§ I.5.1

Поле комплексных чисел

[10/0%]
Показать
LaTeX
Задача I.5.1.1

Найти все комплексные числа zz, по модулю равные 1, при которых z2+(1+i)zz^{2}+(1+i) z принимает чисто мнимые значения. Изобразить соответствующее геометрическое место точек на плоскости C\mathbb {C}.

?
Задача I.5.1.2

Что можно сказать о поле R(δ)\mathbb {R}(\delta ), которое получено из R\mathbb {R} присоединением комплексного числа δ\delta, удовлетворяющего равенству δ4=−1\delta^{4}=-1?

?
Задача I.5.1.3

Пусть A,B∈Mn(R)A, B \in M_{n}(\mathbb {R}). Опираясь на теорему 1, доказать, что det⁡(A+iB)‾=det⁡(A−iB)\overline{\operatorname {det}(A+i B)}=\operatorname {det}(A-i B) (черта означает сопряжение).

?
Задача I.5.1.4

Пусть A,B∈Mn(R)A, B \in M_{n}(\mathbb {R}),

C=∥AB−BA∥∈M2n(R) C=\left\Vert \begin{smallmatrix} A & B \\ -B & A \end{smallmatrix}\right\Vert \in M_{2 n}(\mathbb {R})

Применяя к вещественной матрице CC элементарные преобразования первого и второго типа над полем комплексных чисел C\mathbb {C}, показать, что

det⁡C=∣det⁡(A+iB)∣2.  \operatorname {det} C=|\operatorname {det}(A+i B)|^{2} \text{. }
?
Задача I.5.1.5

Используя упр. 3 и 4, дать объяснение следующему "странному" факту. Однородная квадратная линейная система

d11z1+…+d1nzn=0⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅dn1z1+…+dnnzn=0 \begin{aligned} & d_{11} z_{1}+\ldots +d_{1 n} z_{n}=0 \\ & \cdot \cdot \cdot \cdot \cdot \cdot \cdot \cdot \cdot \\ & d_{n 1} z_{1}+\ldots +d_{n n} z_{n}=0 \end{aligned}

с комплексными коэффициентами dkl=akl+ibkld_{k l}=a_{k l}+i b_{k l} и неизвестными zi=xi+iyiz_{i}=x_{i}+i y_{i} имеет нетривиальное решение (z1,…,zn)\left(z_{1}, \ldots , z_{n}\right) в точности тогда, когда det⁡(dkl)=\operatorname {det}\left(d_{k l}\right)= =a+ib=0=a+i b=0 (см. общие замечания по этому поводу в п. 6 § 3 гл. 4). Это условие приводит к двум уравнениям a=0,b=0a=0, b=0, связывающим 2n22 n^{2} вещественных величин akl,bkla_{k l}, b_{k l}. С другой стороны, систему (*) можно представить в виде системы 2n2 n линейных однородных уравнений с 2n2 n вещественными неизвестными xi,yix_{i}, y_{i}. Теперь условие нетривиальности решения запишется в виде равенства нулю одного вещественного определителя размера 2n×2n2 n \times 2 n, что даст лишь одно уравнение между akl,bkla_{k l}, b_{k l}. Как согласовать между собой эти два результата?

?
Задача I.5.1.6

Имея в виду, что автоморфизмы квадратичного поля Q(d)\mathbb {Q}(\sqrt{d}) должны оставлять на месте рациональные числа, найти автоморфизмы этого поля.

Ответ. Единичное отображение и a+bd↦a−bda+b \sqrt{d} \mapsto a-b \sqrt{d}.

?
Задача I.5.1.7

Чему равна сумма всех корней степени n>1n>1 из 1? Что можно сказать о сумме примитивных корней степени 12 и степени 15 из 1?

?
Задача I.5.1.8

Показать, что ζ=(2+i)/(2−i)\zeta =(2+i) /(2-i) не является корнем из 1, хотя ∣ζ∣=1\left|\zeta \right|=1.

?
Задача I.5.1.9

Множество S1={eiφ∣φ∈R}S^{1}=\left\{ e^{i \varphi } \mid \varphi \in \mathbb {R}\right\} (окружность единичного радиуса) образует относительно умножения в C\mathbb {C} подгруппу группы (C∗,⋅)(\mathbb {C}^{*}, \cdot ). Всякое R\mathbb {R}-линейное отображение f:C→Cf: \mathbb {C} \rightarrow \mathbb {C} называется ортогональным, если (f(z)∣f(z′))=(z∣z′)\left(f(z) \mid f\left(z^{\prime }\right)\right)=\left(z \mid z^{\prime }\right), т.е. если оно сохраняет длины векторов (расстояния между точками). Доказать, что отображение f:C→Cf: \mathbb {C} \rightarrow \mathbb {C} в точности тогда ортогонально, когда f(z)=czf(z)=c z или f(z)=czˉf(z)=c \bar{z}, где c∈S1c \in S^{1}.

?
Задача I.5.1.10

Показать, что

∣x0x1x2…xn−1xn−1x0x1…xn−2xn−2xn−1x0…xn−3……………x1x2x3…x0∣=∏k=0n−1(x0+ζkx1+ζ2kx2+…+ζ(n−1)kxn−1) \begin{vmatrix} x_{0} & x_{1} & x_{2} & \ldots & x_{n-1} \\ x_{n-1} & x_{0} & x_{1} & \ldots & x_{n-2} \\ x_{n-2} & x_{n-1} & x_{0} & \ldots & x_{n-3} \\ \ldots & \ldots & \ldots & \ldots & \ldots \\ x_{1} & x_{2} & x_{3} & \ldots & x_{0} \end{vmatrix} = \prod _{k=0}^{n-1}\left(x_{0}+\zeta ^{k} x_{1}+\zeta ^{2 k} x_{2}+\ldots +\zeta ^{(n-1) k} x_{n-1}\right)

где ζ\zeta — примитивный корень степени nn из 1.

?