 \\ |z| = 5 \end{cases}\)

Soluzione

La prima equazione si riduce a \(2 \text{re}\{z\} = 6\). Usando la rappresentazione cartesiana, \(z = x + i y\), il sistema può essere riscritto come

\[\begin{split}\begin{cases} x = 3 \\ \sqrt{x^2 +y^2} = 5 \end{cases}\end{split}\]

Sostituendo la prima nella seconda si trova \(\sqrt{9 + y^2} = 5\); elevando al quadrato i due numeri positivi, \(y^2 = 25-9=16\) e quindi \(y = \mp 4\). Il problema ha quindi due soluzioni

\[\begin{split}\begin{aligned} z_1 & = 3 - i 4 \\ z_2 & = 3 + i 4 \end{aligned}\end{split}\]

Interpretazione grafica. Le due equazioni corrispondono all’equazione della retta di equazione \(x = 3\) e della circonferenza centrata nell’origine di raggio \(5\). La soluzione del sistema coincide con la ricerca dei punti di intersezione di queste due curve.

2. Trova \(z_1\) e \(z_2\) che soddisfano il sistema:
\(\begin{cases} |z_1| = 3 \\ z_1 z_2 = 9 \end{cases}\)

Soluzione

3. Risolvi il sistema:
\(\begin{cases} z^2 + w^2 = 5 \\ z w = 4 \end{cases}\)

Soluzione

4. Determina le soluzioni del sistema:
\(\begin{cases} |z| = 4 \\ z + \overline{z} = 6 \end{cases}\)

Soluzione

5. Risolvi il sistema:
\(\begin{cases} z^3 + w = 1 \\ z w^3 = -1 \end{cases}\)

Soluzione

6. Trova \(z\) e \(w\) per il sistema:
\(\begin{cases} z^2 + w^2 = 7 \\ z + w = 3 \end{cases}\)

Soluzione

7. Risolvi il sistema:
\(\begin{cases} |z| = 2 \\ z + w = 0 \end{cases}\)

Soluzione

8. Trova \(z\) e \(w\) che soddisfano il sistema:
\(\begin{cases} z w = 1 \\ z - w = i \end{cases}\)

Soluzione

9. Determina le soluzioni del sistema:
\(\begin{cases} z^2 + \overline{z}^2 = 8 \\ z \cdot \overline{z} = 9 \end{cases}\)

Soluzione

10. Risolvi il sistema:
\(\begin{cases} z + w = 5 + i \\ z \cdot w = 6 - i \end{cases}\)

Soluzione