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¿Cuál es el número de ceros de $z^4+4z^3+6z^2-4z+3$ en $|z-1|<1$?

He estado practicando algunos problemas en Rouch del teorema, pero este me ha dado problemas.

¿Cómo puedo saber cuántos ceros de $z^4+4z^3+6z^2-4z+3$ dentro $|z-1|<1$?

El polinomio dado se ve similar a $(z-1)^4=z^4-4z^3+6z^2-4z+1$, por lo que lo dejo $g(z)$ ser el polinomio dado, y tome $f(z)=8z^3+2$. A continuación, en el círculo de $|z-1|=1$, $$ |f(z)-g(z)|=|(z-1)^4|=|z-1|^4=1. $$ Si yo pudiera mostrarle $|f(z)|>1$ en la curva, entonces tendría que $f$ $g$ tienen el mismo número de ceros en el interior del círculo, que creo que es cero para $f$. Es esta la idea de derecho, o he ido por mal camino? Gracias.

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Daniel Schierbeck Puntos 962

Dos de las cuatro raíces complejas están dentro del círculo unitario con centro en el $1$. Si usted encuentra estas dos pares de conjugar raíces, usted puede trabajar fuera de que $$ g(z)\aprox(x^2+4.64751368404 x+8.66302952977)(x^2-0.647513684039 x+0.346299177406) $$ y que las raíces son aproximadamente $$ \{ -2.32375684201972 \pm 1.80642842895505 i,~ 0.32375684201972 \pm 0.491406842291623 yo \}, $$ la ex pareja de la que se encuentran fuera y el segundo par en el interior del dado círculo. Sin embargo, necesitaba un método numérico para obtener la anterior y no se ha usado Rouch del teorema; me gusta tu enfoque...voy a considerar cómo proceder...

De hecho, $f(z)=2(4z^3+1)$ tiene raíces en $-\frac1{\sqrt[3]{4}}\,e^{\frac{2\pi ik}{3}}$ $k=0,\pm1$ a lo largo de la circunferencia de radio $2^{-\frac23}$, dos de los cuales están dentro de $|z-1|=1$ desde $$\left|1+\frac1{\sqrt[3]{4}}\,e^{\pm\frac{2\pi i}{3}}\right|<1.$$ (Para $k=\pm1$, las raíces están en el lado de una unidad de triángulo equilátero derivados radialmente desde el origen, que es lo que en el interior del círculo unitario con centro en el $1$.)

También, en el círculo unidad en cuestión, si dejamos $z=1+e^{it}$ seguir a @RobertIsrael, entonces $$ \eqalign{ h(t) y= \left| f(z) \right|^2 =4\cdot \left| 4\left(1+e^{que}\right)^3+1 \right|^2 =4\cdot \left| 5+12e^{es}+12e^{2it}+4e^{3it} \right|^2 \\& =4\cdot \left[ \left(5+12\cos{t}+12\cos{2t}+4\cos{3t}\right)^2+4\, \left( 3\sin{t}+ 3\sin{2}+ \sin{3t}\right)^2 \right] \\& =4\cdot \Big[ (5^2+12^2+12^2+4^2) + 2\cdot5\cdot4\, \left(3\cos{t}+3\cos{2}+\cos{3t}\right) \Grande.\\&\qquad\Grande. +2\cdot4^2\cdot3\,\left(3\cos{(2t-t)}+\cos{(3t-t)}+\cos{(3t-2t)}\right) \Big] \qquad\text{(combinación de pares de términos)} \\& =4\cdot \left[ 329 + 8\, \left(15\cos{t}+15\cos{2t}+5\cos{3t}\right) + 8\, \left(48\cos{t}+12\cos{2}\right) \right] \\& =4\cdot \left[ 329 + 8\, \left(63\cos{t}+27\cos{2t}+5\cos{3t}\right) \right] } $$ por ampliación de las plazas, la combinación de pares de términos y el uso de $\cos(a-b)=$ $\cos a\cos b+$$\sin a\sin b$ con $a,b\in\{t,2t,3t\}$. La diferenciación y el uso de la doble y triple ángulo de fórmulas (o $\href{http://en.wikipedia.org/wiki/Chebyshev_polynomials#Examples}{U_1,~U_2}\in\mathbb{Z}[\cos t]$), $$ \eqalign{ h'(t)& =-96\, \left[ 21\sin{t}+18\sin{2t}+5\sin{3t} \right] \\&= -96\,\sen t\, \left[ 21 + 18 \left( 2\cos t \right) + 5 \left( 4 \cos^2t - 1 \right) \right] \\&= -96\,\sen t\, \left[ 20 \cos^2t + 36 \cos t + 16 \right] \\&= -384\,\sen t\, \left( \cos t + 1 \right) \left( 5 \cos t + 4 \right) } $$ obtenemos los puntos críticos y encontrar el mínimo global como lo hizo en su comentario, mostrando que $|f(z)|\ge\frac65$ en el círculo en cuestión.

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Así que ahora usted puede utilizar el teorema de Rouché.

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