6 votos

Resolver una ecuación que involucra conjugados complejos

Tengo la siguiente pregunta y no puedo superar cómo lidiar con las ecuaciones usando $z$ y $ \bar z$ juntos. Por ejemplo, el siguiente problema:

Encuentra el valor de $z \in \Bbb C$ que verifica la ecuación: $$3z+i \bar z=4+i$$

Para otras operaciones que no incluían la mezcla $z$ y $ \bar z$ pude arreglármelas "aislando" $z$ en un lado de la ecuación y encontrar las partes reales e imaginarias de los números complejos (lo siento si no estoy usando los términos correctos, es mi primer curso de álgebra lineal)

Lo intenté con wolframio y no sirvió de nada.

PD: Soy nuevo en este foro pero si es como otros foros de matemáticas donde te mandan al infierno si pides "ayuda con tus deberes", estos "deberes" que estoy haciendo son por mi cuenta ya que mi semestre ha terminado y sólo quería explorar otras asignaturas del libro que no fueron cubiertas en clase.

24voto

Otro enfoque es tomar el complejo conjugado de tu ecuación: $$3\overline z-iz=4-i.$$ Ahora tienes dos ecuaciones para $z$ y $\overline z$ . Ahora elimine $\overline z$ de ellos y resolver para $z$ .

17voto

Eevee Trainer Puntos 23

Una pista:

Dejemos que $z = x + iy$ , para $x,y \in \mathbb{R}$ . En consecuencia, $\bar{z} = x - iy$ .

Haz estas sustituciones en tu ecuación y aísla todos los $x$ y $y$ términos en un lado, tratando de que "parezca" un número en esa forma de arriba (realmente no sé cómo más describirlo, mi ejemplo de abajo será más ilustrativo).

Iguala las partes real e imaginaria para obtener un sistema de ecuaciones en dos variables ( $x,y$ ) que puede resolver obtener su solución.


Ejercicio similar para mostrar lo que quiero decir:

Resolvamos para $z$ con

$$iz + 2\bar{z} = 1 + 2i$$

Entonces, haciendo nuestras sustituciones...

$$\begin{align} iz + 2\bar{z} &= i(x + iy) + 2(x - iy) \\ &= ix + i^2 y + 2x - 2iy \\ &= ix - y + 2x - 2iy \\ &= (2x - y) + i(x - 2y) \\ \end{align}$$

Así,

$$ (2x - y) + i(x - 2y) = 1 + 2i$$

La parte real de nuestro lado izquierdo es $2x-y$ y la parte imaginaria es $x - 2y$ . A la derecha, las partes real e imaginaria son $1$ y $2$ respectivamente.

Entonces, ¡obtenemos un sistema de ecuaciones al igualar las partes reales e imaginarias!

$$\begin{align} 2x - y &= 1\\ x - 2y &= 2\\ \end{align}$$

Se puede demostrar rápidamente con álgebra básica que $y = -1, x = 0$ .

Nuestra solución es un $z$ de la forma $z = x + iy$ . Así, $z = 0 + i(-1) = -i$ .


Un último dato:

PD: Soy nuevo en este foro pero si es como otros foros de matemáticas donde te mandan al infierno si pides "ayuda con los deberes", estos "deberes" los estoy haciendo por mi cuenta ya que mi semestre ha terminado y solo quería explorar otros temas del libro que no se trataron en clase.

A este foro no le importa ayudarte con los deberes, siempre y cuando demuestres que haces un esfuerzo razonable o que al menos tienes una clara comprensión del material. Sin embargo, el objetivo también es ayudarte a aprender, por lo que la gente tiende a preferir los empujones en la dirección correcta si el contexto lo permite, en lugar de entregarte la solución sin más. (Imagina cómo la gente abusaría del sitio para hacer los deberes si todo el mundo se limitara a dar las respuestas. No es bueno, y no es el objetivo de las matemáticas, ¿me entiendes?)

3voto

user142385 Puntos 26

Dejemos que $a$ y $b$ sean las partes real e imaginaria de $z$ . La ecuación se convierte en $$(3a+3ib)+i(a-ib)=4+i$$

Igualando las partes reales e imaginarias se obtiene $3a+b= 4$ y $3b+a=1$ . Ahora debería ser capaz de descubrir que $a=\frac {11} 8$ y $b =-\frac 1 8$ Así que $z=\frac {11} 8-i\frac 1 8$ .

3voto

Rhys Hughes Puntos 11

Si $z=a+bi$ entonces $\bar z=a-bi$

Así que estás resolviendo: $$3(a+bi)+i(a-bi)=4+i$$ $$\to (3a+b)+(a+3b)i=4+i$$ Por lo tanto, resuelve las ecuaciones simultáneas:

$$3a+b=4$$ $$a+3b=1$$

0voto

mjw Puntos 225

En Mathematica o Wolfram Alpha el código siguiente devuelve $z=\frac{11}{8}-\frac{i}{8}.$

Solve[3 z + I Conjugate[z] == 4 + I, z]

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X