Math Problem Statement

Bitte löse: x = Quadratwurzel(i)

Solution

Die Gleichung lautet:

x=ix = \sqrt{i}

Da ii die imaginäre Einheit darstellt (i=1i = \sqrt{-1}), kann die Quadratwurzel von ii ebenfalls in der Form einer komplexen Zahl ausgedrückt werden. Um diese zu berechnen, verwenden wir die Polarform einer komplexen Zahl.

  1. Schritt: Schreibe ii in Polarform. Da i=0+1ii = 0 + 1i, hat es den Betrag i=1|i| = 1 und den Winkel θ=π2\theta = \frac{\pi}{2} (90 Grad).

  2. Schritt: Bestimme die Quadratwurzel von ii. Die Quadratwurzeln einer komplexen Zahl z=reiθz = r \cdot e^{i \theta} können wie folgt berechnet werden: z=reiθ2\sqrt{z} = \sqrt{r} \cdot e^{i \frac{\theta}{2}} In unserem Fall ist r=1r = 1 und θ=π2\theta = \frac{\pi}{2}, sodass: i=1eiπ4=eiπ4\sqrt{i} = \sqrt{1} \cdot e^{i \frac{\pi}{4}} = e^{i \frac{\pi}{4}}

  3. Ergebnis in kartesischer Form: eiπ4=cos(π4)+isin(π4)=22+i22e^{i \frac{\pi}{4}} = \cos\left(\frac{\pi}{4}\right) + i \sin\left(\frac{\pi}{4}\right) = \frac{\sqrt{2}}{2} + i \frac{\sqrt{2}}{2}

Damit ergibt sich:

i=22+i22\sqrt{i} = \frac{\sqrt{2}}{2} + i \frac{\sqrt{2}}{2}

Dies ist eine der beiden Lösungen; die andere Lösung ist der negative Wert, also: i=22i22\sqrt{i} = -\frac{\sqrt{2}}{2} - i \frac{\sqrt{2}}{2}

Hast du Fragen oder benötigst du eine ausführlichere Erklärung?


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  2. Was sind die verschiedenen Darstellungen komplexer Zahlen (kartesisch, polar)?
  3. Wie multipliziert man komplexe Zahlen in Polarform?
  4. Welche Bedeutung hat die imaginäre Einheit ii in der Mathematik?
  5. Wie kann man komplexe Gleichungen lösen?

Tipp: Die Polarform von komplexen Zahlen vereinfacht viele Berechnungen, besonders bei Wurzeln und Potenzen.

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Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Complex Numbers
Square Roots of Complex Numbers
Polar Form of Complex Numbers

Formulas

Square root of a complex number z: \( \sqrt{z} = \sqrt{r} \cdot e^{i \frac{\theta}{2}} \)
Euler's formula: \( e^{i \theta} = \cos(\theta) + i \sin(\theta) \)

Theorems

Polar Form of Complex Numbers
Euler's Formula

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