SlideShare a Scribd company logo
1 of 69
Download to read offline
บทที่ 1
จํานวนเชิงซอน
(22 ชั่วโมง)
วิวัฒนาการของจํานวนในระบบจํานวนจริง แสดงใหเห็นวา จํานวนตาง ๆ เกิดขึ้น
จากความจําเปนของมนุษยในการที่จะแกปญหาตาง ๆ จํานวนใหม ๆ ที่เกิดขึ้น นอกจากจะทํา
ใหแกปญหาตามตองการไดแลว ยังกอใหเกิดความรูและทฤษฎีใหม ๆ อีกดวย บทนี้จะกลาว
ถึงการสรางจํานวนเชิงซอน สมบัติเชิงพีชคณิตของจํานวนเชิงซอน รากที่สองของจํานวน
เชิงซอน กราฟและคาสัมบูรณของจํานวนเชิงซอน จํานวนเชิงซอนในรูปเชิงขั้ว รากที่ n
ของจํานวนเชิงซอน และสมการพหุนาม
ผลการเรียนรูที่คาดหวัง
1. มีความคิดรวบยอดเกี่ยวกับจํานวนเชิงซอน เขียนกราฟและหาคาสัมบูรณของจํานวน
เชิงซอนได
2. หารากที่ n ของจํานวนเชิงซอน เมื่อ n เปนจํานวนเต็มบวก
3. แกสมการพหุนามตัวแปรเดียวที่มีสัมประสิทธิ์เปนจํานวนเต็มและมีดีกรีไมเกินสาม
ผลการเรียนรูที่คาดหวังเปนผลการเรียนรูที่สอดคลองกับมาตรฐานการเรียนรูชวงชั้น
ทางดานความรู ดังนั้นในการจัดการเรียนรู ผูสอนตองคํานึงถึงมาตรฐานการเรียนรูดานทักษะ/
กระบวนการทางคณิตศาสตรที่จําเปน อันไดแก ความสามารถในการแกปญหา การใหเหตุผล
การสื่อสาร การสื่อความหมายทางคณิตศาสตรและการนําเสนอ การเชื่อมโยงความรูตาง ๆ
ทางคณิตศาสตรและเชื่อมโยงคณิตศาสตรกับศาสตรอื่น และการคิดริเริ่มสรางสรรค นอกจากนั้น
กิจกรรมการเรียนรู ควรสงเสริมใหผูเรียนตระหนักในคุณคาและมีเจตคติที่ดีตอวิชาคณิตศาสตร
ตลอดจนฝกใหนักเรียนทํางานอยางเปนระบบ มีระเบียบวินัย รอบคอบ มีความรับผิดชอบ
มีวิจารณญาณ และมีความเชื่อมั่นในตนเอง
2
ขอเสนอแนะ
1. ในหนังสือเรียน ไดแสดงการพิสูจนเกี่ยวกับสมบัติของสังยุคของจํานวนเชิงซอน
ไวเพียงขอ 1, 3, 4, 7 สําหรับขอที่เหลือละไวใหผูเรียนที่สนใจไดลองพิสูจนดวยตนเอง แต
ถาผูเรียนมีปญหาในการพิสูจนผูสอนอาจแสดงการพิสูจนไดดังนี้
2) ให z = a + bi
จะได z = a – bi
และ ( )z = a + bi = z
z = z
ให z1 , z2 เปนจํานวนเชิงซอน โดยที่ z1 = a + bi และ z2 = c + di จะได
5) z1 – z2 = (a + bi) – (c + di)
= (a – c) + (b – d)i
นั่นคือ ( )1 2z z− = (a – c) – (b – d)i
และ 1 2z z− = (a – bi) – (c – di)
= (a – c) – (b – d)i
ดังนั้น ( )1 2z z− = 1 2z z−
6) z1 • z2 = (ac – bd) + (ad + bc)i
นั่นคือ 1 2z z⋅ = (ac – bd) – (ad + bc)i
และ 1 2z z⋅ = (a – bi)(c – di)
= (ac – bd) – (ad + bc)i
ดังนั้น 1 2z z⋅ = 1 2z z⋅
2. ในหนังสือเรียนไดแสดงการพิสูจนสมบัติของคาสัมบูรณไวเพียงขอ 1 และ 2
เทานั้น สําหรับขอที่เหลือละไวใหผูเรียนที่สนใจไดลองพิสูจนดวยตนเอง แตถาผูเรียนมีปญหา
ในการพิสูจน ผูสอนอาจแสดงการพิสูจนไดดังนี้
3) ให z = a + bi และ z ≠ 0
1
z
= 2 2
1
a b+
= 2 2
1
a b+
3
= 1
z
4) จาก 2
1 2z z⋅ = (z1 • z2)( 1 2z z⋅ )
= (z1 • z2)( 1 2z z⋅ )
= ( 1 1z z⋅ )( 2 2z z⋅ )
= 2 2
1 2z z⋅
= ( )
2
1 2z z
ดังนั้น 1 2z z⋅ = 1 2z z
กอนที่จะพิสูจนสมบัติของคาสัมบูรณ ขอ 5 1 2 1 2z z z z+ ≤ + และ ขอ 6
1 2 1 2z z z z− ≥ − จะแสดงการพิสูจนทฤษฎีบทนํา เพื่อจะนําไปใชในการพิสูจนสมบัติ
ของคาสัมบูรณดังกลาว
ทฤษฎีบทนํา 1 ถา z เปนจํานวนเชิงซอน โดยที่ z = a + bi เมื่อ a, b เปนจํานวนจริง
แลว a ≤ z
พิสูจน ให z = a + bi
เนื่องจาก a ≤ 2
a
≤ 2 2
a b+ = z
ดังนั้น a ≤ z
ทฤษฎีบทนํา 2 ถา z1 , z2 เปนจํานวนเชิงซอน โดยที่ z1 = a + bi และ z2 = c + di แลว
1 2z z + 2 1z z ≤ 1 22 z z
พิสูจน พิจารณา 1 2z z + 2 1z z = (a + bi)(c – di) + (c + di)(a – bi)
= ac – adi + bci + bd + ac – bci + adi + bd
= 2ac + 2bd
= 2(ac + bd)
≤ ( ) ( )
2 2
2 ac bd bc ad+ + − (ทฤษฎีบทนํา 1)
= 1 22 z z
ดังนั้น 1 2z z + 2 1z z ≤ 1 22 z z
4
ตอไปนี้เปนการพิสูจนสมบัติของคาสัมบูรณขอ 5 และขอ 6
5) 1 2 1 2z z z z+ ≤ +
พิสูจน จาก 2
1 2z z+ = (z1 + z2)( )1 2z z+
= (z1 + z2)( )1 2z z+
= 1 1 1 2 2 1 2 2z z z z z z z z+ + +
= 2 2
1 1 2 2 1 2z z z z z z+ + +
≤
2 2
1 1 2 2z 2 z z z+ + (ทฤษฎีบทนํา 2)
= 2 2
1 1 2 2z 2 z z z+ +
= 2 2
1 1 2 2z 2 z z z+ +
= ( )
2
1 2z z+
1 2z z+ ≤ 1 2z z+
ดังนั้น 1 2z z+ ≤ 1 2z z+
6) 1 2 1 2z z z z− ≥ −
พิสูจน จาก 2
1 2z z− = (z1 – z2)( 1 2z z− )
= 2 2
1 2 2 1 1 2z z z z z z+ − −
= ( )2 2
1 2 2 1 1 2z z z z z z+ − +
≥
2 2
1 2 1 2z z 2 z z+ − (ทฤษฎีบทนํา 2)
= 2 2
1 1 2 2z 2 z z z− +
= 2 2
1 1 2 2z 2 z z z− +
= ( )
2
1 2z z−
ดังนั้น 1 2 1 2z z z z− ≥ −
3. การหาผลบวกและผลตางของจํานวนเชิงซอน 2 จํานวน อาจอาศัยกราฟได
เชนเดียวกับการหาผลบวกและผลตางของเวกเตอร เพราะจํานวนเชิงซอน a + bi อาจแทน
ดวยเวกเตอรที่มีจุด (0, 0) เปนจุดเริ่มตน และจุด (a, b) เปนจุดสิ้นสุด เชน
(1) การหาผลบวกของ 3 + 2i และ –2 + 3i หาผลบวกโดยอาศัยกราฟ จะได
5
ผลบวกคือ เวกเตอรที่มีจุด (0, 0) เปนจุดเริ่มตน และมีจุด (1, 5) เปนจุดสิ้นสุด
ซึ่งก็คือจํานวนเชิงซอน (1, 5) หรือ 1 + 5i นั่นเอง
(2) การหาผลตางของจํานวนเชิงซอน (4, 2) และ (1, –3) โดยอาศัยกราฟ จะได
ผลตางก็คือ เวกเตอรที่มีจุด (0, 0) เปนจุดเริ่มตน และมีจุด (3, 5) เปนจุดสิ้นสุด
ซึ่งก็คือจํานวนเชิงซอน (3, 5) หรือ 3 + 5i
4. การแสดงการพิสูจนทฤษฎีบทและขอสรุปตาง ๆ ของจํานวนเชิงซอน บางครั้ง
เรายังไมสามารถแสดงการพิสูจนโดยตรงได จึงใชวิธีอุปนัยเชิงคณิตศาสตร (Principle of
Mathematical Induction) ซึ่งวิธีอุปนัยเชิงคณิตศาสตรนั้นมีใจความดังนี้
“ถา P(n) เปนประพจนที่เกี่ยวของกับจํานวนนับ n โดยที่ P(n) มีสมบัติดังนี้
1. P(1) เปนจริง
6
4
2
0 2 4–4 –2 X
Y
(3, 2)
(1, 5)
(–2, 3)
–4
4
6
2
–2
–4 –2 2 4
X
Y
(4, 2)
(3, 5)
(–1, 3)
0
(1, –3)
6
และ 2. ถา P(k) เปนจริงแลว P(k + 1) เปนจริงสําหรับทุก ๆ จํานวนนับ k
แลวประพจน P(n) จะเปนจริงสําหรับทุก ๆ จํานวนนับ n”
ในหนังสือเรียนไมไดแสดงการพิสูจนทฤษฎีบทของเดอมัวร ซึ่งการพิสูจนตอง
อาศัยวิธีอุปนัยเชิงคณิตศาสตร ถาผูเรียนสงสัยผูสอนอาจอธิบายการพิสูจนไดดังนี้
ทฤษฎีบทของเดอมัวร
ถา z = r(cos θ + i sin θ) และ n เปนจํานวนเต็มบวก
จะได zn
= rn
(cos n θ + i sin n θ)
พิสูจน ให P(n) แทนขอความ “ถา z = r(cos θ + i sin θ) แลว
zn
= rn
(cos n θ + i sin n θ)”
ดังนั้น P(1) เปนจริง เพราะถา z = r(cos θ + i sin θ) แลว
z1
= r1
(cos 1 θ + i sin 1 θ)
ให P(k) เปนจริง นั่นคือ ถา z = r(cos θ + i sin θ) แลว zk
= rk
(cos k θ + i sin k θ)
สําหรับทุก k ∈ I+
ตองแสดงวา P(k + 1) เปนจริง
พิจารณา zk + 1
= zk
⋅ z
= [rk
(cos k θ + i sin k θ)][r(cos θ + i sin θ)]
= (rk
⋅ r)[cos(k θ + θ) + i sin (k θ + θ)]
= rk + 1
[cos(k + 1) θ + i sin(k + 1) θ]
ดังนั้น P(k + 1) เปนจริง
โดยวิธีอุปนัยเชิงคณิตศาสตร จะได P(n) เปนจริง สําหรับทุกคาของ n ที่เปน
จํานวนเต็มบวก
นั่นคือ ถา z = r(cos θ + i sin θ) แลว zn
= rn
(cos n θ + i sin n θ) โดยที่ n ∈ I+
5. ประโยชนของทฤษฎีบทของเดอมัวรนอกจากใชในการหาคาของจํานวนเชิงซอน
ในรูปเลขยกกําลัง และการหารากที่ n ของจํานวนเชิงซอน แลวยังสามารถนําไปใชพิสูจน
ทฤษฎีบทตรีโกณมิติได เชน
1) จงพิสูจนวา sin 2 θ = 2 sin θ cos θ
cos 2 θ = cos2
θ – sin2
θ
จากทฤษฎีบทของเดอมัวรกลาววา z = r(cos θ + i sin θ) และ n ∈ I+
จะได
7
zn
= rn
(cos n θ + i sin n θ)
จาก (cos θ + i sin θ)2
= (cos θ + i sin θ)(cos θ + i sin θ)
= cos2
θ – sin2
θ + i (2 sin θ cos θ)
และจากทฤษฎีบทของเดอมัวร จะได (cos θ + i sin θ)2
= cos 2 θ + i sin 2 θ
ดังนั้น sin 2 θ = 2 sin θ cos θ
และ cos 2 θ = cos2
θ – sin2
θ
2) จงพิสูจนวา sin 3 θ = 3 sin θ – 4 sin3
θ
cos 3 θ = 4 cos3
θ – 3 cosθ
จาก (cos θ + i sin θ)3
= (cos θ + i sin θ)(cos2
θ – sin2
θ + 2 i sin θ cos θ)
= cos3
θ + 3 i sin θ cos2
θ – 3 sin2
θ cos θ – i sin3
θ)
= cos3
θ – 3 sin2
θ cos θ + i (3 sin θ cos2
θ – sin3
θ)
= cos3
θ – 3(1 – cos2
θ)cos θ + i[3 sin θ(1 – sin2
θ) – sin3
θ]
= cos3
θ – 3 cos θ + 3 cos3
θ + i(3 sin θ – 3 sin3
θ – sin3
θ)
= 4 cos3
θ – 3 cos θ + i(3 sin θ – 4 sin3
θ)
และจากทฤษฎีบทของเดอมัวร จะได (cos θ + i sin θ)3
= cos 3θ + i sin 3θ
ดังนั้น sin 3θ = 3 sinθ – 4 sin3
θ
และ cos 3θ = 4 cos3
θ – 3 cos θ
6. การหารากที่ n ของ 1
เนื่องจาก 1 = cos 0°
+ i sin 0°
ดังนั้นรากที่ n ของ 1 คือ 0 360 k 0 360 k
cos isin
n n
⎛ ⎞ ⎛ ⎞+ +
+⎜ ⎟ ⎜ ⎟
⎝ ⎠ ⎝ ⎠
o o o o
หรือเทากับ 360 k 360 k
cos isin
n n
⎛ ⎞ ⎛ ⎞
+⎜ ⎟ ⎜ ⎟
⎝ ⎠ ⎝ ⎠
o o
เมื่อ k ∈ { }0, 1, 2, ..., n 1−
ถาให a = 360 360
cos isin
n n
+
o o
จะไดรากที่ n ของ 1 คือ 1, a, a2
, …, an – 1
ซึ่ง a, a2
, …, an – 1
จะเปนรากของสมการ xn – 1
+ xn – 2
+ … + x + 1 = 0 ดวย
8
7. ขอสังเกต a b a b⋅ ≠ ⋅ เมื่อ a และ b เปนจํานวนลบทั้งคู
ตัวอยางเชน 4 9− ⋅ − = ( )( )2 1 3 1− −
= (2i)(3i)
= 6i2
= 6(–1)
= –6
แต ( 4)( 9)− − = 36
= 6
กิจกรรมเสนอแนะ
จํานวนเชิงซอน
1. ผูสอนอาจนําเขาสูบทเรียนตามหนังสือเรียน หรืออาจยกตัวอยางการหาคาใน
ระบบจํานวนจริงมากอน เชน x2
= 1 พบวา x มีคาเปน –1 หรือ 1 ก็ได (ผูเรียนเคยเรียน
มาแลว) หลังจากนั้นผูสอนยกตัวอยางการหาคาของ x เมื่อกําหนด x2
= –1 ถามผูเรียนวา
ในระบบจํานวนจริงมีจํานวนใดหรือไมที่ยกกําลังสองแลวมีคาเปนลบ ผูเรียนจะตอบไดวา
ไมมีจํานวนจริงใดเลยที่ยกกําลังสองแลวเปนจํานวนลบ เพื่อใหคาของ x จากสมการ
x2
= –1 ได จําเปนตองสรางจํานวนขึ้นใหม เรียกจํานวนที่สรางใหมนี้วา จํานวนเชิงซอน
2. ผูสอนใหบทนิยามจํานวนเชิงซอน การเทากัน การบวก และการคูณ จํานวนเชิงซอน
ในรูป (a, b) แลวยกตัวอยางหรือกําหนดจํานวนเชิงซอนใหเพื่อหาคําตอบที่ตองการ เชน
(1) กําหนดให (3a, –b) = (3, 1) จงหาคาของ a และ b
จากบทนิยาม (3a, –b) = (3, 1)
จะได 3a = 3
a = 1
และ –b = 1
b = –1
(2) จงหาผลบวกและผลคูณของจํานวนเชิงซอน (–1, 5) และ (2, –3)
(–1, 5) + (2, –3) = (–1 + 2, 5 – 3)
= (1, 2)
9
และ (–1, 5) ⋅ (2, –3) = ((–1)2 – 5(–3), (–1)(–3) + 5(2))
= (–2 + 15, 3 + 10)
= (13, 13)
(3) จงหาคาของ a, b เมื่อกําหนด
ก. (a, –3b) + (–4b, 2a) = (–2, 1)
จะได a – 4b = –2
2a – 3b = 1
แกสมการ จะได a = 2 และ b = 1
ข. (a, b)(3, –4) = (5, 2)
3a + 4b = 5
–4a + 3b = 2
แกสมการ จะได a = 7
25
และ b = 26
25
3. ผูสอนอธิบายวาจํานวนเชิงซอนในรูป (a, b) อาจเขียนใหอยูในรูป a + bi ตาม
ขั้นตอนในหนังสือเรียน หลังจากนั้นผูสอนอาจกําหนดจํานวนเชิงซอนในรูป (a, b) ใหผูเรียน
เขียนใหอยูในรูป a + bi
4. ผูสอนบอกผูเรียนวา โดยทั่วไปจํานวนเชิงซอนประกอบดวยสวนจริงและสวน
จินตภาพ กลาวคือสําหรับจํานวนเชิงซอนในรูป (a, b) หรือในรูป a + bi เรียก a วาสวนจริง
และเรียก b วาสวนจินตภาพ
ผูสอนยกตัวอยางจํานวนเชิงซอน (–2, 3) ใหผูเรียนบอกสวนจริงและสวน
จินตภาพ ผูเรียนควรบอกไดวาสวนจริงคือ –2 สวนจินตภาพคือ 3
ผูสอนอาจยกตัวอยางจํานวนเชิงซอนอื่น ๆ เชน 3 – 5i, i(1 – i), i(1 – i)(2 + i)
แลวใหผูเรียนบอกสวนจริงและสวนจินตภาพ
ผูสอนบอกใหผูเรียนทราบวา จํานวนเชิงซอน (a, b) เมื่อ b = 0 เรียกวา
จํานวนจริง เชน (3, 0), (–7, 0) ซึ่งก็คือ 3, –7
และจํานวนเชิงซอน (0, b) เมื่อ b ≠ 0 เรียกวา จํานวนจินตภาพแท จากตัวอยาง
จํานวนจินตภาพที่ผูเรียนบอกขางตนจะเห็นวา 3i เปนจํานวนจินตภาพแท ใหผูเรียนยกตัวอยาง
10
จํานวนจินตภาพแทอีก 2 หรือ 3 จํานวน
ผูสอนยกตัวอยางจํานวนตาง ๆ เมื่อเอกภพสัมพัทธเปนเซตของจํานวนเชิงซอน
แลวถามวาเปนจํานวนชนิดใดบางตามตารางขางลางนี้
จํานวน
เชิงซอน
จํานวน
จินตภาพแท
จํานวน
จริง
จํานวน
ตรรกยะ
จํานวน
อตรรกยะ
จํานวน
เต็ม
–1 – i
5
–7i
3
2 + i
5. ผูสอนอาจใหผูเรียนหาคาของ in
เมื่อ n เปนจํานวนเต็มบวก เชน ใหหาคา
ของ i112
และ i27
ซึ่งผูเรียนควรหาไดดังนี้
(1) i112
= (i2
)56
= (–1)56
= 1
(2) i27
= i26
i
= (i2
)13
i
= (–1)13
i
= –i
เอกลักษณและตัวผกผันการบวก
1. ผูสอนทบทวนสมบัติของระบบจํานวนจริงเกี่ยวกับการบวก
2. ผูสอนถามวา ในระบบจํานวนเชิงซอน เอกลักษณการบวกคือจํานวนใด
ถาผูเรียนยังตอบไมได ผูสอนใหผูเรียนหาผลบวกของจํานวนเชิงซอนตอไปนี้
(2, –3) + (0, 0) , (0, 0) + (2, –3)
(–4, 5) + (0, 0) , (0, 0) + (–4, 5)
(0, 0) + (1, 4) , (1, 4) + (0, 0)
(0, 0) + (–5, –2) , (–5, –2) + (0, 0)
11
ซึ่งผูเรียนควรจะไดขอสรุปวา (0, 0) เปน “เอกลักษณการบวก” ของจํานวนเชิงซอน
3. ผูสอนถามความหมายของ “ตัวผกผันการบวก” ของจํานวนเชิงซอน (a, b) ซึ่ง
ผูเรียนควรตอบไดวา หมายถึง จํานวนเชิงซอนที่บวกกับ (a, b) แลวไดจํานวนเชิงซอน (0, 0)
ผูสอนยกจํานวนเชิงซอนหลาย ๆ จํานวน เชน (–1, 3) , (2, –5) , (–2, –1)
ใหผูเรียนหาตัวผกผันการบวกของจํานวนเชิงซอนดังกลาว
ผูสอนใหผูเรียนสังเกตวา จํานวนเชิงซอนที่กําหนดใหกับตัวผกผันการบวกที่หาได
มีอะไรที่แตกตางกันบาง ผูเรียนควรตอบไดวาสวนจริงและสวนจินตภาพของจํานวนเชิงซอน
ที่เปนตัวผกผันการบวกนั้นเปนจํานวนตรงขามกับสวนจริงและสวนจินตภาพของจํานวน
เชิงซอนที่กําหนดใหตามลําดับ กลาวคือ ถากําหนดจํานวนเชิงซอน (a, b) ให ตัวผกผันการบวก
ของจํานวนเชิงซอน (a, b) คือ (–a, –b)
4. ผูสอนแสดงการหาเอกลักษณและตัวผกผันการบวกของจํานวนเชิงซอนตาม
ขั้นตอนในหนังสือเรียน
เอกลักษณและตัวผกผันการคูณ
1. ผูสอนทบทวนสมบัติของระบบจํานวนจริงเกี่ยวกับการคูณ
2. ผูสอนถามวา ในระบบจํานวนเชิงซอน เอกลักษณการคูณคือจํานวนใด ถาผูเรียน
ยังตอบไมได ผูสอนใหผูเรียนหาผลคูณของจํานวนเชิงซอนตอไปนี้
(1, 3)(1, 0) , (1, 0)(1, 3)
(–1, –2)(1, 0) , (1, 0)(–1, –2)
(2, –3)(1, 0) , (1, 0)(2, –3)
(–2, 3)(1, 0) , (1, 0)(–2, 3)
ซึ่งผูเรียนควรไดขอสรุปวา (1, 0) เปน “เอกลักษณการคูณ” ของจํานวนเชิงซอน
3. ผูสอนถามความหมายของตัวผกผันการคูณในระบบจํานวนเชิงซอน ซึ่งผูเรียน
ควรจะตอบไดวา “ตัวผกผันการคูณ” ของจํานวนเชิงซอนหมายถึงจํานวนเชิงซอนที่คูณกับ
จํานวนเชิงซอนที่กําหนดใหแลวไดเอกลักษณการคูณ คือ จํานวนเชิงซอน (1, 0)
ผูสอนและผูเรียนชวยกันหาตัวผกผันการคูณตามวิธีการในหนังสือเรียน
ผูสอนใหผูเรียนฝกหาตัวผกผันการคูณของจํานวนเชิงซอนตอไปนี้
(3, 2) , (–4, 3) , –1 – 5i , 4 – 2i
12
ผูเรียนควรหาไดวา
ตัวผกผันการคูณของ (3, 2) คือ 3 2
,
13 13
−⎛ ⎞
⎜ ⎟
⎝ ⎠
ตัวผกผันการคูณของ (–4, 3) คือ 4 3
,
25 25
− −⎛ ⎞
⎜ ⎟
⎝ ⎠
ตัวผกผันการคูณของ –1 – 5i คือ 1 5
i
26 26
−
+
ตัวผกผันการคูณของ 4 – 2i คือ 4 2
i
20 20
+
ผูสอนถามผูเรียนวาทําอยางไรจึงจะทราบวาตัวผกผันการคูณที่หาไดนั้นถูกตอง
ผูเรียนควรตอบไดวา เมื่อนําจํานวนเชิงซอนที่กําหนดใหคูณกับตัวผกผันการคูณ
ของจํานวนเชิงซอนนั้น จะไดจํานวนเชิงซอน (1, 0)
ผูสอนใหผูเรียนตรวจสอบจํานวนที่หาไดเหลานั้นตามวิธีที่ผูเรียนตอบมา
การลบและการหารจํานวนเชิงซอน
1. ผูสอนใหบทนิยามการลบและการหารตามหนังสือเรียน
2. ผูสอนใหผูเรียนฝกหาผลลบและผลหารของ 5 + 3i และ 4 – 2i
(1) (5 + 3i) – (4 – 2i) = 1 + 5i
(2) 5 3i
4 2i
+
−
= (5 + 3i) 4 2
i
20 20
⎛ ⎞
+⎜ ⎟
⎝ ⎠
= 7 11
i
10 10
+
3. ผูสอนอาจใหผูเรียนหาผลบวก ผลลบ ผลคูณและผลหารของจํานวนเชิงซอน
หลาย ๆ จํานวน เชน
จงหาคาของ (3, 5) [(2, 1) + (4, –2)]
วิธีทํา (3, 5)[(2, 1) + (4, –2)] = (3, 5)(6, –1)
= (23, 27)
หรือ (3, 5)[(2, 1) + (4, –2)] = (3, 5)(2, 1) + (3, 5)(4, –2)
= (1, 13) + (22, 14)
= (23, 27)
13
4. ผูสอนใหบทนิยามสังยุคของจํานวนเชิงซอนตามหนังสือเรียน แลวใหผูเรียนหา
สังยุคของจํานวนเชิงซอนที่ครูกําหนดให เชน 4 + 3i , 2 – i , (–3, 1) , (–5, –3)
เมื่อผูเรียนหาสังยุคของจํานวนเหลานั้นไดแลว ใหผูเรียนหาผลคูณของจํานวน
เชิงซอนที่กําหนดใหกับสังยุคของจํานวนเชิงซอนนั้น
ผูสอนถามผูเรียนวาผลลัพธที่ไดเปนจํานวนชนิดใดซึ่งผูเรียนควรสรุปไดวาเปน
จํานวนจริง
5. ผูสอนใหผูเรียนหาผลคูณของ a + bi และ a – bi แลวสรุปใหไดวาผลคูณของ
จํานวนเชิงซอนกับสังยุคของจํานวนเชิงซอนนั้นเปนจํานวนจริง ผูสอนแนะนําวาจากขอสรุปนี้
นําไปใชในการหาผลหารของจํานวนเชิงซอนไดดังตัวอยางตอไปนี้
5 3i
4 2i
+
−
= 5 3i 4 2i
4 2i 4 2i
+ +
⋅
− +
= 7 11
i
10 10
+
6. ผูสอนใหผูเรียนหาผลหารของจํานวนเชิงซอน เชน 3 2i
2 5i
+
+
และ 4 3i
2 i
+
−
โดยใช
สังยุคของจํานวนเชิงซอน
รากที่สองของจํานวนเชิงซอน
1. ผูสอนทบทวนการหารากที่สองของจํานวนจริงบวกใดๆ ที่มีคาตั้งแต 0 ขึ้นไป
เชน จงหารากที่สองของ 1, 2, 9, 16
ผูสอนอาจถามผูเรียนวา เราสามารถหารากที่สองของจํานวนเชิงซอนใด ๆ ได
หรือไม ผูเรียนควรบอกวาได ผูสอนแสดงการหารากที่สองของจํานวนเชิงซอนใดๆ ตาม
แบบเรียนในหนังสือเรียน แลวใหผูเรียนชวยกันสรุปการหารากที่สองของจํานวนเชิงซอนใด ๆ
ดังที่กลาวมา ผูสอนใหทฤษฎีบท ซึ่งทฤษฎีบทดังกลาวผูสอนอาจใหขอสังเกตวา ในกรณีที่
y = 0 แต x ≠ 0 แลวคารากที่สองของ z คือ x± เมื่อ x > 0 นั่นคือ คารากที่สองของ z เปน
จํานวนจริงสองคา หรือ x i± − เมื่อ x < 0 นั่นคือ คารากที่สองของ z เปนจํานวนจินตภาพ
สองคา
14
ผูสอนอาจยกตัวอยางการหารากที่สองของจํานวนเชิงซอนใด ๆ โดยอาศัยทฤษฎีบท
ดังกลาว ตัวอยางเชน
จงหารากที่สองของ 5 + 12i
วิธีทํา ให z = 5 + 12i จะได x = 5 และ y = 12
r = 2 2
5 12 13+ =
เนื่องจาก y > 0 ดังนั้นรากที่สองของ 5 + 12i คือ
13 5 13 5 18 8
i i (3 2i)
2 2 2 2
⎡ ⎤ ⎡ ⎤+ −
± + = ± + = ± +⎢ ⎥ ⎢ ⎥
⎣ ⎦ ⎣ ⎦
ดังนั้นรากที่สองของ 5 + 12i คือ 3 + 2i และ –3 – 2i
2. ผูสอนยกตัวอยางที่ 2 ในหนังสือเรียน แลวผูสอนตรวจสอบความเขาใจของผูเรียน
โดยผูสอนอาจถามวาสมการพหุนามกําลังสองในรูปax2
+bx+c = 0 เมื่อ a,bและc เปนจํานวน
จริงใด ๆ โดยที่ a ≠ 0 จะมีคําตอบของสมการเปนจํานวนจริงเมื่อใด และเปนจํานวนเชิงซอน
เมื่อใดผูเรียนควรบอกไดวา คําตอบของสมการจะเปนจํานวนจริงเมื่อ b2
– 4ac ≥ 0 และ
คําตอบของสมการจะเปนจํานวนเชิงซอนเมื่อ b2
– 4ac < 0 ผูสอนควรเนนวา การหาคําตอบ
ของสมการพหุนามกําลังสองในรูป ax2
+ bx + c = 0 เมื่อ a, b และ c เปนจํานวนจริง
โดยที่ a ≠ 0
โดยใชสูตร x =
2b b 4ac
2a
− ± −
หรือ x =
2b b 4ac i
2a
− ± −
ผูเรียนจะใชสูตรนี้ได เมื่อ a, b และ c เปนจํานวนจริงเทานั้น เชนในการหาคําตอบของ
สมการพหุนาม x2
+2+3i จะไมสามารถใชสูตรดังกลาวในการหาคําตอบของสมการพหุนามได
เพราะ2+ 3i เปนจํานวนเชิงซอน
3. ผูสอนนําสนทนากับผูเรียนวา วิธีการหารากที่สองของจํานวนเชิงซอนนอกจาก
เราสามารถหาไดโดยอาศัยทฤษฎีบท หรือการหาคําตอบของสมการพหุนามโดยใชสูตรขาง
ตนแลว เรายังสามารถใชวิธีการแยกตัวประกอบได ดังเชน
จงหารากที่สองของ –4
วิธีทํา ให z2
= -4
z2
+ 4 = 0
15
z2
– (2i)2
= 0
(z – 2i)(z + 2i) = 0
จะได z - 2i = 0
z = 2i
หรือ z + 2i = 0
z = – 2i
ดังนั้น รากที่สองของ – 4 คือ – 2i และ 2i
กราฟและคาสัมบูรณของจํานวนเชิงซอน
1. ผูสอนใหผูเรียนแทนจํานวนเชิงซอนดวยจุดและเวกเตอรบนระนาบเชิงซอน
เชนเดียวกับในหนังสือเรียน
2. ผูสอนใหบทนิยามคาสัมบูรณของจํานวนเชิงซอน
3. ผูสอนถามผูเรียนวาการหาคาสัมบูรณของจํานวนเชิงซอน 2 + 3i เปนการหา
ระยะทางจากจุดใดไปจุดใด ซึ่งผูเรียนควรตอบไดวา เปนการหาระยะทางจากจุด (0, 0) ถึง
จุด (2, 3)
4. ผูสอนยกตัวอยางที่สอดคลองกับทฤษฎีบทเกี่ยวกับสมบัติของคาสัมบูรณของ
จํานวนเชิงซอน เชน
1) กําหนดให z = 3 + 4i จงแสดงวา z z z= − =
จาก z = 3 + 4i ดังนั้น z = 2 2
3 4+ = 5
– z = –3 – 4i ดังนั้น z− = 2 2
( 3) ( 4)− + − = 5
z = 3 – 4i ดังนั้น z = 2 2
3 ( 4)+ − = 5
ดังนั้น z = z− = z
2) กําหนดให z1 = – 1 – 2i และ z2 = 3 + 2i จงแสดงวา 1 2z z− ≥ 1 2z z−
ดังนั้น 1 2z z− = ( ) ( )- 1 - 2i - 3 + 2i
= - 4 - 4i
= 2 2
( 4) ( 4)− + −
= 32
1 2z z− = 2 2 2 2
( 1) ( 2) 3 2− + − − +
16
= 5 13−
เพราะวา 32 ≥ 5 13− ดังนั้น 1 2z z− ≥ 1 2z z−
จากนั้นผูสอนและผูเรียนชวยกันพิสูจนสมบัติบางขอของทฤษฎีบทดังกลาว
จํานวนเชิงซอนในรูปเชิงขั้ว
1. ผูสอนทบทวนฟงกชันตรีโกณมิติของมุมของรูปสามเหลี่ยมมุมฉาก และคาของ
ฟงกชันโคไซน ไซน และแทนเจนตของมุมตางๆ
2. ผูสอนแสดงการเขียนจํานวนเชิงซอนในรูปเชิงขั้ว
โดยเริ่มตนจากการเขียน z = x + yi ≠ 0 ดวยเวกเตอรบนระนาบ ดังนี้
เมื่อกําหนดให θ เปนมุมบวกที่เล็กที่สุด ซึ่งวัดทวนเข็มนาฬิกาจากแกน X ทาง
ดานบวกไปยัง oz
uur
และ r = |oz
uur
| แทนระยะหางระหวางจุดกําเนิด o กับ z
ผูสอนควรอธิบายวา θ เปนมุมบวกที่เล็กที่สุด แลว 0°
≤ θ < 360°
ผูสอนใหผูเรียนพิจารณารูปสามเหลี่ยมมุมฉาก OAZ เมื่อ |oz
uur
| = r วา OA
OZ
หรือ x
r
คือ ฟงกชันตรีโกณมิติใดของมุม θ เพื่อใหไดขอสรุปวา x = r cos θ และพิจารณาวา AZ
OZ
หรือ y
r
คือ ฟงกชันตรีโกณมิติใดของ r เมื่อ r = 2 2
x y z+ = และ y
tanθ =
x
เมื่อ x ≠ 0 แลวผูสอนอาจถามผูเรียนวาจากความสัมพันธดังกลาว เราสามารถเขียน z = x + yi
ในรูปตรีโกณมิติไดหรือไม ซึ่งผูเรียนควรบอกวา ได คือ z = r (cos θ + i sin θ)
z = x + yi
x X
Y
o
y
θ
z = (x, y)
A X
Y
o
y
θ
x
17
การเขียนจํานวนเชิงซอนในรูป z = r (cos θ + i sin θ) เปนการเขียนจํานวนเชิงซอน
ในรูปเชิงขั้วของ z และเรียก θ วาอารกิวเมนตของ z ผูสอนถามผูเรียนวา เมื่อ n เปนจํานวน
เต็มใดๆ cos(θ + 2nπ) มีคาเทาใด ผูเรียนควรตอบวาcos(θ +2nπ)มีคาเทากับcos θ และ sin
(θ + 2nπ) มีคาเทาใด ผูเรียนควรตอบวา sin (θ + 2nπ) มีคาเทากับ sin θ แลวผูเรียนควร
สรุปใหไดวา cos (θ + 2nπ) + isin (θ + 2nπ) = cos θ + i sinθ
3. ผูสอนอาจถามผูเรียน ดังนี้
กําหนด z1 = r1 (cos θ1 + i sin θ1) และ z2 = r2 (cos θ2 + i sin θ2) ตางเปนรูป
เชิงขั้ว ซึ่ง z1, z2 ≠ 0 และ z1 = z2 เมื่อใด ผูเรียนควรตอบไดวา z1 = z2 ก็ตอเมื่อ r1 = r2
และ θ1 – θ2 = 2nπ เมื่อ n เปนจํานวนเต็ม แลวผูสอนอาจถามผูเรียนวา ถามีจํานวนเต็ม n
และ r1 = r2 ≠ 0 ที่ทําให θ1 – θ2 ≠ 2nπ แลว z1 = z2 หรือไม ผูเรียนควรตอบไดวา
z1 ≠ z2
ผูสอนยกตัวอยางเพื่อใหผูเรียนเขียนจํานวนเชิงซอนในรูปเชิงขั้วในกรณีที่ z ≠ 0 ได
เชน จงเขียน z = –3 – 3i ในรูปเชิงขั้ว
วิธีทํา ให r (cos θ + i sin θ) เปนรูปเชิงขั้วของ -3 –3i
จะได r = 2 2( 3) ( 3) 9 9 18 3 2− + − = + = =
และ θ ที่ทําให tan θ = 3
3
−
−
= 1 คือ θ = π
4
หรือ 5π
4
เวกเตอรที่แทน z อยูในควอดรันตที่ 3 ดังนั้น θ = 4
π5
หรือ 2250
ดังนั้นรูปเชิงขั้วของ –3 –3i คือ 2 [ cos (5π
4
+ 2nπ) + i sin (5π
4
+ 2nπ) ]
เมื่อ n ∈ I ดังรูป
X
Y
-2
-1
-3
-1-2-3
225°
(-3, -3)
18
ผูสอนถามผูเรียนวา สําหรับกรณีที่ z = 0 เราสามารถเขียน z ในรูปเชิงขั้วไดหรือไม
ผูเรียนควรตอบวาได ซึ่ง z = 0 เขียนในรูปเชิงขั้วได คือ 0(cos θ + i sin θ) และผูเรียนควร
บอกไดวา θ เปนมุมที่มีขนาดใดก็ได
4. ผูสอนทบทวนสูตรการหาโคไซน และไซนของผลบวกและผลตางของมุม ดังนี้
cos (α- β) = cos α cos β + sin α sinβ
cos (α+ β) = cos α cos β - sin α sinβ
sin (α- β) = sin α cos β - cos α sinβ
sin (α+ β) = sin α cos β + cos α sinβ
5. ผูสอนอาจแสดงการพิสูจนทฤษฎีบทของเดอมัวรโดยใชอุปนัยเชิงคณิตศาสตร
ตามขอเสนอแนะ
6. ผูสอนยกตัวอยางการหา zn
เมื่อ n เปนจํานวนเต็มบวกโดยใชทฤษฎีบทของ
เดอมัวร เชน
จงเขียน 5( 3 i)− ในรูป x + yi เมื่อ x, y ∈ R
วิธีทํา เนื่องจาก 3 i− เขียนไดในรูป 2(cos 11π
6
+ isin 11π
6
)
ดังนั้น โดยทฤษฎีบทของเดอมัวร จะไดวา
5( 3 i)− = 25
[ cos (5(11π
6
)) + isin(5(11π
6
)) ]
= 32 [ cos (55π
6
) + isin(55π
6
) ]
= 32 [ cos (7π
6
) + isin(7π
6
) ]
= 32 [ i
2
1
2
3
−+− ]
= 16 3 16i− −
7. ผูสอนและผูเรียนชวยกันพิจารณาทฤษฎีบทของเดอมัวร โดยขยายจาก n เปน
จํานวนเต็มบวก เปน n เปนจํานวนเต็ม ซึ่งผูสอนควรใหผูเรียนสรุปใหไดวา ทฤษฎีบทของ
เดอมัวรเปนจริงสําหรับทุกจํานวนเต็ม ดังนี้
ถา z = r (cos θ + i sin θ) ≠ 0 และ n เปนจํานวนเต็มแลว zn
= rn
[cos (nθ) + i sin (nθ)]
ผูสอนอาจยกตัวอยาง การหา zn
เมื่อ n เปนจํานวนเต็ม เชน
19
จงเขียน 5( 3 i)−+ ในรูป x + yi เมื่อ x, y ∈ R
วิธีทํา เนื่องจาก 3 i+ เขียนไดในรูป 2(cos
6
π
+ i sin
6
π
)
จะไดวา 5( 3 i)−+ = 2-5
[cos (-5(
6
π
)) + i sin(-5(
6
π
))]
= 1
32
[cos (–5
6
π
) + i sin(–5
6
π
)]
= 1
32
[cos (5
6
π
) – i sin(5
6
π
)]
= 1
32
( 3 1
i
2 2
− − )
= 3 1
i
64 64
− −
รากที่ n ของจํานวนเชิงซอน
1. ผูสอนทบทวนทฤษฎีบทของเดอมัวร และนําสนทนากับผูเรียนถึงประโยชนของ
ทฤษฎีบทของเดอมัวร
2. ผูสอนยกตัวอยางที่ 1, 2 และ 3 ในหนังสือเรียน ผูสอนและผูเรียนชวยกันสรุป
ทฤษฎีบท ถา w = r (cos θ + i sin θ) แลวรากที่ n ของ w มีทั้งหมด n รากที่แตกตางกัน คือ
z = n θ+2kπ θ+2kπ
r cos + isin
n n
⎡ ⎤⎛ ⎞ ⎛ ⎞
⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎢ ⎥
⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎣ ⎦
เมื่อ k ∈ {0, 1, …, n–1}
3. ผูสอนอาจยกตัวอยางเพื่อใหผูเรียนสามารถหารากที่ n ของ z ไดรวดเร็ว ดังนี้
จงหารากที่ 4 ทั้งหมด –8 + 8 3i
วิธีทํา ให z = r (cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 4 ของ –8 + 8 i3
ดังนั้น z4
= –8 + 8 i3 = ⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡ π
+
π
16 )
3
2
(sini)
3
2
(cos
โดยทฤษฎีบทของเดอมัวร จะได
r 4
(cos 4θ + i sin 4θ) = ⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡ π
+
π
16 )
3
2
(sini)
3
2
(cos
ดังนั้น r4
= 16 และ 2
4 2k
3
π
θ = + π เมื่อ Ik∈
จึงไดวา r = 2 และ k
6 2
π π
θ = + เมื่อ Ik∈
ฉะนั้น z = 2 k k
cos ( ) i sin ( )
6 2 6 2
π π π π⎡ ⎤
+ + +⎢ ⎥⎣ ⎦
เมื่อ Ik∈
20
เมื่อ k = 0 จะได z1 = 2 cos ( ) i sin ( )
6 6
π π⎡ ⎤
+⎢ ⎥⎣ ⎦
เมื่อ k = 1 จะได z2 = 2 2 2
cos ( ) i sin ( )
3 3
π π⎡ ⎤
+⎢ ⎥⎣ ⎦
เมื่อ k = 2 จะได z3 = 2 7 7
cos ( ) i sin ( )
6 6
π π⎡ ⎤
+⎢ ⎥⎣ ⎦
เมื่อ k = 3 จะได z4 = 2 5 5
cos ( ) i sin ( )
3 3
π π⎡ ⎤
+⎢ ⎥⎣ ⎦
เขียนแผนภาพของรากที่ 4 ของ –8 + 8 i3 ไดดังนี้
ผูสอนควรถามผูเรียน ดังนี้
1) คาสัมบูรณของแตละรากมีคาเทาใด
2) คารากแตละรากจะอยูบนวงกลมที่มีรัศมีเทาใด
3) วงกลมในขอ 2) มีจุดศูนยกลางอยูที่จุดใด
4) ผลตางระหวางอารกิวเมนตของสองคารากที่อยูติดกันมีคาเทาใด
ผูเรียนควรตอบคําถามขางตน ไดวา
1) คาสัมบูรณของแตละคารากมีคาเทากับ 2
2) คารากแตละรากจะอยูบนวงกลมที่มีรัศมี เทากับ 2
3) วงกลมมีจุดศูนยกลางที่จุดกําเนิด
4) ผลตางระหวางคาอารกิวเมนตของสองคารากที่อยูติดกัน
มีคาเทากับ 2
n
π
= 2
4
π
=
2
π
หรือ 90o
4. ผูสอนและผูเรียนชวยกันพิจารณาวา เราสามารถหารากที่ n ของ w ทั้งหมดที่
แตกตางกันไดรวดเร็วโดยมีขั้นตอน ดังนี้
ขั้นที่ 1 หา z1
ขั้นที่ 2 หาผลตางของอารกิวเมนตของราก เทากับ n
2π
X
Y
z1
z2
z3
z4
2
21
ขั้นที่3 หาz2, z3,…,zn โดยนําผลตางที่หาไดจากขั้นที่2 บวกกับ
อารกิวเมนตของรากกอนหนา ไปเรื่อยๆ จนครบ n ราก
สมการพหุนาม
1. ผูสอนทบทวนสมการพหุนามที่มีสัมประสิทธิ์เปนจํานวนจริง และทบทวนการ
หาคําตอบของสมการพหุนามที่มีสัมประสิทธิ์เปนจํานวนจริงที่คําตอบของสมการอาจไมเปน
จํานวนจริง เชน x2
+ 1 = 0 , x2
+ x + 1 = 0 จากนั้นผูสอนใหทฤษฎีบทหลักมูลของพีชคณิต
เพื่อยืนยันวาสมการพหุนามจะมีคําตอบเปนจํานวนเชิงซอนเสมอ แลวผูสอนยกตัวอยางที่ 1
ในหนังสือเรียน โดยผูสอนควรใหผูเรียนสังเกตคําตอบของสมการ x4
+ 2x2
– 8 = 0 ซึ่งเปน
สมการพหุนามที่มีดีกรี 4 จะมีคําตอบทั้งหมด 4 คําตอบ แลวผูสอนจึงใหทฤษฎีบท
ถา p(x) เปนพหุนามดีกรี n≥ 1 แลวสมการ p(x) = 0 จะมีคําตอบทั้งหมด n
คําตอบ (นับคําตอบที่ซ้ํากันดวย) จากนั้นผูสอนและผูเรียนชวยกันพิสูจนทฤษฎีบทดังกลาว
2. ผูสอนทบทวนทฤษฎีบทตัวประกอบและทฤษฎีบทตัวประกอบจํานวนตรรกยะ
แลวผูสอนยกตัวอยางที่ 2 ในหนังสือเรียน ซึ่งผูสอนอาจใชวิธีการหารสังเคราะหชวยในการ
แยกตัวประกอบ ดังนี้
จงหารากของสมการ 2x4
+ x3
– 2x – 1 = 0
วิธีทํา ให P(x) = 2x4
+ x3
– 2x – 1
เนื่องจากจํานวนเต็มที่หาร –1 ลงตัว คือ 1±
และจํานวนเต็มที่หาร 2 ลงตัว คือ 1± , 2±
ดังนั้น จํานวนตรรกยะ k
m
ที่ทําให k
p 0
m
⎛ ⎞
=⎜ ⎟
⎝ ⎠
จะเปนจํานวนที่อยูในกลุมของ
จํานวนตอไปนี้ คือ 1
2
± , 1±
พิจารณา p(1) = 2(1)4
+ (1)3
– 2(1) – 1
= 2 + 1 – 2 – 1
= 0
และ p( 2
1
− ) = 2( 2
1
− )4
+ ( 2
1
− )3
– 2( 2
1
− ) – 2
1
−
= 2 (16
1
) – 8
1
+ 2(2
1
) – 1
22
= 8
1
– 8
1
+ 1 – 1
= 0
แสดงวา x – 1 และ x + 2
1
ตางเปนตัวประกอบของ P(x)
1 2 1 0 -2 -1
2 3 3 1
-2
1
2 3 3 1 0
-1 -1 -1
2 2 2 0
ดังนั้น P(x) = (x +2
1
)(x – 1)(2x2
+ 2x + 2) = 0
จะไดวา (x +2
1
)(x – 1)(2x2
+ 2x + 2) = 0
ฉะนั้น x = –2
1
หรือ x = 1 หรือ 2x2
+ 2x + 2 = 0
พิจารณา 2x2
+ 2x + 2 = 0
ฉะนั้น x = )2(2
)2)(2(42)2(2 −±−
= 2 4 16
4
− ± −
= 4
122 −±−
= 4
i322±−
= 2
i31±−
ดังนั้น คําตอบของสมการพหุนามที่กําหนด คือ –2
1
, 1, 2
i31+−
, 2
i31−−
3. ผูสอนใหผูเรียนสังเกตคําตอบของสมการพหุนาม 2x4
+ x3
– 2x – 1 = 0
จะเห็นวาคําตอบของสมการพหุนามที่มีสวนจินตภาพไมเทากับศูนยเปนสังยุคซึ่งกันและกัน
คือ 2
i31+−
, 2
i31−−
แลวผูสอนใหทฤษฎีบท ถาจํานวนเชิงซอน z เปนคําตอบของ
สมการพหุนาม P(x) = xn
+ a1 xn-1
+ … + an-1 x + an ที่มีสัมประสิทธิ์ a1, …, an เปน
จํานวนจริงแลว สังยุค z จะเปนคําตอบของสมการพหุนามนี้ดวย กอนที่ผูสอนและผูเรียนจะ
ชวยกันพิสูจนทฤษฎีบทนี้ผูสอนควรทบทวนสมบัติของสังยุคของจํานวนเชิงซอน
23
ตัวอยางแบบทดสอบประจําบท
1. จงหาคาของ 1 3 2 1
( i) ( i)
2 4 3 5
+ + +
2. จงหาคาของ 5 3 4 1
( i) ( i)
9 5 3 6
− + − −
3. จงหาคาของ (–3 –2i)(5 + 6i)
4. จงหาคาของ 1 3i
2 10i
− −
− −
5. จงหาคาของ a และ b เมื่อกําหนดให 3a + 4bi = (1 + i)2
6. จงหาคาของ (i8
+ 4)(i6
+ 2)(i4
+ 1)(i2
– 1)(i–3
– 2)(i–1
– 2)
7. จงหาคาของ x จากสมการ (x – 3)2
= –10
8. จงหาคาของ x จากสมการ x2
+ 4x + 7 = 0
9. จงหาคาของ x จากสมการ 6x2
+ x + 2 = 0
10. จงเขียน 1 3i+ ใหอยูในรูปเชิงขั้ว
11. จงหาคาของ 53 1
( i)
2 2
−
12. จงหาคาของ 3
8i
13. จงหาเซตคําตอบของสมการ x5
– 32 = 0
เฉลยตัวอยางแบบทดสอบ
1. 7 19
i
6 20
+
2. 17 23
i
9 30
− +
3. –3 – 28i
4. 4 1
i
13 26
−
5. 3a + 4bi = (1 + i)2
= 1 + 2i + i2
= 1 + 2i – 1
= 2i
24
3a = 0
a = 0
4b = 2
b = 2
4
= 1
2
ดังนั้น a = 0 และ b = 1
2
6. (i8
+ 4)(i6
+ 2)(i4
+ 1)(i2
– 1)(i–3
– 2)(i-1
– 2)
= ((i2
)4
+ 4)((i2
)3
+ 2)((i2
)2
+ 1) 2
3
1 1
(i 1)( 2)( 2)
i i
− − −
= ((-1)4
+ 4)((-1)3
+ 2)((-1)2
+ 1)(-1 – 1) 1 1
2 2
i i
⎛ ⎞⎛ ⎞
− − −⎜ ⎟⎜ ⎟
⎝ ⎠⎝ ⎠
= (1 + 4)(-1 + 2)(1 + 1)(-2) 2
1 2 2
4
i i i
⎛ ⎞
− − + +⎜ ⎟
⎝ ⎠
= 5 × 1 × 2 × (-2)(1 + 4)
= -100
7. x = 3 i 10±
8. x = 2 i 3− ±
9. x = 1 i 47
12
− ±
10. r = 2
1 ( 3)+ = 1 3+ = 4 = 2
tan θ = 3 = tan
3
π
นั่นคือ θ =
3
π
แต 1 3i+ อยูในควอดรันตที่ 1 ดังนั้น θ =
3
π
ทําใหได
1 3i+ = 2(cos isin )
3 3
π π
+
11. เขียน 3 1
i
2 2
− ในรูปเชิงขั้ว ซึ่ง 3 1
2 2
− อยูในควอดรันตที่ 4
r =
2 2
3 1
2 2
⎛ ⎞ ⎛ ⎞
+ −⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ ⎠⎝ ⎠
= 3 1
4 4
+ = 1 = 1
tan θ =
1
2
3
2
−
= 3
3
− = tan( )
6
π
−
25
นั่นคือ θ =
6
π
− ทําใหได
3 1
i
2 2
− = 1[cos( ) isin( )]
6 6
π π
− + −
โดยทฤษฎีบทของเดอมัวร
53 1
( i)
2 2
− = 5
[1(cos( ) isin( ))]
6 6
π π
− + −
= 5
1 [cos5( ) isin5( )]
6 6
π π
− + −
= 5 5
1(cos isin )
6 6
π π
− + −
= 3 1
i
2 2
− −
12. 3
8i =
1
3
(0 8i)+
r = 2 2
0 8+ = 8
θ =
2
π
3
8i =
1
3
[8(cos isin )]
2 2
π π
+
=
1
3
1 1
8 [cos( )( ) isin( )( )]
3 2 3 2
π π
+
= 2(cos isin )
6 6
π π
+
= 3 1
2( i)
2 2
+
= 3 i+
13. x5
- 32 = 0
x5
= 32
32 = 32 + 0i
= 32(cos 0 + i sin 0)
1
5
32 =
1
5
[32(cos(0 2n ) isin(0 2n ))]+ π + + π
=
1
5
2n 2n
(32) (cos isin )
5 5
π π
+
= 2n 2n
2(cos isin )
5 5
π π
+
26
ให n = 0, 1, 2, 3 และ 4 เมื่อรากของสมการทั้ง 5 คือ x1, x2, x3, x4 และ x5
เมื่อ n = 0 , x1 = 2(cos 0 + i sin 0) = 2
n = 1 , x2 = 2 2
2(cos isin )
5 5
π π
+ ≈ 0.62 + 1.90i
n = 2 , x3 = 4 4
2(cos isin )
5 5
π π
+ ≈ –1.62 + 1.18i
n = 3 , x4 = 6 6
2(cos isin )
5 5
π π
+ ≈ –1.62 – 1.18i
n = 4 , x5 = 8 8
2(cos isin )
5 5
π π
+ ≈ 0.62 – 1.90i
ดังนั้น คําตอบของสมการ คือ 2, 0.62 ± 1.90i และ –1.62 ± 1.18i
เซตคําตอบของสมการ คือ {2, 0.62 + 1.90i, 062 – 1.90i, –1.62 + 1.18i, –1.62 – 1.18i}
เฉลยแบบฝกหัด 1.1
1.
Re (z) Im (z)
2 + 3i
4 + 5i
1 3
i
2 2
−
–4
3i
2 2 2i−
2
4
1
2
–4
0
2
3
5
3
2
−
0
3
2 2−
2. (1) a = 2 , b = –2
(2) a = 3 , b = 2 หรือ a = 2 , b = 3
(3) a = 5 , b = 0
(4) a = 2
3
, b = 1
3
−
27
3. (1) 6 – 8i (2) –6 – 2i
(3) 7 – 3 2i (4) 4 + 2i
(5) 6 – 4i (6) –4 + 6i
(7) –1 + 11i (8) –1
(9) 1 + 2i (10) –3 + 4i
(11) 2 2i− − (12) 6 3i− −
4. a = 1
29
, b = 17
29
−
เฉลยแบบฝกหัด 1.2
1. (1) 15 + 8i (2) –8i
(3) –2 + 16i (4) 2i
(5) 5 (6) –4 + 19i
2. (1) 2 + i (2) –3 – 2i
(3) – 4 + 7i (4) – 4 – 7i
(5) – 4 – 7i (6) –1 + i
(7) –1 – i (8) –1 – i
3. (1) 2 + 4i (2) 20
(3) 4 (4) 8 – 16i
(5) –8i (6) 8
(7) 1
(1 2i)
10
+ (8) – 4 – 2i
4. (1) 7 6
i
17 17
− (2) i
(3) 7 1
i
2 2
− (4) 1 1
i
2 2
− −
(5) 2 3
i
13 13
+ (6) 3 1
i
20 20
+
28
5. (1) 6 8
i
5 5
+ (2) 5 3
i
2 2
−
(3) 1 1
i
2 2
− + (4) 4 1
i
17 17
+
(5) 3 43
i
65 130
+ (6) 2 – 2i
(7) 1 – i
6. 1) ให z = a + bi
iz = i(a bi)+
= b ai− +
= –b – ai
iz− = –i (a – bi)
= –ai + bi2
= –b – ai
ดังนั้น iz = iz−
2) ให z = a + bi
จะได iz = –b + ai
นั่นคือ Im(iz) = a
Re(z) = a
ดังนั้น Im(iz) = Re(z)
3) ให z = a + bi
จะได iz = –b + ai
นั่นคือ Re(iz) = –b
–Im(z) = –b
ดังนั้น Re(iz) = –Im(z)
7. ให z1 และ z2 เปนจํานวนเชิงซอน โดยที่ z1 = a + bi , z2 = c + di
และ z1z2 = 0 เพียงพอที่จะพิสูจนวา
ถา z1 ≠ 0 จะแสดงวา z2 = 0
29
เพราะวา (a + bi)(c + di) = 0
จะได ac – bd = 0 นั่นคือ ac = bd ---------- (1)
เนื่องจาก z1 ≠ 0 จะได a ≠ 0 และ b ≠ 0 ---------- (2)
จาก (1), (2) จะได c = 0 และ d = 0
ดังนั้น z2 = 0
จะไดวา ถา z1z2 = 0 แลว z1 = 0 หรือ z2 = 0
เฉลยแบบฝกหัด 1.3
1. 16i−
ให z = –16i จะไดวา x = 0 และ y = -16
และ r = 2 2
x +y = 2
( 16 )− = 16
เนื่องจาก y < 0 ดังนั้นรากที่สองของ –16i คือ
16 16
± i
2 2
⎛ ⎞
−⎜ ⎟⎜ ⎟
⎝ ⎠
= ( )± 8 8i−
= ( )± 2 2 2 2−
ดังนั้นรากที่สองของ –16i คือ 2 2 2 2i− และ 2 2 2 2i− +
5 12i+
ให z = 5 + 12i จะไดวา x = 5 และ y = 12
และ r = 2 2
x +y = 2 2
5 12+ = 13
เนื่องจาก y > 0 ดังนั้นรากที่สองของ 5 + 12i คือ
13+5 13 5
± i
2 2
⎛ ⎞−
+⎜ ⎟⎜ ⎟
⎝ ⎠
= ( )± 3 2i+
ดังนั้นรากที่สองของ 5 + 12i คือ 3 2i+ และ 3 2i− −
3 4i+
ให z = 3 + 4i จะไดวา x = 3 และ y = 4
และ r = 2 2
x +y = 2 2
3 4+ = 5
เนื่องจาก y > 0 ดังนั้นรากที่สองของ 3 + 4i คือ
30
5+3 5 3
± i
2 2
⎛ ⎞−
+⎜ ⎟⎜ ⎟
⎝ ⎠
= ( )± 2 i+
ดังนั้นรากที่สองของ 3 + 4i คือ 2 i+ และ 2 i− −
8 6i−
ให z = 8 – 6i จะไดวา x = 8 และ y = 6−
และ r = 2 2
x +y = 2 2
8 ( 6)+ − = 10
เนื่องจาก y < 0 ดังนั้นรากที่สองของ 8 – 6i คือ
10+8 10 8
± i
2 2
⎛ ⎞−
+⎜ ⎟⎜ ⎟
⎝ ⎠
= ( )± 3 i−
ดังนั้นรากที่สองของ 8 – 6i คือ 3 i− และ 3 i− +
1 2 2i−
ให z = 1 – 2 2i จะไดวา x = 1 และ y = 2 2−
และ r = 2 2
x +y = 2 2
1 ( 2 2)+ − = 3
เนื่องจาก y < 0 ดังนั้นรากที่สองของ 1 – 2 2i คือ
3+1 3 1
± i
2 2
⎛ ⎞−
−⎜ ⎟⎜ ⎟
⎝ ⎠
= ( )± 2 i−
ดังนั้นรากที่สองของ 1 – 2 2i คือ 2 i− และ 2 i− +
2. (1) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ { }2i,-2i
(2) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ { }4 3i,-4 3i
(3) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ { }1+ 39i,1- 39i
(4) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ -1 7 -1 7
+ i, - i
2 2 2 2
⎧ ⎫
⎨ ⎬
⎩ ⎭
(5) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ -1 23 -1 23
+ i, - i
2 2 2 2
⎧ ⎫⎪ ⎪
⎨ ⎬
⎪ ⎪⎩ ⎭
(6) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ -3 151 -3 151
+ i, - i
8 8 8 8
⎧ ⎫⎪ ⎪
⎨ ⎬
⎪ ⎪⎩ ⎭
(7) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ -5 71 -5 71
+ i, - i
4 4 4 4
⎧ ⎫⎪ ⎪
⎨ ⎬
⎪ ⎪⎩ ⎭
(8) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ 1 2 1 2
+ i, - i
3 3 3 3
⎧ ⎫⎪ ⎪
⎨ ⎬
⎪ ⎪⎩ ⎭
31
(9) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ { }1+ 7i,1- 7i
(10) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ { }1+ 2,1- 2
(11) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ { }2+i,2-i
(12) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ { }3,-2
(13) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ -5 217 -5 217
+ , -
6 6 6 6
⎧ ⎫⎪ ⎪
⎨ ⎬
⎪ ⎪⎩ ⎭
(14) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ -1 7 -1 7
+ i, - i
2 2 2 2
⎧ ⎫⎪ ⎪
⎨ ⎬
⎪ ⎪⎩ ⎭
(15) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ -1 3 -1 3
+ i, - i
4 4 4 4
⎧ ⎫⎪ ⎪
⎨ ⎬
⎪ ⎪⎩ ⎭
(16) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ -1 3 -1 3
+ i, - i
2 2 2 2
⎧ ⎫
⎨ ⎬
⎩ ⎭
(17) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ { }-1+7i,-1-7i
(18) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ { }-1+ 3i,-1- 3i
เฉลยแบบฝกหัด 1.4
1. (1)
–6 –4 –2 0 2 4 6
–2
–4
–6
2
4
6
Y
X
(–3, 1)
(2, 3)
(4, 2)
(0, –1)
(–2, –3)
(–2, 0)
36
(2)
2.
3. จํานวนเชิงซอนที่แทนจุด A คือ (3,1) หรือ 3 + i
จํานวนเชิงซอนที่แทนจุด B คือ (0,2) หรือ 2i
จํานวนเชิงซอนที่แทนจุด C คือ (- 3, - 4) หรือ - 3 – 4i
จํานวนเชิงซอนที่แทนจุด D คือ (2, - 2) หรือ 2 – 2i
จํานวนเชิงซอนที่แทนจุด E คือ (- 3,0) หรือ - 3
จํานวนเชิงซอนที่แทนจุด F คือ (-1, -1) หรือ -1 - i
–6 –4 –2 0 2 4 6
–2
–4
–6
2
4
6
Y
X
–4 + i
–3
4 + i
–5 – 2i
–2i
3 – 4i
–6 –4 –2 0 2 4 6
–2
–4
–6
2
4
6
Y
X
i(4 + 6i)
4 + 6i
i2
(4 + 6i)
i3
(4 + 6i)
37
4. (1)
(2)
5.
–6 –4 –2 0 2 4 6
–2
–4
–6
2
4
6
Y
X
z1 + z2
z1
z2
–4 0 2 4 6–2
–4
–6
4
Y
X
– z2 z1
2
–2–6–8–10 8 10 12
–8
–10 z1 – z2
1 1 3i
z 10
−
=
–6 –4 –2 0 2 4 6
–2
–4
2
4
6
Y
X
z
z
–8
– z
z2
38
6.
7. 1 3i− = 2
2 3i− = 11
4 3i+ = 5
5 12i− + = 13
5 2 3i+ = 17
3 i− − = 2
3 4i− − = 5
4i = 4
8. ให z1 = a + bi และ z2 = c + di
2 2
1 2 1 2z z z z− + + = 2 2
(a bi) (c di) (a bi) (c di)+ − + + + + +
= 2 2
(a c) (b d)i (a c) (b d)i− + − + + + +
= 2 2 2 2
[(a c) (b d) ] [(a c) (b d) ]− + − + + + +
= 2a2
+ 2c2
+ 2b2
+ 2d2
= 2(a2
+ b2
) + 2(c2
+ d2
)
= 2 2
1 22 z 2 z+
9. ให z = a + bi
z = 2 2
a b+
zz = (a bi)(a bi)+ −
–6 –4 –2 0 2 4 6
–2
–4
–6
2
4
6
Y
X
–8 8
zi
zi3
zi2
z, zi4
39
= 2 2 2
a b i−
= 2 2
a b+
ดังนั้น z = zz
10. ให z = c + di และ a = e + fi
2
z a− = 2
(c di) (e fi)+ − +
= 2
(c e) (d f )i− + −
= (c – e)2
+ (d – f)2
(z – a)((z a)− = [(c + di) – (e + fi)][(c – di) – (e – fi)]
= [(c – e) + (d – f)i][(c – e) – (d – f)i]
= (c – e)2
– (d – f)2
i2
= (c – e)2
+ (d – f)2
ดังนั้น 2
z a− = (z – a)(z a)−
11. ให z = a + bi , a, b ∈ R
จะได z = a – bi
zz = (a + bi)(a – bi)
= a2
+ b2
∈ R
z z+ = (a + bi) + (a – bi)
= (a + a) + (b – b)i
= 2a ∈ R
ดังนั้น zz และ z z+ เปนจํานวนจริง เมื่อ z เปนจํานวนเชิงซอนใดๆ
12. ให z = x + yi , a = u + vi
จะได z = x – yi , a = u – vi
(z – a)( z – a ) = (x + yi – u – vi)(x – yi – u + vi)
= [(x – u) + (y – v)i][(x – u) – (y – v)i]
= (x – u)2
– ((y – v)i)2
= (x – u)2
+ (y – v)2
= k2
จากสูตร สมการรูปทั่วไปของวงกลม คือ (x – h)2
+ (y – k)2
= r2
โดยที่
40
จุดศูนยกลางของวงกลม คือ (h, k) , รัศมี คือ r
จะได จุดศูนยกลางวงกลมอยูที่จุด (u, v) คือ จุด a นั่นเอง และรัศมีเทากับ k หนวย
13. 1 zi+ = 1 zi− ก็ตอเมื่อ z เปนจํานวนจริง
จะแสดง (1) ถา 1 zi+ = 1 zi− แลว z เปนจํานวนจริง
และ (2) ถา z เปนจํานวนจริง แลว 1 zi+ = 1 zi−
จะแสดงวา (1) โดยใชวิธีแยงสลับที่ (p → q สมมูลกับ ∼ q → ∼p)
นั่นคือ จะแสดงวา ถา z ไมเปนจํานวนจริง แลว 1 zi+ ≠ 1 zi−
ให z ไมเปนจํานวนจริง และ z = a + bi เมื่อ b ≠ 0
จะได 1 zi+ = ( )1 a bi i+ + = 1 b ai− + = ( )
22
a 1 b+ −
1 zi− = ( )1 a bi i− + = 1 b ai+ − = ( )
22
a 1 b+ +
ดังนั้น 1 zi+ ≠ 1 zi−
นั่นคือ ถา z ไมเปนจํานวนจริงแลว 1 zi+ ≠ 1 zi−
หรือ ถา 1 zi+ = 1 zi− แลว z เปนจํานวนจริง
จะแสดง (2) ให z เปนจํานวนจริง
จะได 1 zi+ = 2 2
1 z+ = 2
1 z+
1 zi− = 2 2
1 ( z)+ − = 2
1 z+
ดังนั้น 1 zi+ = 1 zi−
นั่นคือ ถา z เปนจํานวนจริงแลว 1 zi+ = 1 zi−
จาก (1) และ (2) สรุปไดวา 1 zi+ = 1 zi− ก็ตอเมื่อ z เปนจํานวนจริง
14. (1) z 2 1− ≤
z 2− คือ ระยะทางจากจุด (2, 0) ไปยัง z ดังนั้น เซตของจุด z ทั้งหลาย
ในระนาบเชิงซอน ซึ่งสอดคลองอสมการ z 2 1− ≤ ก็คือ เซตของจํานวน
เชิงซอน หรือจุดที่อยูภายในวงกลม (รวมจุดบนเสนรอบวง) ที่มีจุดศูนยกลาง
ที่ (2, 0) และรัศมี 1 หนวย _
_
- 1
- 2
2
1
0 1 3 42 X
Y
41
(2) z 2 3i− + < 3
z 2 3i− + คือ ระยะทางจากจุด (2, -3) ไปยัง z ดังนั้น เซตของจุด z ทั้งหลาย
ในระนาบเชิงซอน ซึ่งสอดคลองอสมการ z 2 3i− + < 3 ก็คือ เซตของ
จํานวนเชิงซอน หรือจุดที่อยูภายในวงกลม (ไมรวมจุดบนเสนรอบวง) ที่มี
จุดศูนยกลางที่ (2, -3) และรัศมี 3 หนวย
(3) z 3 2i+ − > 1
z 3 2i+ − คือ ระยะทางจากจุด (- 3, 2) ไปยัง z ดังนั้น เซตของจุด z ทั้งหลาย
ในระนาบเชิงซอน ซึ่งสอดคลองอสมการ z 3 2i+ − > 1 ก็คือ เซตของ
จํานวนเชิงซอน หรือจุดที่อยูภายในวงกลม (ไมรวมจุดบนเสนรอบวง) ที่มี
จุดศูนยกลางที่ (- 3, 2) และรัศมี 1 หนวย
(4) Im z > 3
Y
X
- 1- 2- 3 1 2 3 4 5 60
1
2
- 2
- 1
- 3
- 4
- 5
X
Y
1 2
1
2
3
0
- 1
- 2
- 1- 2- 3- 4- 5
X
Y
1 2 3 4
4
3
2
1
- 1
- 1- 2- 3- 4 0
42
(5) Im (i + z ) = 4
(6) z i z i+ + − = 2
จากสมบัติของคาสัมบูรณจะไดวา z i z i+ + − ≤ z i z i+ + −
ดังนั้น z i z i+ + − ≤ 2
2z ≤ 2
z ≤ 1
z คือ ระยะทางจากจุด (0, 0) ไปยัง z ดังนั้น เซตของจุด z ทั้งหลายในระนาบ
เชิงซอน ซึ่งสอดคลองอสมการ z ≤ 1 ก็คือ เซตของจํานวนเชิงซอนหรือจุด
ที่อยูภายในวงกลม(รวมจุดบนเสนรอบวง) ที่มีจุดศูนยกลางที่ (0, 0) และรัศมี
1 หนวย
(7) z i 1+ ≥
z i+ คือ ระยะทางจากจุด (0, -1) ไปยัง z ดังนั้น เซตของจุด z ทั้งหลาย
ในระนาบเชิงซอน ซึ่งสอดคลองอสมการ z i 1+ ≥ ก็คือ เซตของจํานวน
เชิงซอน หรือจุดที่อยูภายนอกวงกลม(รวมจุดบนเสนรอบวง) ที่มีจุดศูนยกลาง
ที่ (0, -1) และรัศมี 1 หนวย
Y
X- 1 10
1
2
2
3
3 4
4
5
- 1
- 2- 3- 4
X
Y
1
1
2
2- 1
- 1
- 2
- 2
43
(8) Re(z) < 2
(9) Re(z – i) > –5
(10) z 3 z− ≥
ให z = x + yi จากอสมการที่กําหนดจะได
2 2
(x 3) y− + ≥ 2 2
x y+
(x – 3)2
+ y2
≥ x2
+ y2
แกอสมการจะได x ≤
3
2
X
Y
1
1
2 3
-3
-1
-2
-1-2
2
3
_
_
_
X
Y
1 2
1
2
3
- 3
-2
- 1
- 1- 2- 3- 4- 5- 6 0
X
Y
1
1
2- 2 - 1
- 1
- 2
44
15. z i− คือ ระยะทางจากจุด (0, 1) ไปยัง z ดังนั้น เซตของจุด z ทั้งหลาย
ในระนาบเชิงซอน ซึ่งสอดคลองอสมการ z i 2− = ก็คือ เซตของจํานวน
เชิงซอน หรือจุดที่อยูบนวงกลมที่มีจุดศูนยกลางที่ (0, 1) และรัศมี 2 หนวย
จากกราฟ z ที่มี z มากที่สุดคือ z = 3i
เฉลยแบบฝกหัด 1.5
1. 1 + 3i
r = 1 3+ = 2
θ ที่ทําให tan θ = 3
1
= 3 คือ θ =
3
π
z = 2 cos isin
3 3
π π⎛ ⎞
+⎜ ⎟
⎝ ⎠
X
Y
1
2
- 1
- 2
2
1
3
4
- 1
- 2
- 3
X
Y
1 2
2
1
- 1
- 2
- 1- 2
45
1 – i
r = 1 1+ = 2
θ ที่ทําให tan θ = 1
1
− = –1 คือ θ = 7
4
π
z = 7 7
2 cos isin
4 4
π π⎛ ⎞
+⎜ ⎟
⎝ ⎠
2 3 2i− +
r = 12 4+ = 4
θ ที่ทําให tan θ = 2
2 3−
= 1
3
− คือ θ = 5
6
π
z = 5 5
4 cos isin
6 6
π π⎛ ⎞
+⎜ ⎟
⎝ ⎠
–4 – 4i
r = 16 16+ = 4 2
θ ที่ทําให tan θ = 4
4
−
−
= 1 คือ θ = 5
4
π
z = 5 5
4 2 cos isin
4 4
π π⎛ ⎞
+⎜ ⎟
⎝ ⎠
12 12 3i−
r = 144 432+ = 24
θ ที่ทําให tan θ = 12 3
12
−
= 3− คือ θ = 5
3
π
z = 5 5
24 cos isin
3 3
π π⎛ ⎞
+⎜ ⎟
⎝ ⎠
1 i
2 2
− +
r = 1 1
4 4
+ = 1
2
= 2
2
θ ที่ทําให tan θ =
1
2
1
2
−
= 1− คือ θ = 3
4
π
z = 2 3 3
cos isin
2 4 4
π π⎛ ⎞
+⎜ ⎟
⎝ ⎠
46
2. (1) 3 3 3
i
4 4
− +
(2) 1 i
6 6
− −
(3) 7
( 3 i)−
เพราะวา 3 i− เขียนไดในรูป 11 11
2[cos isin ]
6 6
π π
+
จากทฤษฎีบทของเดอมัวร จะได
7
( 3 i)− = 7 77 77
2 [cos isin ]
6 6
π π
+
= 5 5
128[cos isin ]
6 6
π π
+
= 3 i
128( )
2 2
− +
= 64 3 64i− +
(4) 5
( 2 2i)+
เพราะวา 2 2i+ เขียนไดในรูป 2[cos isin ]
4 4
π π
+
จากทฤษฎีบทของเดอมัวร จะได
5
( 2 2i)+ = 5 5 5
2 [cos isin ]
4 4
π π
+
= 2 2
32[ i]
2 2
− −
= 16 2 16 2i− −
(5)
100
3 i
2 2
⎛ ⎞
+⎜ ⎟⎜ ⎟
⎝ ⎠
เพราะวา 3 i
2 2
+ เขียนไดในรูป cos isin
6 6
π π
+
จากทฤษฎีบทของเดอมัวร จะได
1003 i
( )
2 2
+ = 100 100 100
1 [cos isin ]
6 6
π π
+
= 1 3
i
2 2
− +
(6) (–i)7
= – i
(7)
6
4
(1 i)
( 1 i)
−
− −
เพราะวา 1 – i เขียนไดในรูป 7 7
2(cos isin )
4 4
π π
+
47
และ –1 – i เขียนไดในรูป 5 5
2(cos isin )
4 4
π π
+
จากทฤษฎีของเดอมัวร จะได
6
4
(1 i)
( 1 i)
−
− −
=
6
4
42 42
2 (cos isin )
4 4
20 20
2 (cos isin )
4 4
π π
+
π π
+
= 8(0 i)
4( 1 0)
+
− +
= 8i
4−
= –2i
(8) 12 12 3i+
(9) –4 + 4i
(10) 3 5
( 3 i) (2 3 2i)− + +
เพราะวา 3 i− + เขียนไดในรูป 5 5
2(cos isin )
6 6
π π
+
และ 2 3 2i+ เขียนไดในรูป 4(cos isin )
6 6
π π
+
จากทฤษฎีของเดอมัวร จะได
3 5
( 3 i) (2 3 2i)− + + = 3 515 15 5 5
2 (cos isin )4 (cos isin )
6 6 6 6
π π π π
+ +
= 3 i
8192(0 i)( )
2 2
+ − +
= 4096 4096 3i− −
3. (1) เพราะวา 1 3i− เขียนไดในรูป 5 5
2(cos isin )
3 3
π π
+
และ r (cos θ + i sin θ) = 1 3i−
จะได r = 2 และ θ = 5
3
π
เมื่อ 0 2≤ θ ≤ π
แต 2 6π ≤ θ ≤ π ดังนั้น θ มีคา 11
3
π
และ 17
3
π
(2) เพราะวา –1 – i เขียนไดในรูป 5 5
2(cos isin )
4 4
π π
+
และ r (cos θ + i sin θ) = –1 – i
จะได r = 2 และ θ = 5
4
π
เมื่อ 0 2≤ θ ≤ π
แต 6 7π ≤ θ ≤ π ดังนั้น ไมมี θ ที่ 6 7π ≤ θ ≤ π ที่สอดคลองสมการนี้
48
(3) เพราะวา –1 – i เขียนไดในรูป 5 5
2(cos isin )
4 4
π π
+
และ r2
(cos 2θ + i sin 2θ) = –1 – i
จะได r2
= 2 ดังนั้น r = 4
2
และ 2θ = 5
4
π
ดังนั้น θ = 5
8
π
เมื่อ 0 2≤ θ ≤ π
4. (1) {z⏐arg(z) =
4
π
}
(2) {z⏐arg(z) =
2
π
− }
3) {z⏐0 < arg(z) < π}
4
π
Y
X0
2
π
−
Y
X0
Y
X0
49
4) {z⏐
2
π
− < arg(z) < 0}
5. ให z = a + bi จะได z = a – bi
จาก z = a + bi จะได tan θ = b
a
ดังนั้น arg(z) = arctan b
a
และ z = a – bi จะได tan θ = b
a
−
ดังนั้น arg(z ) = arctan b
( )
a
−
arg(z) + arg(z ) = b b
arctan arctan( )
a a
+ −
=
b b
( )
a aarctan
b b
1 ( )( )
a a
⎡ ⎤
+ −⎢ ⎥
⎢ ⎥
⎢ ⎥− −
⎣ ⎦
= arctan 0
= 0
= 0 + 2nπ , n เปนจํานวนเต็ม (มุมสมมูลกัน)
= 2nπ
เฉลยแบบฝกหัด 1.6
1. i
ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 3 ของ i
ดังนั้น z3
= i = π π
1(cos +isin )
2 2
โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร
Y
X0
50
จะได r3
( )cos3θ + isin3θ = π π
(cos +isin )
2 2
ดังนั้น r3
= 1 และ 3θ = 2k
2
π
+ π เมื่อ { }k 0,1,2∈
จึงไดวา r = 1 และ θ = 2k
6 3
π π
+ เมื่อ { }k 0,1,2∈
ฉะนั้น 2k 2k
z cos( ) isin( )
6 3 6 3
π π π π⎡ ⎤
= + + +⎢ ⎥⎣ ⎦
เมื่อ { }k 0,1,2∈
เมื่อ k = 0 จะได z1 = (cos isin )
6 6
π π
+ = 3 1
i
2 2
+
เมื่อ k = 1 จะได z2 = 5 5
(cos isin )
6 6
π π
+ = 3 1
i
2 2
− +
เมื่อ k = 2 จะได z3 = 3 3
(cos isin )
2 2
π π
+ = – i
8(cos isin )
3 3
π π
+
ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 3 ของ 8(cos isin )
3 3
π π
+
ดังนั้น z3
= 8(cos isin )
3 3
π π
+
โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร
จะได r3
( )cos3θ + isin3θ = 8(cos isin )
3 3
π π
+
ดังนั้น r3
= 8 และ 3θ = 2k
3
π
+ π เมื่อ { }k 0,1,2∈
จึงไดวา r = 2 และ θ = 2k
9 3
π π
+ เมื่อ { }k 0,1,2∈
ฉะนั้น 2k 2k
z 2 cos( ) isin( )
9 3 9 3
π π π π⎡ ⎤
= + + +⎢ ⎥⎣ ⎦
เมื่อ { }k 0,1,2∈
เมื่อ k = 0 จะได z1 = 2(cos isin )
9 9
π π
+
เมื่อ k = 1 จะได z2 = 7 7
2(cos isin )
9 9
π π
+
เมื่อ k = 2 จะได z3 = 13 13
2(cos isin )
9 9
π π
+
Y
X
1
Z1Z2
Z3
51
5 5
27(cos isin )
3 3
π π
+
ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 3 ของ 5 5
27(cos isin )
3 3
π π
+
ดังนั้น z3
= 5 5
27(cos isin )
3 3
π π
+
โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร
จะได r3
( )cos3θ + isin3θ = 5 5
27(cos isin )
3 3
π π
+
ดังนั้น r3
= 27 และ 3θ = 5
2k
3
π
+ π เมื่อ { }k 0,1,2∈
จึงไดวา r = 3 และ θ = 5 2k
9 3
π π
+ เมื่อ { }k 0,1,2∈
ฉะนั้น 5 2k 5 2k
z 3 cos( ) isin( )
9 3 9 3
π π π π⎡ ⎤
= + + +⎢ ⎥⎣ ⎦
เมื่อ { }k 0,1,2∈
เมื่อ k = 0 จะได z1 = 5 5
3(cos isin )
9 9
π π
+
เมื่อ k = 1 จะได z2 = 11 11
3(cos isin )
9 9
π π
+
เมื่อ k = 2 จะได z3 = 17 17
3(cos isin )
9 9
π π
+
–8i
ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 3 ของ –8i
Y
X
3
Z1
Z2
Z3
2
Y
Z3
Z2
Z2
Z1
X
52
ดังนั้น z3
= –8i = 3π 3π
8(cos + isin )
2 2
โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร
จะได r3
( )cos3θ + isin3θ = 3π 3π
8(cos + isin )
2 2
ดังนั้น r3
= 8 และ 3θ = 3
2k
2
π
+ π เมื่อ { }k 0,1,2∈
จึงไดวา r = 2 และ θ = 2k
2 3
π π
+ เมื่อ { }k 0,1,2∈
ฉะนั้น 2k 2k
z 2 cos( ) isin( )
2 3 2 3
π π π π⎡ ⎤
= + + +⎢ ⎥⎣ ⎦
เมื่อ { }k 0,1,2∈
เมื่อ k = 0 จะได z1 = 2(cos isin )
2 2
π π
+ = 2i
เมื่อ k = 1 จะได z2 = 7 7
2(cos isin )
6 6
π π
+ = 3 i− −
เมื่อ k = 2 จะได z3 = 11 11
2(cos isin )
6 6
π π
+ = 3 i−
27i
ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 3 ของ 27i
ดังนั้น z3
= 27i = π π
27(cos + isin )
2 2
โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร
จะได r3
( )cos3θ + isin3θ = π π
27(cos + isin )
2 2
ดังนั้น r3
= 27 และ 3θ = 2k
2
π
+ π เมื่อ { }k 0,1,2∈
จึงไดวา r = 3 และ θ = 2k
6 3
π π
+ เมื่อ { }k 0,1,2∈
ฉะนั้น 2k 2k
z 3 cos( ) isin( )
6 3 6 3
π π π π⎡ ⎤
= + + +⎢ ⎥⎣ ⎦
เมื่อ { }k 0,1,2∈
เมื่อ k = 0 จะได z1 = 3(cos isin )
6 6
π π
+ = 3 3 3
+ i
2 2
เมื่อ k = 1 จะได z2 = 5 5
3(cos isin )
6 6
π π
+ = 3 3 3
+ i
2 2
−
Y
X
2
Z1
Z2 Z3
53
เมื่อ k = 2 จะได z3 = 3 3
3(cos isin )
2 2
π π
+ = 3− i
–64
ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 3 ของ –64
ดังนั้น z3
= –64 = 64(cosπ + isinπ)
โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร
จะได r3
( )cos3θ + isin3θ = 64(cosπ + isinπ)
ดังนั้น r3
= 64 และ 3θ = 2kπ + π เมื่อ { }k 0,1,2∈
จึงไดวา r = 4 และ θ = 2k
3 3
π π
+ เมื่อ { }k 0,1,2∈
ฉะนั้น 2k 2k
z 4 cos( ) isin( )
3 3 3 3
π π π π⎡ ⎤
= + + +⎢ ⎥⎣ ⎦
เมื่อ { }k 0,1,2∈
เมื่อ k = 0 จะได z1 = 4(cos isin )
3 3
π π
+ = 2 2 3i+
เมื่อ k = 1 จะได z2 = 4(cos isin )π + π = 4−
เมื่อ k = 2 จะได z3 = 5 5
4(cos isin )
3 3
π π
+ = 2 2 3i−
Y
X
4
Z1
Z2
Z3
3
Y
X
Z1
Z2
Z3
54
1 3i+
ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 3 ของ 1 3i+
ดังนั้น z3
= 2(cos + isin )
3 3
π π
โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร
จะได r3
( )cos3θ + isin3θ = 2(cos + isin )
3 3
π π
ดังนั้น r3
= 2 และ 3θ = 2k
3
π
+ π เมื่อ { }k 0,1,2∈
จึงไดวา r = 3
2 และ θ = 2k
9 3
π π
+ เมื่อ { }k 0,1,2∈
ฉะนั้น 3 2k 2k
z 2 cos( ) isin( )
9 3 9 3
π π π π⎡ ⎤
= + + +⎢ ⎥⎣ ⎦
เมื่อ { }k 0,1,2∈
เมื่อ k = 0 จะได z1 = 3
2(cos isin )
9 9
π π
+
เมื่อ k = 1 จะได z2 = 3 7 7
2(cos isin )
9 9
π π
+
เมื่อ k = 2 จะได z3 = 3 13 13
2(cos isin )
9 9
π π
+
2 3 2i− +
ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 3 ของ 2 3 2i− +
ดังนั้น z3
= 5 5
4(cos + isin )
6 6
π π
โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร
จะได r3
( )cos3θ + isin3θ = 5 5
4(cos + isin )
6 6
π π
ดังนั้น r3
= 4 และ 3θ = 5
2k
6
π
+ π เมื่อ { }k 0,1,2∈
จึงไดวา r = 3
4 และ θ = 5 2k
18 3
π π
+ เมื่อ { }k 0,1,2∈
ฉะนั้น 3 5 2k 5 2k
z 4 cos( ) isin( )
18 3 18 3
π π π π⎡ ⎤
= + + +⎢ ⎥⎣ ⎦
เมื่อ { }k 0,1,2∈
เมื่อ k = 0 จะได z1 = 3 5 5
4(cos isin )
18 18
π π
+
Z3
3
2
Y
X
Z1
Z2
55
เมื่อ k = 1 จะได z2 = 3 17 17
4(cos isin )
18 18
π π
+
เมื่อ k = 2 จะได z3 = 3 29 29
4(cos isin )
18 18
π π
+
2 2 3i−
ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 3 ของ 2 2 3i−
ดังนั้น z3
= 2 2 3i− = 5π 5π
4(cos + isin )
3 3
โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร
จะได r3
( )cos3θ + isin3θ = 5 5
4(cos + isin )
6 6
π π
ดังนั้น r3
= 4 และ 3θ = 5
2k
3
π
+ π เมื่อ { }k 0,1,2∈
จึงไดวา r = 3
4 และ θ = 5 2k
9 3
π π
+ เมื่อ { }k 0,1,2∈
ฉะนั้น 3 5 2k 5 2k
z 4 cos( ) isin( )
9 3 9 3
π π π π⎡ ⎤
= + + +⎢ ⎥⎣ ⎦
เมื่อ { }k 0,1,2∈
เมื่อ k = 0 จะได z1 = 3 5 5
4(cos isin )
9 9
π π
+
เมื่อ k = 1 จะได z2 = 3 11 11
4(cos isin )
9 9
π π
+
เมื่อ k = 2 จะได z3 = 3 17 17
4(cos isin )
9 9
π π
+
Y
XZ3
Z2
3 4
Z1
Y
Z3
Z1
Z2
3
4
X
56
3 i−
ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 3 ของ 3 i−
ดังนั้น z3
= 3 i− = 11π 11π
2(cos + isin )
6 6
โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร
จะได r3
( )cos3θ + isin3θ = 11π 11π
2(cos + isin )
6 6
ดังนั้น r3
= 2 และ 3θ = 11
2k
6
π
+ π เมื่อ { }k 0,1,2∈
จึงไดวา r = 3
2 และ θ = 11 2k
18 3
π π
+ เมื่อ { }k 0,1,2∈
ฉะนั้น 3 11 2k 11 2k
z 2 cos( ) isin( )
18 3 18 3
π π π π⎡ ⎤
= + + +⎢ ⎥⎣ ⎦
เมื่อ { }k 0,1,2∈
เมื่อ k = 0 จะได z1 = 3 11 11
2(cos isin )
18 18
π π
+
เมื่อ k = 1 จะได z2 = 3 23 23
2(cos isin )
18 18
π π
+
เมื่อ k = 2 จะได z3 = 3 35 35
2(cos isin )
18 18
π π
+
2. รากที่ 2 ของ 1
ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 2 ของ 1
ดังนั้น z2
= 1 = 1 (cos0 + isin0)
โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร
จะได r2
( )cos2θ + isin2θ = (cos0 + isin0)
ดังนั้น r1
= 1 และ 2θ = 0 2k+ π เมื่อ { }k 0,1,2∈
จึงไดวา r = 1 และ θ = 0 + kπ เมื่อ { }k 0,1,2∈
ฉะนั้น z 1 (cos kπ + isin kπ)= เมื่อ { }k = 0,1
เมื่อ k = 0 จะได z1 = (cos 0 + isin 0) = 1
เมื่อ k = 1 จะได z2 = (cos + isin )π π = -1
แสดงแผนภาพไดดังนี้
Y
X
Z1
Z2
Z3
3
2
57
รากที่ 4 ของ 1
ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 4 ของ 1
ดังนั้น z4
= 1 = 1(cos0 + isin0)
โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร
จะได r4
( )cos4θ + isin4θ = (cos0 + isin0)
ดังนั้น r4
= 1 และ 4θ = 0 2k+ π เมื่อ { }k 0,1,2,3∈
จึงไดวา r = 1 และ θ = k
0 +
2
π
เมื่อ { }k 0,1,2,3∈
ฉะนั้น k k
z (cos + isin )
2 2
π π
= เมื่อ { }k 0,1,2,3∈
เมื่อ k = 0 จะได z1 = (cos 0 + isin 0) = 1
เมื่อ k = 1 จะได z2 = (cos + isin )
2 2
π π
= i
เมื่อ k = 2 จะได z3 = (cos + isin )π π = -1
เมื่อ k = 3 จะได z4 = 3 3
(cos + isin )
2 2
π π
= - i
แสดงแผนภาพไดดังนี้
รากที่ 5 ของ 1
ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 5 ของ 1
X
Y
1 Z1Z3
Z4
Z2
Y
XZ2 Z11
58
ดังนั้น z5
= 1 = 1 (cos0 + isin0)
โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร
จะได r5
( )cos5θ + isin5θ = (cos0 + isin0)
ดังนั้น r5
= 1 และ 5θ = 0 2k+ π เมื่อ { }k 0,1,2,3,4∈
จึงไดวา r = 1 และ θ = 2k
0 +
5
π
เมื่อ { }k 0,1,2,3,4∈
ฉะนั้น 5k 5k
z (cos + isin )
2 2
π π
= เมื่อ { }k 0,1,2,3,4∈
เมื่อ k = 0 จะได z1 = (cos 0 + isin 0) = 1
เมื่อ k = 1 จะได z2 = 2 2
(cos + isin )
5 5
π π
เมื่อ k = 2 จะได z3 = 4 4
(cos + isin )
5 5
π π
เมื่อ k = 3 จะได z4 = 6 6
(cos + isin )
5 5
π π
เมื่อ k = 4 จะได z5 = 8 8
(cos + isin )
5 5
π π
แสดงแผนภาพไดดังนี้
รากที่ 6 ของ 1
ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 6 ของ 1
ดังนั้น z6
= 1 = 1(cos0 + isin0)
โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร
จะได r6
( )cos6θ + isin6θ = (cos0 + isin0)
ดังนั้น r6
= 1 และ 6θ = 0 2k+ π เมื่อ { }k 0,1,2,3,4,5∈
จึงไดวา r = 1 และ θ = k
0 +
3
π
เมื่อ { }k 0,1,2,3,4,5∈
ฉะนั้น k k
z (cos + isin )
3 3
π π
= เมื่อ { }k 0,1,2,3,4,5∈
เมื่อ k = 0 จะได z1 = (cos 0 + isin 0) = 1
1 X
Y
Z1
Z2
Z3
Z4
Z5
59
เมื่อ k = 1 จะได z2 = (cos + isin )
3 3
π π
= 1 3
i
2 2
+
เมื่อ k = 2 จะได z3 = 2 2
(cos + isin )
3 3
π π
= 1 3
i
2 2
− +
เมื่อ k = 3 จะได z4 = (cos + isin )π π = -1
เมื่อ k = 4 จะได z5 = 4 4
(cos + isin )
3 3
π π
= 1 3
i
2 2
− −
เมื่อ k = 5 จะได z6 = 5 5
(cos + isin )
3 3
π π
= 1 3
i
2 2
−
แสดงแผนภาพไดดังนี้
รากที่ 8 ของ 1
ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 8 ของ 1
ดังนั้น z8
= 1 = 1 (cos0 + isin0)
โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร
จะได r8
( )cos8θ + isin8θ = (cos0 + isin0)
ดังนั้น r8
= 1 และ 8θ = 0 2k+ π เมื่อ { }k 0,1,2,3,4,5,6,7∈
จึงไดวา r = 1 และ θ = k
0 +
4
π
เมื่อ { }k 0,1,2,3,4,5,6,7∈
ฉะนั้น k k
z (cos + isin )
4 4
π π
= เมื่อ { }k 0,1,2,3,4,5,6,7∈
เมื่อ k = 0 จะได z1 = (cos 0 + isin 0) = 1
เมื่อ k = 1 จะได z2 = (cos + isin )
4 4
π π
= 2 2
i
2 2
+
เมื่อ k = 2 จะได z3 = (cos + isin )
2 2
π π
= i
เมื่อ k = 3 จะได z4 = 3 3
(cos + isin )
4 4
π π
= 2 2
i
2 2
− +
เมื่อ k = 4 จะได z5 = (cos + isin )π π = - 1
1 X
Y
Z1
Z2Z3
Z5 Z6
Z4
60
เมื่อ k = 5 จะได z6 = 5 5
(cos + isin )
4 4
π π
= 2 2
i
2 2
− −
เมื่อ k = 6 จะได z7 = 3 3
(cos + isin )
2 2
π π
= - i
เมื่อ k = 7 จะได z8 = 7 7
(cos + isin )
4 4
π π
= 2 2
i
2 2
−
แสดงแผนภาพไดดังนี้
รากที่ 2 ของ i
ให a + bi เปนจํานวนเชิงซอนซึ่งเปนรากที่ 2 ของ i
ดังนั้น i = (a + bi)2
= (a2
– b2
) + 2abi
จะได a2
– b2
= 0 กับ 2ab = 1
(a2
+ b2
)2
= (a2
– b2
)2
+ (2ab)2
= 0 + 1 = 1 หรือ a2
+ b2
= 1
จาก a2
– b2
= 0 และ a2
+ b2
= 1
จะได 2a2
= 1 และ 2b2
= 1
a = 2
2
และ b = 2
2
แตเพราะ 2ab = 1 ทําใหได i = 2 2i
( )
2 2
± +
แสดงแผนภาพไดดังนี้
1 X
Y
Z1
Z2
Z3
Z4
Z5
Z6
Z7
Z8
2 2
i
2 2
− −
2 2
i
2 2
+
1
X
Y
61
รากที่ 4 ของ i
ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 4 ของ i
ดังนั้น z4
= i = π π
1(cos + isin )
2 2
โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร
จะได r4
( )cos4θ + isin4θ = π π
cos + isin
2 2
ดังนั้น r4
= 1 และ 4θ = 2k
2
π
+ π เมื่อ { }k 0,1,2,3∈
จึงไดวา r = 1 และ θ = k
8 2
π π
+ เมื่อ { }k 0,1,2,3∈
ฉะนั้น k k
z cos( ) isin( )
8 2 8 2
π π π π⎡ ⎤
= + + +⎢ ⎥⎣ ⎦
เมื่อ { }k 0,1,2,3∈
เมื่อ k = 0 จะได z1 = cos + isin
8 8
π π
เมื่อ k = 1 จะได z2 = 5 5
cos + isin
8 8
π π
เมื่อ k = 2 จะได z3 = 9 9
cos + isin
8 8
π π
เมื่อ k = 3 จะได z4 = 13 13
cos + isin
8 8
π π
แสดงแผนภาพไดดังนี้
รากที่ 5 ของ i
ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 5 ของ i
ดังนั้น z5
= i = π π
cos + isin
2 2
โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร
จะได r5
( )cos5θ + isin5θ = π π
cos + isin
2 2
ดังนั้น r5
= 1 และ 5θ = 2k
2
π
+ π เมื่อ { }k 0,1,2,3,4∈
Y
1
X
Z1
Z2
Z3
Z4
62
จึงไดวา r = 1 และ θ = 2k
10 5
π π
+ เมื่อ { }k 0,1,2,3,4∈
ฉะนั้น 2k 2k
z cos( ) isin( )
10 5 10 5
π π π π⎡ ⎤
= + + +⎢ ⎥⎣ ⎦
เมื่อ { }k 0,1,2,3,4∈
เมื่อ k = 0 จะได z1 = cos + isin
10 10
π π
เมื่อ k = 1 จะได z2 = π π
cos + isin
2 2
= i
เมื่อ k = 2 จะได z3 = 9 9
cos + isin
10 10
π π
เมื่อ k = 3 จะได z4 = 13 13
cos + isin
10 10
π π
เมื่อ k = 4 จะได z5 = 17 17
cos + isin
10 10
π π
แสดงแผนภาพไดดังนี้
รากที่ 6 ของ i
ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 6 ของ i
ดังนั้น z6
= i = π π
cos + isin
2 2
โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร
จะได r6
( )cos6θ + isin6θ = π π
cos + isin
2 2
ดังนั้น r6
= 1 และ 6θ = 2k
2
π
+ π เมื่อ { }k 0,1,2,3,4,5∈
จึงไดวา r = 1 และ θ = k
12 3
π π
+ เมื่อ { }k 0,1,2,3,4,5∈
ฉะนั้น k k
z cos( ) isin( )
12 3 12 3
π π π π⎡ ⎤
= + + +⎢ ⎥⎣ ⎦
เมื่อ { }k 0,1,2,3,4,5∈
เมื่อ k = 0 จะได z1 = cos + isin
12 12
π π
1
X
Y
Z1
Z2
Z3
Z4 Z5
63
เมื่อ k = 1 จะได z2 = 5 5
cos + isin
12 12
π π
เมื่อ k = 2 จะได z3 = 3 3
cos + isin
4 4
π π
เมื่อ k = 3 จะได z4 = 13 13
cos + isin
12 12
π π
เมื่อ k = 4 จะได z5 = 17 17
cos + isin
12 12
π π
เมื่อ k = 5 จะได z6 = 21 21
cos + isin
12 12
π π
แสดงแผนภาพไดดังนี้
รากที่ 8 ของ i
ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 8 ของ i
ดังนั้น z8
= i = π π
cos + isin
2 2
โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร
จะได r8
( )cos8θ + isin8θ = π π
cos + isin
2 2
ดังนั้น r8
= 1 และ 8θ = 2k
2
π
+ π เมื่อ { }k 0,1,2,3,4,5,6,7∈
จึงไดวา r = 1 และ θ = k
16 4
π π
+ เมื่อ { }k 0,1,2,3,4,5,6,7∈
ฉะนั้น k k
z cos( ) isin( )
16 4 16 4
π π π π⎡ ⎤
= + + +⎢ ⎥⎣ ⎦
เมื่อ { }k 0,1,2,3,4,5,6,7∈
เมื่อ k = 0 จะได z1 = cos + isin
16 16
π π
เมื่อ k = 1 จะได z2 = 5 5
cos + isin
16 16
π π
เมื่อ k = 2 จะได z3 = 9 9
cos + isin
16 16
π π
เมื่อ k = 3 จะได z4 = 13 13
cos + isin
16 16
π π
1
X
Y
Z1
Z2
Z3
Z4
Z5
Z6
64
เมื่อ k = 4 จะได z5 = 17 17
cos + isin
16 16
π π
เมื่อ k = 5 จะได z6 = 21 21
cos + isin
16 16
π π
เมื่อ k = 6 จะได z7 = 25 25
cos + isin
16 16
π π
เมื่อ k = 7 จะได z8 = 29 29
cos + isin
16 16
π π
แสดงแผนภาพไดดังนี้
3.
1
4(2 2 3i)+
ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 4 ของ 2 2 3i+
ดังนั้น z4
= 2 2 3i+ = π π
4 (cos + isin )
3 3
โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร
จะได r4
( )cos4θ + isin4θ = π π
4 (cos + isin )
3 3
ดังนั้น r4
= 4 และ 4θ = 2k
3
π
+ π เมื่อ { }k 0,1,2,3∈
จึงไดวา r = 2 และ θ = k
12 2
π π
+ เมื่อ { }k 0,1,2,3∈
ฉะนั้น k k
z 2 cos( ) isin( )
12 2 12 2
π π π π⎡ ⎤
= + + +⎢ ⎥⎣ ⎦
เมื่อ { }k 0,1,2,3∈
เมื่อ k = 0 จะได z1 = π π
2 (cos + isin )
12 12
เมื่อ k = 1 จะได z2 = 7π 7π
2 (cos + isin )
12 12
เมื่อ k = 2 จะได z3 = 13π 13π
2 (cos + isin )
12 12
เมื่อ k = 3 จะได z4 = 19π 19π
2 (cos + isin )
12 12
X
Y
1 Z1
Z2
Z3
Z4
Z5
Z6 Z7
Z8
Add m5-2-chapter1
Add m5-2-chapter1
Add m5-2-chapter1
Add m5-2-chapter1
Add m5-2-chapter1
Add m5-2-chapter1
Add m5-2-chapter1
Add m5-2-chapter1
Add m5-2-chapter1

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Complex number1
Complex number1Complex number1
Complex number1
 
แบบฝึกทักษะเรื่อง จำนวนเชิงซ้อน
แบบฝึกทักษะเรื่อง จำนวนเชิงซ้อนแบบฝึกทักษะเรื่อง จำนวนเชิงซ้อน
แบบฝึกทักษะเรื่อง จำนวนเชิงซ้อน
 
Calculus
CalculusCalculus
Calculus
 
Pat1 59-03+key.
Pat1 59-03+key.Pat1 59-03+key.
Pat1 59-03+key.
 
60 real
60 real60 real
60 real
 
Pat1 55-10+key
Pat1 55-10+keyPat1 55-10+key
Pat1 55-10+key
 
Linear1
Linear1Linear1
Linear1
 
Relation and function
Relation and functionRelation and function
Relation and function
 
P2a
P2aP2a
P2a
 
Math1
Math1Math1
Math1
 
Logic problem p
Logic problem pLogic problem p
Logic problem p
 
แบบทดสอบสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
แบบทดสอบสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียวแบบทดสอบสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
แบบทดสอบสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
 
Math9
Math9Math9
Math9
 
Matrix problem p
Matrix problem pMatrix problem p
Matrix problem p
 
Math3
Math3Math3
Math3
 
Pat1 expo&log
Pat1 expo&logPat1 expo&log
Pat1 expo&log
 
พหหุนาม
พหหุนามพหหุนาม
พหหุนาม
 
สมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
สมการเชิงเส้นตัวแปรเดียวสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
สมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
 
Pat1 53-10+key
Pat1 53-10+keyPat1 53-10+key
Pat1 53-10+key
 
Pat1 57-03+key
Pat1 57-03+keyPat1 57-03+key
Pat1 57-03+key
 

Similar to Add m5-2-chapter1

Similar to Add m5-2-chapter1 (20)

จำนวนเชิงซ้อน.pdf
จำนวนเชิงซ้อน.pdfจำนวนเชิงซ้อน.pdf
จำนวนเชิงซ้อน.pdf
 
Math7
Math7Math7
Math7
 
Real
RealReal
Real
 
Series
SeriesSeries
Series
 
Series
SeriesSeries
Series
 
Series
SeriesSeries
Series
 
Series
SeriesSeries
Series
 
ระบบสมการเชิงเส้น
ระบบสมการเชิงเส้นระบบสมการเชิงเส้น
ระบบสมการเชิงเส้น
 
เอกลักษณ์ตรีโกณฯ
เอกลักษณ์ตรีโกณฯเอกลักษณ์ตรีโกณฯ
เอกลักษณ์ตรีโกณฯ
 
Trigonometry1
Trigonometry1Trigonometry1
Trigonometry1
 
Pat1 57-11+key
Pat1 57-11+keyPat1 57-11+key
Pat1 57-11+key
 
E0b888e0b8b3e0b899e0b8a7e0b899e0b980e0b88ae0b8b4e0b887e0b88be0b989e0b8ade0b899
E0b888e0b8b3e0b899e0b8a7e0b899e0b980e0b88ae0b8b4e0b887e0b88be0b989e0b8ade0b899E0b888e0b8b3e0b899e0b8a7e0b899e0b980e0b88ae0b8b4e0b887e0b88be0b989e0b8ade0b899
E0b888e0b8b3e0b899e0b8a7e0b899e0b980e0b88ae0b8b4e0b887e0b88be0b989e0b8ade0b899
 
Real (1)
Real (1)Real (1)
Real (1)
 
Real (1)
Real (1)Real (1)
Real (1)
 
Real (1)
Real (1)Real (1)
Real (1)
 
Real (1)
Real (1)Real (1)
Real (1)
 
Real (1)
Real (1)Real (1)
Real (1)
 
Realnumbers
RealnumbersRealnumbers
Realnumbers
 
Pat1 58-10+key
Pat1 58-10+keyPat1 58-10+key
Pat1 58-10+key
 
Math8
Math8Math8
Math8
 

More from กลุ่มสาระการเรียนรู้คณิตศาสตร์ โรงเรียนอุตรดิตถ์

More from กลุ่มสาระการเรียนรู้คณิตศาสตร์ โรงเรียนอุตรดิตถ์ (20)

Basic m2-2-chapter1
Basic m2-2-chapter1Basic m2-2-chapter1
Basic m2-2-chapter1
 
Basic m5-2-chapter3
Basic m5-2-chapter3Basic m5-2-chapter3
Basic m5-2-chapter3
 
Basic m5-2-chapter2
Basic m5-2-chapter2Basic m5-2-chapter2
Basic m5-2-chapter2
 
Basic m5-2-link
Basic m5-2-linkBasic m5-2-link
Basic m5-2-link
 
Basic m5-1-link
Basic m5-1-linkBasic m5-1-link
Basic m5-1-link
 
Basic m5-1-chapter1
Basic m5-1-chapter1Basic m5-1-chapter1
Basic m5-1-chapter1
 
Basic m5-1-chapter2
Basic m5-1-chapter2Basic m5-1-chapter2
Basic m5-1-chapter2
 
Basic m5-2-chapter1
Basic m5-2-chapter1Basic m5-2-chapter1
Basic m5-2-chapter1
 
Basic m4-2-link
Basic m4-2-linkBasic m4-2-link
Basic m4-2-link
 
Basic m4-2-chapter2
Basic m4-2-chapter2Basic m4-2-chapter2
Basic m4-2-chapter2
 
Basic m4-1-link
Basic m4-1-linkBasic m4-1-link
Basic m4-1-link
 
Basic m4-2-chapter1
Basic m4-2-chapter1Basic m4-2-chapter1
Basic m4-2-chapter1
 
Basic m4-1-chapter2
Basic m4-1-chapter2Basic m4-1-chapter2
Basic m4-1-chapter2
 
Basic m4-1-chapter3
Basic m4-1-chapter3Basic m4-1-chapter3
Basic m4-1-chapter3
 
Basic m4-1-chapter4
Basic m4-1-chapter4Basic m4-1-chapter4
Basic m4-1-chapter4
 
Basic m3-2-chapter2
Basic m3-2-chapter2Basic m3-2-chapter2
Basic m3-2-chapter2
 
Basic m3-2-link
Basic m3-2-linkBasic m3-2-link
Basic m3-2-link
 
Basic m4-1-chapter1
Basic m4-1-chapter1Basic m4-1-chapter1
Basic m4-1-chapter1
 
Basic m3-2-chapter4
Basic m3-2-chapter4Basic m3-2-chapter4
Basic m3-2-chapter4
 
Basic m3-2-chapter3
Basic m3-2-chapter3Basic m3-2-chapter3
Basic m3-2-chapter3
 

Add m5-2-chapter1

  • 1. บทที่ 1 จํานวนเชิงซอน (22 ชั่วโมง) วิวัฒนาการของจํานวนในระบบจํานวนจริง แสดงใหเห็นวา จํานวนตาง ๆ เกิดขึ้น จากความจําเปนของมนุษยในการที่จะแกปญหาตาง ๆ จํานวนใหม ๆ ที่เกิดขึ้น นอกจากจะทํา ใหแกปญหาตามตองการไดแลว ยังกอใหเกิดความรูและทฤษฎีใหม ๆ อีกดวย บทนี้จะกลาว ถึงการสรางจํานวนเชิงซอน สมบัติเชิงพีชคณิตของจํานวนเชิงซอน รากที่สองของจํานวน เชิงซอน กราฟและคาสัมบูรณของจํานวนเชิงซอน จํานวนเชิงซอนในรูปเชิงขั้ว รากที่ n ของจํานวนเชิงซอน และสมการพหุนาม ผลการเรียนรูที่คาดหวัง 1. มีความคิดรวบยอดเกี่ยวกับจํานวนเชิงซอน เขียนกราฟและหาคาสัมบูรณของจํานวน เชิงซอนได 2. หารากที่ n ของจํานวนเชิงซอน เมื่อ n เปนจํานวนเต็มบวก 3. แกสมการพหุนามตัวแปรเดียวที่มีสัมประสิทธิ์เปนจํานวนเต็มและมีดีกรีไมเกินสาม ผลการเรียนรูที่คาดหวังเปนผลการเรียนรูที่สอดคลองกับมาตรฐานการเรียนรูชวงชั้น ทางดานความรู ดังนั้นในการจัดการเรียนรู ผูสอนตองคํานึงถึงมาตรฐานการเรียนรูดานทักษะ/ กระบวนการทางคณิตศาสตรที่จําเปน อันไดแก ความสามารถในการแกปญหา การใหเหตุผล การสื่อสาร การสื่อความหมายทางคณิตศาสตรและการนําเสนอ การเชื่อมโยงความรูตาง ๆ ทางคณิตศาสตรและเชื่อมโยงคณิตศาสตรกับศาสตรอื่น และการคิดริเริ่มสรางสรรค นอกจากนั้น กิจกรรมการเรียนรู ควรสงเสริมใหผูเรียนตระหนักในคุณคาและมีเจตคติที่ดีตอวิชาคณิตศาสตร ตลอดจนฝกใหนักเรียนทํางานอยางเปนระบบ มีระเบียบวินัย รอบคอบ มีความรับผิดชอบ มีวิจารณญาณ และมีความเชื่อมั่นในตนเอง
  • 2. 2 ขอเสนอแนะ 1. ในหนังสือเรียน ไดแสดงการพิสูจนเกี่ยวกับสมบัติของสังยุคของจํานวนเชิงซอน ไวเพียงขอ 1, 3, 4, 7 สําหรับขอที่เหลือละไวใหผูเรียนที่สนใจไดลองพิสูจนดวยตนเอง แต ถาผูเรียนมีปญหาในการพิสูจนผูสอนอาจแสดงการพิสูจนไดดังนี้ 2) ให z = a + bi จะได z = a – bi และ ( )z = a + bi = z z = z ให z1 , z2 เปนจํานวนเชิงซอน โดยที่ z1 = a + bi และ z2 = c + di จะได 5) z1 – z2 = (a + bi) – (c + di) = (a – c) + (b – d)i นั่นคือ ( )1 2z z− = (a – c) – (b – d)i และ 1 2z z− = (a – bi) – (c – di) = (a – c) – (b – d)i ดังนั้น ( )1 2z z− = 1 2z z− 6) z1 • z2 = (ac – bd) + (ad + bc)i นั่นคือ 1 2z z⋅ = (ac – bd) – (ad + bc)i และ 1 2z z⋅ = (a – bi)(c – di) = (ac – bd) – (ad + bc)i ดังนั้น 1 2z z⋅ = 1 2z z⋅ 2. ในหนังสือเรียนไดแสดงการพิสูจนสมบัติของคาสัมบูรณไวเพียงขอ 1 และ 2 เทานั้น สําหรับขอที่เหลือละไวใหผูเรียนที่สนใจไดลองพิสูจนดวยตนเอง แตถาผูเรียนมีปญหา ในการพิสูจน ผูสอนอาจแสดงการพิสูจนไดดังนี้ 3) ให z = a + bi และ z ≠ 0 1 z = 2 2 1 a b+ = 2 2 1 a b+
  • 3. 3 = 1 z 4) จาก 2 1 2z z⋅ = (z1 • z2)( 1 2z z⋅ ) = (z1 • z2)( 1 2z z⋅ ) = ( 1 1z z⋅ )( 2 2z z⋅ ) = 2 2 1 2z z⋅ = ( ) 2 1 2z z ดังนั้น 1 2z z⋅ = 1 2z z กอนที่จะพิสูจนสมบัติของคาสัมบูรณ ขอ 5 1 2 1 2z z z z+ ≤ + และ ขอ 6 1 2 1 2z z z z− ≥ − จะแสดงการพิสูจนทฤษฎีบทนํา เพื่อจะนําไปใชในการพิสูจนสมบัติ ของคาสัมบูรณดังกลาว ทฤษฎีบทนํา 1 ถา z เปนจํานวนเชิงซอน โดยที่ z = a + bi เมื่อ a, b เปนจํานวนจริง แลว a ≤ z พิสูจน ให z = a + bi เนื่องจาก a ≤ 2 a ≤ 2 2 a b+ = z ดังนั้น a ≤ z ทฤษฎีบทนํา 2 ถา z1 , z2 เปนจํานวนเชิงซอน โดยที่ z1 = a + bi และ z2 = c + di แลว 1 2z z + 2 1z z ≤ 1 22 z z พิสูจน พิจารณา 1 2z z + 2 1z z = (a + bi)(c – di) + (c + di)(a – bi) = ac – adi + bci + bd + ac – bci + adi + bd = 2ac + 2bd = 2(ac + bd) ≤ ( ) ( ) 2 2 2 ac bd bc ad+ + − (ทฤษฎีบทนํา 1) = 1 22 z z ดังนั้น 1 2z z + 2 1z z ≤ 1 22 z z
  • 4. 4 ตอไปนี้เปนการพิสูจนสมบัติของคาสัมบูรณขอ 5 และขอ 6 5) 1 2 1 2z z z z+ ≤ + พิสูจน จาก 2 1 2z z+ = (z1 + z2)( )1 2z z+ = (z1 + z2)( )1 2z z+ = 1 1 1 2 2 1 2 2z z z z z z z z+ + + = 2 2 1 1 2 2 1 2z z z z z z+ + + ≤ 2 2 1 1 2 2z 2 z z z+ + (ทฤษฎีบทนํา 2) = 2 2 1 1 2 2z 2 z z z+ + = 2 2 1 1 2 2z 2 z z z+ + = ( ) 2 1 2z z+ 1 2z z+ ≤ 1 2z z+ ดังนั้น 1 2z z+ ≤ 1 2z z+ 6) 1 2 1 2z z z z− ≥ − พิสูจน จาก 2 1 2z z− = (z1 – z2)( 1 2z z− ) = 2 2 1 2 2 1 1 2z z z z z z+ − − = ( )2 2 1 2 2 1 1 2z z z z z z+ − + ≥ 2 2 1 2 1 2z z 2 z z+ − (ทฤษฎีบทนํา 2) = 2 2 1 1 2 2z 2 z z z− + = 2 2 1 1 2 2z 2 z z z− + = ( ) 2 1 2z z− ดังนั้น 1 2 1 2z z z z− ≥ − 3. การหาผลบวกและผลตางของจํานวนเชิงซอน 2 จํานวน อาจอาศัยกราฟได เชนเดียวกับการหาผลบวกและผลตางของเวกเตอร เพราะจํานวนเชิงซอน a + bi อาจแทน ดวยเวกเตอรที่มีจุด (0, 0) เปนจุดเริ่มตน และจุด (a, b) เปนจุดสิ้นสุด เชน (1) การหาผลบวกของ 3 + 2i และ –2 + 3i หาผลบวกโดยอาศัยกราฟ จะได
  • 5. 5 ผลบวกคือ เวกเตอรที่มีจุด (0, 0) เปนจุดเริ่มตน และมีจุด (1, 5) เปนจุดสิ้นสุด ซึ่งก็คือจํานวนเชิงซอน (1, 5) หรือ 1 + 5i นั่นเอง (2) การหาผลตางของจํานวนเชิงซอน (4, 2) และ (1, –3) โดยอาศัยกราฟ จะได ผลตางก็คือ เวกเตอรที่มีจุด (0, 0) เปนจุดเริ่มตน และมีจุด (3, 5) เปนจุดสิ้นสุด ซึ่งก็คือจํานวนเชิงซอน (3, 5) หรือ 3 + 5i 4. การแสดงการพิสูจนทฤษฎีบทและขอสรุปตาง ๆ ของจํานวนเชิงซอน บางครั้ง เรายังไมสามารถแสดงการพิสูจนโดยตรงได จึงใชวิธีอุปนัยเชิงคณิตศาสตร (Principle of Mathematical Induction) ซึ่งวิธีอุปนัยเชิงคณิตศาสตรนั้นมีใจความดังนี้ “ถา P(n) เปนประพจนที่เกี่ยวของกับจํานวนนับ n โดยที่ P(n) มีสมบัติดังนี้ 1. P(1) เปนจริง 6 4 2 0 2 4–4 –2 X Y (3, 2) (1, 5) (–2, 3) –4 4 6 2 –2 –4 –2 2 4 X Y (4, 2) (3, 5) (–1, 3) 0 (1, –3)
  • 6. 6 และ 2. ถา P(k) เปนจริงแลว P(k + 1) เปนจริงสําหรับทุก ๆ จํานวนนับ k แลวประพจน P(n) จะเปนจริงสําหรับทุก ๆ จํานวนนับ n” ในหนังสือเรียนไมไดแสดงการพิสูจนทฤษฎีบทของเดอมัวร ซึ่งการพิสูจนตอง อาศัยวิธีอุปนัยเชิงคณิตศาสตร ถาผูเรียนสงสัยผูสอนอาจอธิบายการพิสูจนไดดังนี้ ทฤษฎีบทของเดอมัวร ถา z = r(cos θ + i sin θ) และ n เปนจํานวนเต็มบวก จะได zn = rn (cos n θ + i sin n θ) พิสูจน ให P(n) แทนขอความ “ถา z = r(cos θ + i sin θ) แลว zn = rn (cos n θ + i sin n θ)” ดังนั้น P(1) เปนจริง เพราะถา z = r(cos θ + i sin θ) แลว z1 = r1 (cos 1 θ + i sin 1 θ) ให P(k) เปนจริง นั่นคือ ถา z = r(cos θ + i sin θ) แลว zk = rk (cos k θ + i sin k θ) สําหรับทุก k ∈ I+ ตองแสดงวา P(k + 1) เปนจริง พิจารณา zk + 1 = zk ⋅ z = [rk (cos k θ + i sin k θ)][r(cos θ + i sin θ)] = (rk ⋅ r)[cos(k θ + θ) + i sin (k θ + θ)] = rk + 1 [cos(k + 1) θ + i sin(k + 1) θ] ดังนั้น P(k + 1) เปนจริง โดยวิธีอุปนัยเชิงคณิตศาสตร จะได P(n) เปนจริง สําหรับทุกคาของ n ที่เปน จํานวนเต็มบวก นั่นคือ ถา z = r(cos θ + i sin θ) แลว zn = rn (cos n θ + i sin n θ) โดยที่ n ∈ I+ 5. ประโยชนของทฤษฎีบทของเดอมัวรนอกจากใชในการหาคาของจํานวนเชิงซอน ในรูปเลขยกกําลัง และการหารากที่ n ของจํานวนเชิงซอน แลวยังสามารถนําไปใชพิสูจน ทฤษฎีบทตรีโกณมิติได เชน 1) จงพิสูจนวา sin 2 θ = 2 sin θ cos θ cos 2 θ = cos2 θ – sin2 θ จากทฤษฎีบทของเดอมัวรกลาววา z = r(cos θ + i sin θ) และ n ∈ I+ จะได
  • 7. 7 zn = rn (cos n θ + i sin n θ) จาก (cos θ + i sin θ)2 = (cos θ + i sin θ)(cos θ + i sin θ) = cos2 θ – sin2 θ + i (2 sin θ cos θ) และจากทฤษฎีบทของเดอมัวร จะได (cos θ + i sin θ)2 = cos 2 θ + i sin 2 θ ดังนั้น sin 2 θ = 2 sin θ cos θ และ cos 2 θ = cos2 θ – sin2 θ 2) จงพิสูจนวา sin 3 θ = 3 sin θ – 4 sin3 θ cos 3 θ = 4 cos3 θ – 3 cosθ จาก (cos θ + i sin θ)3 = (cos θ + i sin θ)(cos2 θ – sin2 θ + 2 i sin θ cos θ) = cos3 θ + 3 i sin θ cos2 θ – 3 sin2 θ cos θ – i sin3 θ) = cos3 θ – 3 sin2 θ cos θ + i (3 sin θ cos2 θ – sin3 θ) = cos3 θ – 3(1 – cos2 θ)cos θ + i[3 sin θ(1 – sin2 θ) – sin3 θ] = cos3 θ – 3 cos θ + 3 cos3 θ + i(3 sin θ – 3 sin3 θ – sin3 θ) = 4 cos3 θ – 3 cos θ + i(3 sin θ – 4 sin3 θ) และจากทฤษฎีบทของเดอมัวร จะได (cos θ + i sin θ)3 = cos 3θ + i sin 3θ ดังนั้น sin 3θ = 3 sinθ – 4 sin3 θ และ cos 3θ = 4 cos3 θ – 3 cos θ 6. การหารากที่ n ของ 1 เนื่องจาก 1 = cos 0° + i sin 0° ดังนั้นรากที่ n ของ 1 คือ 0 360 k 0 360 k cos isin n n ⎛ ⎞ ⎛ ⎞+ + +⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ o o o o หรือเทากับ 360 k 360 k cos isin n n ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ +⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ o o เมื่อ k ∈ { }0, 1, 2, ..., n 1− ถาให a = 360 360 cos isin n n + o o จะไดรากที่ n ของ 1 คือ 1, a, a2 , …, an – 1 ซึ่ง a, a2 , …, an – 1 จะเปนรากของสมการ xn – 1 + xn – 2 + … + x + 1 = 0 ดวย
  • 8. 8 7. ขอสังเกต a b a b⋅ ≠ ⋅ เมื่อ a และ b เปนจํานวนลบทั้งคู ตัวอยางเชน 4 9− ⋅ − = ( )( )2 1 3 1− − = (2i)(3i) = 6i2 = 6(–1) = –6 แต ( 4)( 9)− − = 36 = 6 กิจกรรมเสนอแนะ จํานวนเชิงซอน 1. ผูสอนอาจนําเขาสูบทเรียนตามหนังสือเรียน หรืออาจยกตัวอยางการหาคาใน ระบบจํานวนจริงมากอน เชน x2 = 1 พบวา x มีคาเปน –1 หรือ 1 ก็ได (ผูเรียนเคยเรียน มาแลว) หลังจากนั้นผูสอนยกตัวอยางการหาคาของ x เมื่อกําหนด x2 = –1 ถามผูเรียนวา ในระบบจํานวนจริงมีจํานวนใดหรือไมที่ยกกําลังสองแลวมีคาเปนลบ ผูเรียนจะตอบไดวา ไมมีจํานวนจริงใดเลยที่ยกกําลังสองแลวเปนจํานวนลบ เพื่อใหคาของ x จากสมการ x2 = –1 ได จําเปนตองสรางจํานวนขึ้นใหม เรียกจํานวนที่สรางใหมนี้วา จํานวนเชิงซอน 2. ผูสอนใหบทนิยามจํานวนเชิงซอน การเทากัน การบวก และการคูณ จํานวนเชิงซอน ในรูป (a, b) แลวยกตัวอยางหรือกําหนดจํานวนเชิงซอนใหเพื่อหาคําตอบที่ตองการ เชน (1) กําหนดให (3a, –b) = (3, 1) จงหาคาของ a และ b จากบทนิยาม (3a, –b) = (3, 1) จะได 3a = 3 a = 1 และ –b = 1 b = –1 (2) จงหาผลบวกและผลคูณของจํานวนเชิงซอน (–1, 5) และ (2, –3) (–1, 5) + (2, –3) = (–1 + 2, 5 – 3) = (1, 2)
  • 9. 9 และ (–1, 5) ⋅ (2, –3) = ((–1)2 – 5(–3), (–1)(–3) + 5(2)) = (–2 + 15, 3 + 10) = (13, 13) (3) จงหาคาของ a, b เมื่อกําหนด ก. (a, –3b) + (–4b, 2a) = (–2, 1) จะได a – 4b = –2 2a – 3b = 1 แกสมการ จะได a = 2 และ b = 1 ข. (a, b)(3, –4) = (5, 2) 3a + 4b = 5 –4a + 3b = 2 แกสมการ จะได a = 7 25 และ b = 26 25 3. ผูสอนอธิบายวาจํานวนเชิงซอนในรูป (a, b) อาจเขียนใหอยูในรูป a + bi ตาม ขั้นตอนในหนังสือเรียน หลังจากนั้นผูสอนอาจกําหนดจํานวนเชิงซอนในรูป (a, b) ใหผูเรียน เขียนใหอยูในรูป a + bi 4. ผูสอนบอกผูเรียนวา โดยทั่วไปจํานวนเชิงซอนประกอบดวยสวนจริงและสวน จินตภาพ กลาวคือสําหรับจํานวนเชิงซอนในรูป (a, b) หรือในรูป a + bi เรียก a วาสวนจริง และเรียก b วาสวนจินตภาพ ผูสอนยกตัวอยางจํานวนเชิงซอน (–2, 3) ใหผูเรียนบอกสวนจริงและสวน จินตภาพ ผูเรียนควรบอกไดวาสวนจริงคือ –2 สวนจินตภาพคือ 3 ผูสอนอาจยกตัวอยางจํานวนเชิงซอนอื่น ๆ เชน 3 – 5i, i(1 – i), i(1 – i)(2 + i) แลวใหผูเรียนบอกสวนจริงและสวนจินตภาพ ผูสอนบอกใหผูเรียนทราบวา จํานวนเชิงซอน (a, b) เมื่อ b = 0 เรียกวา จํานวนจริง เชน (3, 0), (–7, 0) ซึ่งก็คือ 3, –7 และจํานวนเชิงซอน (0, b) เมื่อ b ≠ 0 เรียกวา จํานวนจินตภาพแท จากตัวอยาง จํานวนจินตภาพที่ผูเรียนบอกขางตนจะเห็นวา 3i เปนจํานวนจินตภาพแท ใหผูเรียนยกตัวอยาง
  • 10. 10 จํานวนจินตภาพแทอีก 2 หรือ 3 จํานวน ผูสอนยกตัวอยางจํานวนตาง ๆ เมื่อเอกภพสัมพัทธเปนเซตของจํานวนเชิงซอน แลวถามวาเปนจํานวนชนิดใดบางตามตารางขางลางนี้ จํานวน เชิงซอน จํานวน จินตภาพแท จํานวน จริง จํานวน ตรรกยะ จํานวน อตรรกยะ จํานวน เต็ม –1 – i 5 –7i 3 2 + i 5. ผูสอนอาจใหผูเรียนหาคาของ in เมื่อ n เปนจํานวนเต็มบวก เชน ใหหาคา ของ i112 และ i27 ซึ่งผูเรียนควรหาไดดังนี้ (1) i112 = (i2 )56 = (–1)56 = 1 (2) i27 = i26 i = (i2 )13 i = (–1)13 i = –i เอกลักษณและตัวผกผันการบวก 1. ผูสอนทบทวนสมบัติของระบบจํานวนจริงเกี่ยวกับการบวก 2. ผูสอนถามวา ในระบบจํานวนเชิงซอน เอกลักษณการบวกคือจํานวนใด ถาผูเรียนยังตอบไมได ผูสอนใหผูเรียนหาผลบวกของจํานวนเชิงซอนตอไปนี้ (2, –3) + (0, 0) , (0, 0) + (2, –3) (–4, 5) + (0, 0) , (0, 0) + (–4, 5) (0, 0) + (1, 4) , (1, 4) + (0, 0) (0, 0) + (–5, –2) , (–5, –2) + (0, 0)
  • 11. 11 ซึ่งผูเรียนควรจะไดขอสรุปวา (0, 0) เปน “เอกลักษณการบวก” ของจํานวนเชิงซอน 3. ผูสอนถามความหมายของ “ตัวผกผันการบวก” ของจํานวนเชิงซอน (a, b) ซึ่ง ผูเรียนควรตอบไดวา หมายถึง จํานวนเชิงซอนที่บวกกับ (a, b) แลวไดจํานวนเชิงซอน (0, 0) ผูสอนยกจํานวนเชิงซอนหลาย ๆ จํานวน เชน (–1, 3) , (2, –5) , (–2, –1) ใหผูเรียนหาตัวผกผันการบวกของจํานวนเชิงซอนดังกลาว ผูสอนใหผูเรียนสังเกตวา จํานวนเชิงซอนที่กําหนดใหกับตัวผกผันการบวกที่หาได มีอะไรที่แตกตางกันบาง ผูเรียนควรตอบไดวาสวนจริงและสวนจินตภาพของจํานวนเชิงซอน ที่เปนตัวผกผันการบวกนั้นเปนจํานวนตรงขามกับสวนจริงและสวนจินตภาพของจํานวน เชิงซอนที่กําหนดใหตามลําดับ กลาวคือ ถากําหนดจํานวนเชิงซอน (a, b) ให ตัวผกผันการบวก ของจํานวนเชิงซอน (a, b) คือ (–a, –b) 4. ผูสอนแสดงการหาเอกลักษณและตัวผกผันการบวกของจํานวนเชิงซอนตาม ขั้นตอนในหนังสือเรียน เอกลักษณและตัวผกผันการคูณ 1. ผูสอนทบทวนสมบัติของระบบจํานวนจริงเกี่ยวกับการคูณ 2. ผูสอนถามวา ในระบบจํานวนเชิงซอน เอกลักษณการคูณคือจํานวนใด ถาผูเรียน ยังตอบไมได ผูสอนใหผูเรียนหาผลคูณของจํานวนเชิงซอนตอไปนี้ (1, 3)(1, 0) , (1, 0)(1, 3) (–1, –2)(1, 0) , (1, 0)(–1, –2) (2, –3)(1, 0) , (1, 0)(2, –3) (–2, 3)(1, 0) , (1, 0)(–2, 3) ซึ่งผูเรียนควรไดขอสรุปวา (1, 0) เปน “เอกลักษณการคูณ” ของจํานวนเชิงซอน 3. ผูสอนถามความหมายของตัวผกผันการคูณในระบบจํานวนเชิงซอน ซึ่งผูเรียน ควรจะตอบไดวา “ตัวผกผันการคูณ” ของจํานวนเชิงซอนหมายถึงจํานวนเชิงซอนที่คูณกับ จํานวนเชิงซอนที่กําหนดใหแลวไดเอกลักษณการคูณ คือ จํานวนเชิงซอน (1, 0) ผูสอนและผูเรียนชวยกันหาตัวผกผันการคูณตามวิธีการในหนังสือเรียน ผูสอนใหผูเรียนฝกหาตัวผกผันการคูณของจํานวนเชิงซอนตอไปนี้ (3, 2) , (–4, 3) , –1 – 5i , 4 – 2i
  • 12. 12 ผูเรียนควรหาไดวา ตัวผกผันการคูณของ (3, 2) คือ 3 2 , 13 13 −⎛ ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ตัวผกผันการคูณของ (–4, 3) คือ 4 3 , 25 25 − −⎛ ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ตัวผกผันการคูณของ –1 – 5i คือ 1 5 i 26 26 − + ตัวผกผันการคูณของ 4 – 2i คือ 4 2 i 20 20 + ผูสอนถามผูเรียนวาทําอยางไรจึงจะทราบวาตัวผกผันการคูณที่หาไดนั้นถูกตอง ผูเรียนควรตอบไดวา เมื่อนําจํานวนเชิงซอนที่กําหนดใหคูณกับตัวผกผันการคูณ ของจํานวนเชิงซอนนั้น จะไดจํานวนเชิงซอน (1, 0) ผูสอนใหผูเรียนตรวจสอบจํานวนที่หาไดเหลานั้นตามวิธีที่ผูเรียนตอบมา การลบและการหารจํานวนเชิงซอน 1. ผูสอนใหบทนิยามการลบและการหารตามหนังสือเรียน 2. ผูสอนใหผูเรียนฝกหาผลลบและผลหารของ 5 + 3i และ 4 – 2i (1) (5 + 3i) – (4 – 2i) = 1 + 5i (2) 5 3i 4 2i + − = (5 + 3i) 4 2 i 20 20 ⎛ ⎞ +⎜ ⎟ ⎝ ⎠ = 7 11 i 10 10 + 3. ผูสอนอาจใหผูเรียนหาผลบวก ผลลบ ผลคูณและผลหารของจํานวนเชิงซอน หลาย ๆ จํานวน เชน จงหาคาของ (3, 5) [(2, 1) + (4, –2)] วิธีทํา (3, 5)[(2, 1) + (4, –2)] = (3, 5)(6, –1) = (23, 27) หรือ (3, 5)[(2, 1) + (4, –2)] = (3, 5)(2, 1) + (3, 5)(4, –2) = (1, 13) + (22, 14) = (23, 27)
  • 13. 13 4. ผูสอนใหบทนิยามสังยุคของจํานวนเชิงซอนตามหนังสือเรียน แลวใหผูเรียนหา สังยุคของจํานวนเชิงซอนที่ครูกําหนดให เชน 4 + 3i , 2 – i , (–3, 1) , (–5, –3) เมื่อผูเรียนหาสังยุคของจํานวนเหลานั้นไดแลว ใหผูเรียนหาผลคูณของจํานวน เชิงซอนที่กําหนดใหกับสังยุคของจํานวนเชิงซอนนั้น ผูสอนถามผูเรียนวาผลลัพธที่ไดเปนจํานวนชนิดใดซึ่งผูเรียนควรสรุปไดวาเปน จํานวนจริง 5. ผูสอนใหผูเรียนหาผลคูณของ a + bi และ a – bi แลวสรุปใหไดวาผลคูณของ จํานวนเชิงซอนกับสังยุคของจํานวนเชิงซอนนั้นเปนจํานวนจริง ผูสอนแนะนําวาจากขอสรุปนี้ นําไปใชในการหาผลหารของจํานวนเชิงซอนไดดังตัวอยางตอไปนี้ 5 3i 4 2i + − = 5 3i 4 2i 4 2i 4 2i + + ⋅ − + = 7 11 i 10 10 + 6. ผูสอนใหผูเรียนหาผลหารของจํานวนเชิงซอน เชน 3 2i 2 5i + + และ 4 3i 2 i + − โดยใช สังยุคของจํานวนเชิงซอน รากที่สองของจํานวนเชิงซอน 1. ผูสอนทบทวนการหารากที่สองของจํานวนจริงบวกใดๆ ที่มีคาตั้งแต 0 ขึ้นไป เชน จงหารากที่สองของ 1, 2, 9, 16 ผูสอนอาจถามผูเรียนวา เราสามารถหารากที่สองของจํานวนเชิงซอนใด ๆ ได หรือไม ผูเรียนควรบอกวาได ผูสอนแสดงการหารากที่สองของจํานวนเชิงซอนใดๆ ตาม แบบเรียนในหนังสือเรียน แลวใหผูเรียนชวยกันสรุปการหารากที่สองของจํานวนเชิงซอนใด ๆ ดังที่กลาวมา ผูสอนใหทฤษฎีบท ซึ่งทฤษฎีบทดังกลาวผูสอนอาจใหขอสังเกตวา ในกรณีที่ y = 0 แต x ≠ 0 แลวคารากที่สองของ z คือ x± เมื่อ x > 0 นั่นคือ คารากที่สองของ z เปน จํานวนจริงสองคา หรือ x i± − เมื่อ x < 0 นั่นคือ คารากที่สองของ z เปนจํานวนจินตภาพ สองคา
  • 14. 14 ผูสอนอาจยกตัวอยางการหารากที่สองของจํานวนเชิงซอนใด ๆ โดยอาศัยทฤษฎีบท ดังกลาว ตัวอยางเชน จงหารากที่สองของ 5 + 12i วิธีทํา ให z = 5 + 12i จะได x = 5 และ y = 12 r = 2 2 5 12 13+ = เนื่องจาก y > 0 ดังนั้นรากที่สองของ 5 + 12i คือ 13 5 13 5 18 8 i i (3 2i) 2 2 2 2 ⎡ ⎤ ⎡ ⎤+ − ± + = ± + = ± +⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ดังนั้นรากที่สองของ 5 + 12i คือ 3 + 2i และ –3 – 2i 2. ผูสอนยกตัวอยางที่ 2 ในหนังสือเรียน แลวผูสอนตรวจสอบความเขาใจของผูเรียน โดยผูสอนอาจถามวาสมการพหุนามกําลังสองในรูปax2 +bx+c = 0 เมื่อ a,bและc เปนจํานวน จริงใด ๆ โดยที่ a ≠ 0 จะมีคําตอบของสมการเปนจํานวนจริงเมื่อใด และเปนจํานวนเชิงซอน เมื่อใดผูเรียนควรบอกไดวา คําตอบของสมการจะเปนจํานวนจริงเมื่อ b2 – 4ac ≥ 0 และ คําตอบของสมการจะเปนจํานวนเชิงซอนเมื่อ b2 – 4ac < 0 ผูสอนควรเนนวา การหาคําตอบ ของสมการพหุนามกําลังสองในรูป ax2 + bx + c = 0 เมื่อ a, b และ c เปนจํานวนจริง โดยที่ a ≠ 0 โดยใชสูตร x = 2b b 4ac 2a − ± − หรือ x = 2b b 4ac i 2a − ± − ผูเรียนจะใชสูตรนี้ได เมื่อ a, b และ c เปนจํานวนจริงเทานั้น เชนในการหาคําตอบของ สมการพหุนาม x2 +2+3i จะไมสามารถใชสูตรดังกลาวในการหาคําตอบของสมการพหุนามได เพราะ2+ 3i เปนจํานวนเชิงซอน 3. ผูสอนนําสนทนากับผูเรียนวา วิธีการหารากที่สองของจํานวนเชิงซอนนอกจาก เราสามารถหาไดโดยอาศัยทฤษฎีบท หรือการหาคําตอบของสมการพหุนามโดยใชสูตรขาง ตนแลว เรายังสามารถใชวิธีการแยกตัวประกอบได ดังเชน จงหารากที่สองของ –4 วิธีทํา ให z2 = -4 z2 + 4 = 0
  • 15. 15 z2 – (2i)2 = 0 (z – 2i)(z + 2i) = 0 จะได z - 2i = 0 z = 2i หรือ z + 2i = 0 z = – 2i ดังนั้น รากที่สองของ – 4 คือ – 2i และ 2i กราฟและคาสัมบูรณของจํานวนเชิงซอน 1. ผูสอนใหผูเรียนแทนจํานวนเชิงซอนดวยจุดและเวกเตอรบนระนาบเชิงซอน เชนเดียวกับในหนังสือเรียน 2. ผูสอนใหบทนิยามคาสัมบูรณของจํานวนเชิงซอน 3. ผูสอนถามผูเรียนวาการหาคาสัมบูรณของจํานวนเชิงซอน 2 + 3i เปนการหา ระยะทางจากจุดใดไปจุดใด ซึ่งผูเรียนควรตอบไดวา เปนการหาระยะทางจากจุด (0, 0) ถึง จุด (2, 3) 4. ผูสอนยกตัวอยางที่สอดคลองกับทฤษฎีบทเกี่ยวกับสมบัติของคาสัมบูรณของ จํานวนเชิงซอน เชน 1) กําหนดให z = 3 + 4i จงแสดงวา z z z= − = จาก z = 3 + 4i ดังนั้น z = 2 2 3 4+ = 5 – z = –3 – 4i ดังนั้น z− = 2 2 ( 3) ( 4)− + − = 5 z = 3 – 4i ดังนั้น z = 2 2 3 ( 4)+ − = 5 ดังนั้น z = z− = z 2) กําหนดให z1 = – 1 – 2i และ z2 = 3 + 2i จงแสดงวา 1 2z z− ≥ 1 2z z− ดังนั้น 1 2z z− = ( ) ( )- 1 - 2i - 3 + 2i = - 4 - 4i = 2 2 ( 4) ( 4)− + − = 32 1 2z z− = 2 2 2 2 ( 1) ( 2) 3 2− + − − +
  • 16. 16 = 5 13− เพราะวา 32 ≥ 5 13− ดังนั้น 1 2z z− ≥ 1 2z z− จากนั้นผูสอนและผูเรียนชวยกันพิสูจนสมบัติบางขอของทฤษฎีบทดังกลาว จํานวนเชิงซอนในรูปเชิงขั้ว 1. ผูสอนทบทวนฟงกชันตรีโกณมิติของมุมของรูปสามเหลี่ยมมุมฉาก และคาของ ฟงกชันโคไซน ไซน และแทนเจนตของมุมตางๆ 2. ผูสอนแสดงการเขียนจํานวนเชิงซอนในรูปเชิงขั้ว โดยเริ่มตนจากการเขียน z = x + yi ≠ 0 ดวยเวกเตอรบนระนาบ ดังนี้ เมื่อกําหนดให θ เปนมุมบวกที่เล็กที่สุด ซึ่งวัดทวนเข็มนาฬิกาจากแกน X ทาง ดานบวกไปยัง oz uur และ r = |oz uur | แทนระยะหางระหวางจุดกําเนิด o กับ z ผูสอนควรอธิบายวา θ เปนมุมบวกที่เล็กที่สุด แลว 0° ≤ θ < 360° ผูสอนใหผูเรียนพิจารณารูปสามเหลี่ยมมุมฉาก OAZ เมื่อ |oz uur | = r วา OA OZ หรือ x r คือ ฟงกชันตรีโกณมิติใดของมุม θ เพื่อใหไดขอสรุปวา x = r cos θ และพิจารณาวา AZ OZ หรือ y r คือ ฟงกชันตรีโกณมิติใดของ r เมื่อ r = 2 2 x y z+ = และ y tanθ = x เมื่อ x ≠ 0 แลวผูสอนอาจถามผูเรียนวาจากความสัมพันธดังกลาว เราสามารถเขียน z = x + yi ในรูปตรีโกณมิติไดหรือไม ซึ่งผูเรียนควรบอกวา ได คือ z = r (cos θ + i sin θ) z = x + yi x X Y o y θ z = (x, y) A X Y o y θ x
  • 17. 17 การเขียนจํานวนเชิงซอนในรูป z = r (cos θ + i sin θ) เปนการเขียนจํานวนเชิงซอน ในรูปเชิงขั้วของ z และเรียก θ วาอารกิวเมนตของ z ผูสอนถามผูเรียนวา เมื่อ n เปนจํานวน เต็มใดๆ cos(θ + 2nπ) มีคาเทาใด ผูเรียนควรตอบวาcos(θ +2nπ)มีคาเทากับcos θ และ sin (θ + 2nπ) มีคาเทาใด ผูเรียนควรตอบวา sin (θ + 2nπ) มีคาเทากับ sin θ แลวผูเรียนควร สรุปใหไดวา cos (θ + 2nπ) + isin (θ + 2nπ) = cos θ + i sinθ 3. ผูสอนอาจถามผูเรียน ดังนี้ กําหนด z1 = r1 (cos θ1 + i sin θ1) และ z2 = r2 (cos θ2 + i sin θ2) ตางเปนรูป เชิงขั้ว ซึ่ง z1, z2 ≠ 0 และ z1 = z2 เมื่อใด ผูเรียนควรตอบไดวา z1 = z2 ก็ตอเมื่อ r1 = r2 และ θ1 – θ2 = 2nπ เมื่อ n เปนจํานวนเต็ม แลวผูสอนอาจถามผูเรียนวา ถามีจํานวนเต็ม n และ r1 = r2 ≠ 0 ที่ทําให θ1 – θ2 ≠ 2nπ แลว z1 = z2 หรือไม ผูเรียนควรตอบไดวา z1 ≠ z2 ผูสอนยกตัวอยางเพื่อใหผูเรียนเขียนจํานวนเชิงซอนในรูปเชิงขั้วในกรณีที่ z ≠ 0 ได เชน จงเขียน z = –3 – 3i ในรูปเชิงขั้ว วิธีทํา ให r (cos θ + i sin θ) เปนรูปเชิงขั้วของ -3 –3i จะได r = 2 2( 3) ( 3) 9 9 18 3 2− + − = + = = และ θ ที่ทําให tan θ = 3 3 − − = 1 คือ θ = π 4 หรือ 5π 4 เวกเตอรที่แทน z อยูในควอดรันตที่ 3 ดังนั้น θ = 4 π5 หรือ 2250 ดังนั้นรูปเชิงขั้วของ –3 –3i คือ 2 [ cos (5π 4 + 2nπ) + i sin (5π 4 + 2nπ) ] เมื่อ n ∈ I ดังรูป X Y -2 -1 -3 -1-2-3 225° (-3, -3)
  • 18. 18 ผูสอนถามผูเรียนวา สําหรับกรณีที่ z = 0 เราสามารถเขียน z ในรูปเชิงขั้วไดหรือไม ผูเรียนควรตอบวาได ซึ่ง z = 0 เขียนในรูปเชิงขั้วได คือ 0(cos θ + i sin θ) และผูเรียนควร บอกไดวา θ เปนมุมที่มีขนาดใดก็ได 4. ผูสอนทบทวนสูตรการหาโคไซน และไซนของผลบวกและผลตางของมุม ดังนี้ cos (α- β) = cos α cos β + sin α sinβ cos (α+ β) = cos α cos β - sin α sinβ sin (α- β) = sin α cos β - cos α sinβ sin (α+ β) = sin α cos β + cos α sinβ 5. ผูสอนอาจแสดงการพิสูจนทฤษฎีบทของเดอมัวรโดยใชอุปนัยเชิงคณิตศาสตร ตามขอเสนอแนะ 6. ผูสอนยกตัวอยางการหา zn เมื่อ n เปนจํานวนเต็มบวกโดยใชทฤษฎีบทของ เดอมัวร เชน จงเขียน 5( 3 i)− ในรูป x + yi เมื่อ x, y ∈ R วิธีทํา เนื่องจาก 3 i− เขียนไดในรูป 2(cos 11π 6 + isin 11π 6 ) ดังนั้น โดยทฤษฎีบทของเดอมัวร จะไดวา 5( 3 i)− = 25 [ cos (5(11π 6 )) + isin(5(11π 6 )) ] = 32 [ cos (55π 6 ) + isin(55π 6 ) ] = 32 [ cos (7π 6 ) + isin(7π 6 ) ] = 32 [ i 2 1 2 3 −+− ] = 16 3 16i− − 7. ผูสอนและผูเรียนชวยกันพิจารณาทฤษฎีบทของเดอมัวร โดยขยายจาก n เปน จํานวนเต็มบวก เปน n เปนจํานวนเต็ม ซึ่งผูสอนควรใหผูเรียนสรุปใหไดวา ทฤษฎีบทของ เดอมัวรเปนจริงสําหรับทุกจํานวนเต็ม ดังนี้ ถา z = r (cos θ + i sin θ) ≠ 0 และ n เปนจํานวนเต็มแลว zn = rn [cos (nθ) + i sin (nθ)] ผูสอนอาจยกตัวอยาง การหา zn เมื่อ n เปนจํานวนเต็ม เชน
  • 19. 19 จงเขียน 5( 3 i)−+ ในรูป x + yi เมื่อ x, y ∈ R วิธีทํา เนื่องจาก 3 i+ เขียนไดในรูป 2(cos 6 π + i sin 6 π ) จะไดวา 5( 3 i)−+ = 2-5 [cos (-5( 6 π )) + i sin(-5( 6 π ))] = 1 32 [cos (–5 6 π ) + i sin(–5 6 π )] = 1 32 [cos (5 6 π ) – i sin(5 6 π )] = 1 32 ( 3 1 i 2 2 − − ) = 3 1 i 64 64 − − รากที่ n ของจํานวนเชิงซอน 1. ผูสอนทบทวนทฤษฎีบทของเดอมัวร และนําสนทนากับผูเรียนถึงประโยชนของ ทฤษฎีบทของเดอมัวร 2. ผูสอนยกตัวอยางที่ 1, 2 และ 3 ในหนังสือเรียน ผูสอนและผูเรียนชวยกันสรุป ทฤษฎีบท ถา w = r (cos θ + i sin θ) แลวรากที่ n ของ w มีทั้งหมด n รากที่แตกตางกัน คือ z = n θ+2kπ θ+2kπ r cos + isin n n ⎡ ⎤⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎢ ⎥ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎣ ⎦ เมื่อ k ∈ {0, 1, …, n–1} 3. ผูสอนอาจยกตัวอยางเพื่อใหผูเรียนสามารถหารากที่ n ของ z ไดรวดเร็ว ดังนี้ จงหารากที่ 4 ทั้งหมด –8 + 8 3i วิธีทํา ให z = r (cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 4 ของ –8 + 8 i3 ดังนั้น z4 = –8 + 8 i3 = ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ π + π 16 ) 3 2 (sini) 3 2 (cos โดยทฤษฎีบทของเดอมัวร จะได r 4 (cos 4θ + i sin 4θ) = ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ π + π 16 ) 3 2 (sini) 3 2 (cos ดังนั้น r4 = 16 และ 2 4 2k 3 π θ = + π เมื่อ Ik∈ จึงไดวา r = 2 และ k 6 2 π π θ = + เมื่อ Ik∈ ฉะนั้น z = 2 k k cos ( ) i sin ( ) 6 2 6 2 π π π π⎡ ⎤ + + +⎢ ⎥⎣ ⎦ เมื่อ Ik∈
  • 20. 20 เมื่อ k = 0 จะได z1 = 2 cos ( ) i sin ( ) 6 6 π π⎡ ⎤ +⎢ ⎥⎣ ⎦ เมื่อ k = 1 จะได z2 = 2 2 2 cos ( ) i sin ( ) 3 3 π π⎡ ⎤ +⎢ ⎥⎣ ⎦ เมื่อ k = 2 จะได z3 = 2 7 7 cos ( ) i sin ( ) 6 6 π π⎡ ⎤ +⎢ ⎥⎣ ⎦ เมื่อ k = 3 จะได z4 = 2 5 5 cos ( ) i sin ( ) 3 3 π π⎡ ⎤ +⎢ ⎥⎣ ⎦ เขียนแผนภาพของรากที่ 4 ของ –8 + 8 i3 ไดดังนี้ ผูสอนควรถามผูเรียน ดังนี้ 1) คาสัมบูรณของแตละรากมีคาเทาใด 2) คารากแตละรากจะอยูบนวงกลมที่มีรัศมีเทาใด 3) วงกลมในขอ 2) มีจุดศูนยกลางอยูที่จุดใด 4) ผลตางระหวางอารกิวเมนตของสองคารากที่อยูติดกันมีคาเทาใด ผูเรียนควรตอบคําถามขางตน ไดวา 1) คาสัมบูรณของแตละคารากมีคาเทากับ 2 2) คารากแตละรากจะอยูบนวงกลมที่มีรัศมี เทากับ 2 3) วงกลมมีจุดศูนยกลางที่จุดกําเนิด 4) ผลตางระหวางคาอารกิวเมนตของสองคารากที่อยูติดกัน มีคาเทากับ 2 n π = 2 4 π = 2 π หรือ 90o 4. ผูสอนและผูเรียนชวยกันพิจารณาวา เราสามารถหารากที่ n ของ w ทั้งหมดที่ แตกตางกันไดรวดเร็วโดยมีขั้นตอน ดังนี้ ขั้นที่ 1 หา z1 ขั้นที่ 2 หาผลตางของอารกิวเมนตของราก เทากับ n 2π X Y z1 z2 z3 z4 2
  • 21. 21 ขั้นที่3 หาz2, z3,…,zn โดยนําผลตางที่หาไดจากขั้นที่2 บวกกับ อารกิวเมนตของรากกอนหนา ไปเรื่อยๆ จนครบ n ราก สมการพหุนาม 1. ผูสอนทบทวนสมการพหุนามที่มีสัมประสิทธิ์เปนจํานวนจริง และทบทวนการ หาคําตอบของสมการพหุนามที่มีสัมประสิทธิ์เปนจํานวนจริงที่คําตอบของสมการอาจไมเปน จํานวนจริง เชน x2 + 1 = 0 , x2 + x + 1 = 0 จากนั้นผูสอนใหทฤษฎีบทหลักมูลของพีชคณิต เพื่อยืนยันวาสมการพหุนามจะมีคําตอบเปนจํานวนเชิงซอนเสมอ แลวผูสอนยกตัวอยางที่ 1 ในหนังสือเรียน โดยผูสอนควรใหผูเรียนสังเกตคําตอบของสมการ x4 + 2x2 – 8 = 0 ซึ่งเปน สมการพหุนามที่มีดีกรี 4 จะมีคําตอบทั้งหมด 4 คําตอบ แลวผูสอนจึงใหทฤษฎีบท ถา p(x) เปนพหุนามดีกรี n≥ 1 แลวสมการ p(x) = 0 จะมีคําตอบทั้งหมด n คําตอบ (นับคําตอบที่ซ้ํากันดวย) จากนั้นผูสอนและผูเรียนชวยกันพิสูจนทฤษฎีบทดังกลาว 2. ผูสอนทบทวนทฤษฎีบทตัวประกอบและทฤษฎีบทตัวประกอบจํานวนตรรกยะ แลวผูสอนยกตัวอยางที่ 2 ในหนังสือเรียน ซึ่งผูสอนอาจใชวิธีการหารสังเคราะหชวยในการ แยกตัวประกอบ ดังนี้ จงหารากของสมการ 2x4 + x3 – 2x – 1 = 0 วิธีทํา ให P(x) = 2x4 + x3 – 2x – 1 เนื่องจากจํานวนเต็มที่หาร –1 ลงตัว คือ 1± และจํานวนเต็มที่หาร 2 ลงตัว คือ 1± , 2± ดังนั้น จํานวนตรรกยะ k m ที่ทําให k p 0 m ⎛ ⎞ =⎜ ⎟ ⎝ ⎠ จะเปนจํานวนที่อยูในกลุมของ จํานวนตอไปนี้ คือ 1 2 ± , 1± พิจารณา p(1) = 2(1)4 + (1)3 – 2(1) – 1 = 2 + 1 – 2 – 1 = 0 และ p( 2 1 − ) = 2( 2 1 − )4 + ( 2 1 − )3 – 2( 2 1 − ) – 2 1 − = 2 (16 1 ) – 8 1 + 2(2 1 ) – 1
  • 22. 22 = 8 1 – 8 1 + 1 – 1 = 0 แสดงวา x – 1 และ x + 2 1 ตางเปนตัวประกอบของ P(x) 1 2 1 0 -2 -1 2 3 3 1 -2 1 2 3 3 1 0 -1 -1 -1 2 2 2 0 ดังนั้น P(x) = (x +2 1 )(x – 1)(2x2 + 2x + 2) = 0 จะไดวา (x +2 1 )(x – 1)(2x2 + 2x + 2) = 0 ฉะนั้น x = –2 1 หรือ x = 1 หรือ 2x2 + 2x + 2 = 0 พิจารณา 2x2 + 2x + 2 = 0 ฉะนั้น x = )2(2 )2)(2(42)2(2 −±− = 2 4 16 4 − ± − = 4 122 −±− = 4 i322±− = 2 i31±− ดังนั้น คําตอบของสมการพหุนามที่กําหนด คือ –2 1 , 1, 2 i31+− , 2 i31−− 3. ผูสอนใหผูเรียนสังเกตคําตอบของสมการพหุนาม 2x4 + x3 – 2x – 1 = 0 จะเห็นวาคําตอบของสมการพหุนามที่มีสวนจินตภาพไมเทากับศูนยเปนสังยุคซึ่งกันและกัน คือ 2 i31+− , 2 i31−− แลวผูสอนใหทฤษฎีบท ถาจํานวนเชิงซอน z เปนคําตอบของ สมการพหุนาม P(x) = xn + a1 xn-1 + … + an-1 x + an ที่มีสัมประสิทธิ์ a1, …, an เปน จํานวนจริงแลว สังยุค z จะเปนคําตอบของสมการพหุนามนี้ดวย กอนที่ผูสอนและผูเรียนจะ ชวยกันพิสูจนทฤษฎีบทนี้ผูสอนควรทบทวนสมบัติของสังยุคของจํานวนเชิงซอน
  • 23. 23 ตัวอยางแบบทดสอบประจําบท 1. จงหาคาของ 1 3 2 1 ( i) ( i) 2 4 3 5 + + + 2. จงหาคาของ 5 3 4 1 ( i) ( i) 9 5 3 6 − + − − 3. จงหาคาของ (–3 –2i)(5 + 6i) 4. จงหาคาของ 1 3i 2 10i − − − − 5. จงหาคาของ a และ b เมื่อกําหนดให 3a + 4bi = (1 + i)2 6. จงหาคาของ (i8 + 4)(i6 + 2)(i4 + 1)(i2 – 1)(i–3 – 2)(i–1 – 2) 7. จงหาคาของ x จากสมการ (x – 3)2 = –10 8. จงหาคาของ x จากสมการ x2 + 4x + 7 = 0 9. จงหาคาของ x จากสมการ 6x2 + x + 2 = 0 10. จงเขียน 1 3i+ ใหอยูในรูปเชิงขั้ว 11. จงหาคาของ 53 1 ( i) 2 2 − 12. จงหาคาของ 3 8i 13. จงหาเซตคําตอบของสมการ x5 – 32 = 0 เฉลยตัวอยางแบบทดสอบ 1. 7 19 i 6 20 + 2. 17 23 i 9 30 − + 3. –3 – 28i 4. 4 1 i 13 26 − 5. 3a + 4bi = (1 + i)2 = 1 + 2i + i2 = 1 + 2i – 1 = 2i
  • 24. 24 3a = 0 a = 0 4b = 2 b = 2 4 = 1 2 ดังนั้น a = 0 และ b = 1 2 6. (i8 + 4)(i6 + 2)(i4 + 1)(i2 – 1)(i–3 – 2)(i-1 – 2) = ((i2 )4 + 4)((i2 )3 + 2)((i2 )2 + 1) 2 3 1 1 (i 1)( 2)( 2) i i − − − = ((-1)4 + 4)((-1)3 + 2)((-1)2 + 1)(-1 – 1) 1 1 2 2 i i ⎛ ⎞⎛ ⎞ − − −⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ ⎠⎝ ⎠ = (1 + 4)(-1 + 2)(1 + 1)(-2) 2 1 2 2 4 i i i ⎛ ⎞ − − + +⎜ ⎟ ⎝ ⎠ = 5 × 1 × 2 × (-2)(1 + 4) = -100 7. x = 3 i 10± 8. x = 2 i 3− ± 9. x = 1 i 47 12 − ± 10. r = 2 1 ( 3)+ = 1 3+ = 4 = 2 tan θ = 3 = tan 3 π นั่นคือ θ = 3 π แต 1 3i+ อยูในควอดรันตที่ 1 ดังนั้น θ = 3 π ทําใหได 1 3i+ = 2(cos isin ) 3 3 π π + 11. เขียน 3 1 i 2 2 − ในรูปเชิงขั้ว ซึ่ง 3 1 2 2 − อยูในควอดรันตที่ 4 r = 2 2 3 1 2 2 ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ + −⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ ⎠⎝ ⎠ = 3 1 4 4 + = 1 = 1 tan θ = 1 2 3 2 − = 3 3 − = tan( ) 6 π −
  • 25. 25 นั่นคือ θ = 6 π − ทําใหได 3 1 i 2 2 − = 1[cos( ) isin( )] 6 6 π π − + − โดยทฤษฎีบทของเดอมัวร 53 1 ( i) 2 2 − = 5 [1(cos( ) isin( ))] 6 6 π π − + − = 5 1 [cos5( ) isin5( )] 6 6 π π − + − = 5 5 1(cos isin ) 6 6 π π − + − = 3 1 i 2 2 − − 12. 3 8i = 1 3 (0 8i)+ r = 2 2 0 8+ = 8 θ = 2 π 3 8i = 1 3 [8(cos isin )] 2 2 π π + = 1 3 1 1 8 [cos( )( ) isin( )( )] 3 2 3 2 π π + = 2(cos isin ) 6 6 π π + = 3 1 2( i) 2 2 + = 3 i+ 13. x5 - 32 = 0 x5 = 32 32 = 32 + 0i = 32(cos 0 + i sin 0) 1 5 32 = 1 5 [32(cos(0 2n ) isin(0 2n ))]+ π + + π = 1 5 2n 2n (32) (cos isin ) 5 5 π π + = 2n 2n 2(cos isin ) 5 5 π π +
  • 26. 26 ให n = 0, 1, 2, 3 และ 4 เมื่อรากของสมการทั้ง 5 คือ x1, x2, x3, x4 และ x5 เมื่อ n = 0 , x1 = 2(cos 0 + i sin 0) = 2 n = 1 , x2 = 2 2 2(cos isin ) 5 5 π π + ≈ 0.62 + 1.90i n = 2 , x3 = 4 4 2(cos isin ) 5 5 π π + ≈ –1.62 + 1.18i n = 3 , x4 = 6 6 2(cos isin ) 5 5 π π + ≈ –1.62 – 1.18i n = 4 , x5 = 8 8 2(cos isin ) 5 5 π π + ≈ 0.62 – 1.90i ดังนั้น คําตอบของสมการ คือ 2, 0.62 ± 1.90i และ –1.62 ± 1.18i เซตคําตอบของสมการ คือ {2, 0.62 + 1.90i, 062 – 1.90i, –1.62 + 1.18i, –1.62 – 1.18i} เฉลยแบบฝกหัด 1.1 1. Re (z) Im (z) 2 + 3i 4 + 5i 1 3 i 2 2 − –4 3i 2 2 2i− 2 4 1 2 –4 0 2 3 5 3 2 − 0 3 2 2− 2. (1) a = 2 , b = –2 (2) a = 3 , b = 2 หรือ a = 2 , b = 3 (3) a = 5 , b = 0 (4) a = 2 3 , b = 1 3 −
  • 27. 27 3. (1) 6 – 8i (2) –6 – 2i (3) 7 – 3 2i (4) 4 + 2i (5) 6 – 4i (6) –4 + 6i (7) –1 + 11i (8) –1 (9) 1 + 2i (10) –3 + 4i (11) 2 2i− − (12) 6 3i− − 4. a = 1 29 , b = 17 29 − เฉลยแบบฝกหัด 1.2 1. (1) 15 + 8i (2) –8i (3) –2 + 16i (4) 2i (5) 5 (6) –4 + 19i 2. (1) 2 + i (2) –3 – 2i (3) – 4 + 7i (4) – 4 – 7i (5) – 4 – 7i (6) –1 + i (7) –1 – i (8) –1 – i 3. (1) 2 + 4i (2) 20 (3) 4 (4) 8 – 16i (5) –8i (6) 8 (7) 1 (1 2i) 10 + (8) – 4 – 2i 4. (1) 7 6 i 17 17 − (2) i (3) 7 1 i 2 2 − (4) 1 1 i 2 2 − − (5) 2 3 i 13 13 + (6) 3 1 i 20 20 +
  • 28. 28 5. (1) 6 8 i 5 5 + (2) 5 3 i 2 2 − (3) 1 1 i 2 2 − + (4) 4 1 i 17 17 + (5) 3 43 i 65 130 + (6) 2 – 2i (7) 1 – i 6. 1) ให z = a + bi iz = i(a bi)+ = b ai− + = –b – ai iz− = –i (a – bi) = –ai + bi2 = –b – ai ดังนั้น iz = iz− 2) ให z = a + bi จะได iz = –b + ai นั่นคือ Im(iz) = a Re(z) = a ดังนั้น Im(iz) = Re(z) 3) ให z = a + bi จะได iz = –b + ai นั่นคือ Re(iz) = –b –Im(z) = –b ดังนั้น Re(iz) = –Im(z) 7. ให z1 และ z2 เปนจํานวนเชิงซอน โดยที่ z1 = a + bi , z2 = c + di และ z1z2 = 0 เพียงพอที่จะพิสูจนวา ถา z1 ≠ 0 จะแสดงวา z2 = 0
  • 29. 29 เพราะวา (a + bi)(c + di) = 0 จะได ac – bd = 0 นั่นคือ ac = bd ---------- (1) เนื่องจาก z1 ≠ 0 จะได a ≠ 0 และ b ≠ 0 ---------- (2) จาก (1), (2) จะได c = 0 และ d = 0 ดังนั้น z2 = 0 จะไดวา ถา z1z2 = 0 แลว z1 = 0 หรือ z2 = 0 เฉลยแบบฝกหัด 1.3 1. 16i− ให z = –16i จะไดวา x = 0 และ y = -16 และ r = 2 2 x +y = 2 ( 16 )− = 16 เนื่องจาก y < 0 ดังนั้นรากที่สองของ –16i คือ 16 16 ± i 2 2 ⎛ ⎞ −⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ ⎠ = ( )± 8 8i− = ( )± 2 2 2 2− ดังนั้นรากที่สองของ –16i คือ 2 2 2 2i− และ 2 2 2 2i− + 5 12i+ ให z = 5 + 12i จะไดวา x = 5 และ y = 12 และ r = 2 2 x +y = 2 2 5 12+ = 13 เนื่องจาก y > 0 ดังนั้นรากที่สองของ 5 + 12i คือ 13+5 13 5 ± i 2 2 ⎛ ⎞− +⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ ⎠ = ( )± 3 2i+ ดังนั้นรากที่สองของ 5 + 12i คือ 3 2i+ และ 3 2i− − 3 4i+ ให z = 3 + 4i จะไดวา x = 3 และ y = 4 และ r = 2 2 x +y = 2 2 3 4+ = 5 เนื่องจาก y > 0 ดังนั้นรากที่สองของ 3 + 4i คือ
  • 30. 30 5+3 5 3 ± i 2 2 ⎛ ⎞− +⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ ⎠ = ( )± 2 i+ ดังนั้นรากที่สองของ 3 + 4i คือ 2 i+ และ 2 i− − 8 6i− ให z = 8 – 6i จะไดวา x = 8 และ y = 6− และ r = 2 2 x +y = 2 2 8 ( 6)+ − = 10 เนื่องจาก y < 0 ดังนั้นรากที่สองของ 8 – 6i คือ 10+8 10 8 ± i 2 2 ⎛ ⎞− +⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ ⎠ = ( )± 3 i− ดังนั้นรากที่สองของ 8 – 6i คือ 3 i− และ 3 i− + 1 2 2i− ให z = 1 – 2 2i จะไดวา x = 1 และ y = 2 2− และ r = 2 2 x +y = 2 2 1 ( 2 2)+ − = 3 เนื่องจาก y < 0 ดังนั้นรากที่สองของ 1 – 2 2i คือ 3+1 3 1 ± i 2 2 ⎛ ⎞− −⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ ⎠ = ( )± 2 i− ดังนั้นรากที่สองของ 1 – 2 2i คือ 2 i− และ 2 i− + 2. (1) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ { }2i,-2i (2) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ { }4 3i,-4 3i (3) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ { }1+ 39i,1- 39i (4) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ -1 7 -1 7 + i, - i 2 2 2 2 ⎧ ⎫ ⎨ ⎬ ⎩ ⎭ (5) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ -1 23 -1 23 + i, - i 2 2 2 2 ⎧ ⎫⎪ ⎪ ⎨ ⎬ ⎪ ⎪⎩ ⎭ (6) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ -3 151 -3 151 + i, - i 8 8 8 8 ⎧ ⎫⎪ ⎪ ⎨ ⎬ ⎪ ⎪⎩ ⎭ (7) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ -5 71 -5 71 + i, - i 4 4 4 4 ⎧ ⎫⎪ ⎪ ⎨ ⎬ ⎪ ⎪⎩ ⎭ (8) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ 1 2 1 2 + i, - i 3 3 3 3 ⎧ ⎫⎪ ⎪ ⎨ ⎬ ⎪ ⎪⎩ ⎭
  • 31. 31 (9) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ { }1+ 7i,1- 7i (10) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ { }1+ 2,1- 2 (11) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ { }2+i,2-i (12) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ { }3,-2 (13) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ -5 217 -5 217 + , - 6 6 6 6 ⎧ ⎫⎪ ⎪ ⎨ ⎬ ⎪ ⎪⎩ ⎭ (14) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ -1 7 -1 7 + i, - i 2 2 2 2 ⎧ ⎫⎪ ⎪ ⎨ ⎬ ⎪ ⎪⎩ ⎭ (15) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ -1 3 -1 3 + i, - i 4 4 4 4 ⎧ ⎫⎪ ⎪ ⎨ ⎬ ⎪ ⎪⎩ ⎭ (16) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ -1 3 -1 3 + i, - i 2 2 2 2 ⎧ ⎫ ⎨ ⎬ ⎩ ⎭ (17) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ { }-1+7i,-1-7i (18) เซตคําตอบของสมการที่กําหนดใหคือ { }-1+ 3i,-1- 3i เฉลยแบบฝกหัด 1.4 1. (1) –6 –4 –2 0 2 4 6 –2 –4 –6 2 4 6 Y X (–3, 1) (2, 3) (4, 2) (0, –1) (–2, –3) (–2, 0)
  • 32. 36 (2) 2. 3. จํานวนเชิงซอนที่แทนจุด A คือ (3,1) หรือ 3 + i จํานวนเชิงซอนที่แทนจุด B คือ (0,2) หรือ 2i จํานวนเชิงซอนที่แทนจุด C คือ (- 3, - 4) หรือ - 3 – 4i จํานวนเชิงซอนที่แทนจุด D คือ (2, - 2) หรือ 2 – 2i จํานวนเชิงซอนที่แทนจุด E คือ (- 3,0) หรือ - 3 จํานวนเชิงซอนที่แทนจุด F คือ (-1, -1) หรือ -1 - i –6 –4 –2 0 2 4 6 –2 –4 –6 2 4 6 Y X –4 + i –3 4 + i –5 – 2i –2i 3 – 4i –6 –4 –2 0 2 4 6 –2 –4 –6 2 4 6 Y X i(4 + 6i) 4 + 6i i2 (4 + 6i) i3 (4 + 6i)
  • 33. 37 4. (1) (2) 5. –6 –4 –2 0 2 4 6 –2 –4 –6 2 4 6 Y X z1 + z2 z1 z2 –4 0 2 4 6–2 –4 –6 4 Y X – z2 z1 2 –2–6–8–10 8 10 12 –8 –10 z1 – z2 1 1 3i z 10 − = –6 –4 –2 0 2 4 6 –2 –4 2 4 6 Y X z z –8 – z z2
  • 34. 38 6. 7. 1 3i− = 2 2 3i− = 11 4 3i+ = 5 5 12i− + = 13 5 2 3i+ = 17 3 i− − = 2 3 4i− − = 5 4i = 4 8. ให z1 = a + bi และ z2 = c + di 2 2 1 2 1 2z z z z− + + = 2 2 (a bi) (c di) (a bi) (c di)+ − + + + + + = 2 2 (a c) (b d)i (a c) (b d)i− + − + + + + = 2 2 2 2 [(a c) (b d) ] [(a c) (b d) ]− + − + + + + = 2a2 + 2c2 + 2b2 + 2d2 = 2(a2 + b2 ) + 2(c2 + d2 ) = 2 2 1 22 z 2 z+ 9. ให z = a + bi z = 2 2 a b+ zz = (a bi)(a bi)+ − –6 –4 –2 0 2 4 6 –2 –4 –6 2 4 6 Y X –8 8 zi zi3 zi2 z, zi4
  • 35. 39 = 2 2 2 a b i− = 2 2 a b+ ดังนั้น z = zz 10. ให z = c + di และ a = e + fi 2 z a− = 2 (c di) (e fi)+ − + = 2 (c e) (d f )i− + − = (c – e)2 + (d – f)2 (z – a)((z a)− = [(c + di) – (e + fi)][(c – di) – (e – fi)] = [(c – e) + (d – f)i][(c – e) – (d – f)i] = (c – e)2 – (d – f)2 i2 = (c – e)2 + (d – f)2 ดังนั้น 2 z a− = (z – a)(z a)− 11. ให z = a + bi , a, b ∈ R จะได z = a – bi zz = (a + bi)(a – bi) = a2 + b2 ∈ R z z+ = (a + bi) + (a – bi) = (a + a) + (b – b)i = 2a ∈ R ดังนั้น zz และ z z+ เปนจํานวนจริง เมื่อ z เปนจํานวนเชิงซอนใดๆ 12. ให z = x + yi , a = u + vi จะได z = x – yi , a = u – vi (z – a)( z – a ) = (x + yi – u – vi)(x – yi – u + vi) = [(x – u) + (y – v)i][(x – u) – (y – v)i] = (x – u)2 – ((y – v)i)2 = (x – u)2 + (y – v)2 = k2 จากสูตร สมการรูปทั่วไปของวงกลม คือ (x – h)2 + (y – k)2 = r2 โดยที่
  • 36. 40 จุดศูนยกลางของวงกลม คือ (h, k) , รัศมี คือ r จะได จุดศูนยกลางวงกลมอยูที่จุด (u, v) คือ จุด a นั่นเอง และรัศมีเทากับ k หนวย 13. 1 zi+ = 1 zi− ก็ตอเมื่อ z เปนจํานวนจริง จะแสดง (1) ถา 1 zi+ = 1 zi− แลว z เปนจํานวนจริง และ (2) ถา z เปนจํานวนจริง แลว 1 zi+ = 1 zi− จะแสดงวา (1) โดยใชวิธีแยงสลับที่ (p → q สมมูลกับ ∼ q → ∼p) นั่นคือ จะแสดงวา ถา z ไมเปนจํานวนจริง แลว 1 zi+ ≠ 1 zi− ให z ไมเปนจํานวนจริง และ z = a + bi เมื่อ b ≠ 0 จะได 1 zi+ = ( )1 a bi i+ + = 1 b ai− + = ( ) 22 a 1 b+ − 1 zi− = ( )1 a bi i− + = 1 b ai+ − = ( ) 22 a 1 b+ + ดังนั้น 1 zi+ ≠ 1 zi− นั่นคือ ถา z ไมเปนจํานวนจริงแลว 1 zi+ ≠ 1 zi− หรือ ถา 1 zi+ = 1 zi− แลว z เปนจํานวนจริง จะแสดง (2) ให z เปนจํานวนจริง จะได 1 zi+ = 2 2 1 z+ = 2 1 z+ 1 zi− = 2 2 1 ( z)+ − = 2 1 z+ ดังนั้น 1 zi+ = 1 zi− นั่นคือ ถา z เปนจํานวนจริงแลว 1 zi+ = 1 zi− จาก (1) และ (2) สรุปไดวา 1 zi+ = 1 zi− ก็ตอเมื่อ z เปนจํานวนจริง 14. (1) z 2 1− ≤ z 2− คือ ระยะทางจากจุด (2, 0) ไปยัง z ดังนั้น เซตของจุด z ทั้งหลาย ในระนาบเชิงซอน ซึ่งสอดคลองอสมการ z 2 1− ≤ ก็คือ เซตของจํานวน เชิงซอน หรือจุดที่อยูภายในวงกลม (รวมจุดบนเสนรอบวง) ที่มีจุดศูนยกลาง ที่ (2, 0) และรัศมี 1 หนวย _ _ - 1 - 2 2 1 0 1 3 42 X Y
  • 37. 41 (2) z 2 3i− + < 3 z 2 3i− + คือ ระยะทางจากจุด (2, -3) ไปยัง z ดังนั้น เซตของจุด z ทั้งหลาย ในระนาบเชิงซอน ซึ่งสอดคลองอสมการ z 2 3i− + < 3 ก็คือ เซตของ จํานวนเชิงซอน หรือจุดที่อยูภายในวงกลม (ไมรวมจุดบนเสนรอบวง) ที่มี จุดศูนยกลางที่ (2, -3) และรัศมี 3 หนวย (3) z 3 2i+ − > 1 z 3 2i+ − คือ ระยะทางจากจุด (- 3, 2) ไปยัง z ดังนั้น เซตของจุด z ทั้งหลาย ในระนาบเชิงซอน ซึ่งสอดคลองอสมการ z 3 2i+ − > 1 ก็คือ เซตของ จํานวนเชิงซอน หรือจุดที่อยูภายในวงกลม (ไมรวมจุดบนเสนรอบวง) ที่มี จุดศูนยกลางที่ (- 3, 2) และรัศมี 1 หนวย (4) Im z > 3 Y X - 1- 2- 3 1 2 3 4 5 60 1 2 - 2 - 1 - 3 - 4 - 5 X Y 1 2 1 2 3 0 - 1 - 2 - 1- 2- 3- 4- 5 X Y 1 2 3 4 4 3 2 1 - 1 - 1- 2- 3- 4 0
  • 38. 42 (5) Im (i + z ) = 4 (6) z i z i+ + − = 2 จากสมบัติของคาสัมบูรณจะไดวา z i z i+ + − ≤ z i z i+ + − ดังนั้น z i z i+ + − ≤ 2 2z ≤ 2 z ≤ 1 z คือ ระยะทางจากจุด (0, 0) ไปยัง z ดังนั้น เซตของจุด z ทั้งหลายในระนาบ เชิงซอน ซึ่งสอดคลองอสมการ z ≤ 1 ก็คือ เซตของจํานวนเชิงซอนหรือจุด ที่อยูภายในวงกลม(รวมจุดบนเสนรอบวง) ที่มีจุดศูนยกลางที่ (0, 0) และรัศมี 1 หนวย (7) z i 1+ ≥ z i+ คือ ระยะทางจากจุด (0, -1) ไปยัง z ดังนั้น เซตของจุด z ทั้งหลาย ในระนาบเชิงซอน ซึ่งสอดคลองอสมการ z i 1+ ≥ ก็คือ เซตของจํานวน เชิงซอน หรือจุดที่อยูภายนอกวงกลม(รวมจุดบนเสนรอบวง) ที่มีจุดศูนยกลาง ที่ (0, -1) และรัศมี 1 หนวย Y X- 1 10 1 2 2 3 3 4 4 5 - 1 - 2- 3- 4 X Y 1 1 2 2- 1 - 1 - 2 - 2
  • 39. 43 (8) Re(z) < 2 (9) Re(z – i) > –5 (10) z 3 z− ≥ ให z = x + yi จากอสมการที่กําหนดจะได 2 2 (x 3) y− + ≥ 2 2 x y+ (x – 3)2 + y2 ≥ x2 + y2 แกอสมการจะได x ≤ 3 2 X Y 1 1 2 3 -3 -1 -2 -1-2 2 3 _ _ _ X Y 1 2 1 2 3 - 3 -2 - 1 - 1- 2- 3- 4- 5- 6 0 X Y 1 1 2- 2 - 1 - 1 - 2
  • 40. 44 15. z i− คือ ระยะทางจากจุด (0, 1) ไปยัง z ดังนั้น เซตของจุด z ทั้งหลาย ในระนาบเชิงซอน ซึ่งสอดคลองอสมการ z i 2− = ก็คือ เซตของจํานวน เชิงซอน หรือจุดที่อยูบนวงกลมที่มีจุดศูนยกลางที่ (0, 1) และรัศมี 2 หนวย จากกราฟ z ที่มี z มากที่สุดคือ z = 3i เฉลยแบบฝกหัด 1.5 1. 1 + 3i r = 1 3+ = 2 θ ที่ทําให tan θ = 3 1 = 3 คือ θ = 3 π z = 2 cos isin 3 3 π π⎛ ⎞ +⎜ ⎟ ⎝ ⎠ X Y 1 2 - 1 - 2 2 1 3 4 - 1 - 2 - 3 X Y 1 2 2 1 - 1 - 2 - 1- 2
  • 41. 45 1 – i r = 1 1+ = 2 θ ที่ทําให tan θ = 1 1 − = –1 คือ θ = 7 4 π z = 7 7 2 cos isin 4 4 π π⎛ ⎞ +⎜ ⎟ ⎝ ⎠ 2 3 2i− + r = 12 4+ = 4 θ ที่ทําให tan θ = 2 2 3− = 1 3 − คือ θ = 5 6 π z = 5 5 4 cos isin 6 6 π π⎛ ⎞ +⎜ ⎟ ⎝ ⎠ –4 – 4i r = 16 16+ = 4 2 θ ที่ทําให tan θ = 4 4 − − = 1 คือ θ = 5 4 π z = 5 5 4 2 cos isin 4 4 π π⎛ ⎞ +⎜ ⎟ ⎝ ⎠ 12 12 3i− r = 144 432+ = 24 θ ที่ทําให tan θ = 12 3 12 − = 3− คือ θ = 5 3 π z = 5 5 24 cos isin 3 3 π π⎛ ⎞ +⎜ ⎟ ⎝ ⎠ 1 i 2 2 − + r = 1 1 4 4 + = 1 2 = 2 2 θ ที่ทําให tan θ = 1 2 1 2 − = 1− คือ θ = 3 4 π z = 2 3 3 cos isin 2 4 4 π π⎛ ⎞ +⎜ ⎟ ⎝ ⎠
  • 42. 46 2. (1) 3 3 3 i 4 4 − + (2) 1 i 6 6 − − (3) 7 ( 3 i)− เพราะวา 3 i− เขียนไดในรูป 11 11 2[cos isin ] 6 6 π π + จากทฤษฎีบทของเดอมัวร จะได 7 ( 3 i)− = 7 77 77 2 [cos isin ] 6 6 π π + = 5 5 128[cos isin ] 6 6 π π + = 3 i 128( ) 2 2 − + = 64 3 64i− + (4) 5 ( 2 2i)+ เพราะวา 2 2i+ เขียนไดในรูป 2[cos isin ] 4 4 π π + จากทฤษฎีบทของเดอมัวร จะได 5 ( 2 2i)+ = 5 5 5 2 [cos isin ] 4 4 π π + = 2 2 32[ i] 2 2 − − = 16 2 16 2i− − (5) 100 3 i 2 2 ⎛ ⎞ +⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ ⎠ เพราะวา 3 i 2 2 + เขียนไดในรูป cos isin 6 6 π π + จากทฤษฎีบทของเดอมัวร จะได 1003 i ( ) 2 2 + = 100 100 100 1 [cos isin ] 6 6 π π + = 1 3 i 2 2 − + (6) (–i)7 = – i (7) 6 4 (1 i) ( 1 i) − − − เพราะวา 1 – i เขียนไดในรูป 7 7 2(cos isin ) 4 4 π π +
  • 43. 47 และ –1 – i เขียนไดในรูป 5 5 2(cos isin ) 4 4 π π + จากทฤษฎีของเดอมัวร จะได 6 4 (1 i) ( 1 i) − − − = 6 4 42 42 2 (cos isin ) 4 4 20 20 2 (cos isin ) 4 4 π π + π π + = 8(0 i) 4( 1 0) + − + = 8i 4− = –2i (8) 12 12 3i+ (9) –4 + 4i (10) 3 5 ( 3 i) (2 3 2i)− + + เพราะวา 3 i− + เขียนไดในรูป 5 5 2(cos isin ) 6 6 π π + และ 2 3 2i+ เขียนไดในรูป 4(cos isin ) 6 6 π π + จากทฤษฎีของเดอมัวร จะได 3 5 ( 3 i) (2 3 2i)− + + = 3 515 15 5 5 2 (cos isin )4 (cos isin ) 6 6 6 6 π π π π + + = 3 i 8192(0 i)( ) 2 2 + − + = 4096 4096 3i− − 3. (1) เพราะวา 1 3i− เขียนไดในรูป 5 5 2(cos isin ) 3 3 π π + และ r (cos θ + i sin θ) = 1 3i− จะได r = 2 และ θ = 5 3 π เมื่อ 0 2≤ θ ≤ π แต 2 6π ≤ θ ≤ π ดังนั้น θ มีคา 11 3 π และ 17 3 π (2) เพราะวา –1 – i เขียนไดในรูป 5 5 2(cos isin ) 4 4 π π + และ r (cos θ + i sin θ) = –1 – i จะได r = 2 และ θ = 5 4 π เมื่อ 0 2≤ θ ≤ π แต 6 7π ≤ θ ≤ π ดังนั้น ไมมี θ ที่ 6 7π ≤ θ ≤ π ที่สอดคลองสมการนี้
  • 44. 48 (3) เพราะวา –1 – i เขียนไดในรูป 5 5 2(cos isin ) 4 4 π π + และ r2 (cos 2θ + i sin 2θ) = –1 – i จะได r2 = 2 ดังนั้น r = 4 2 และ 2θ = 5 4 π ดังนั้น θ = 5 8 π เมื่อ 0 2≤ θ ≤ π 4. (1) {z⏐arg(z) = 4 π } (2) {z⏐arg(z) = 2 π − } 3) {z⏐0 < arg(z) < π} 4 π Y X0 2 π − Y X0 Y X0
  • 45. 49 4) {z⏐ 2 π − < arg(z) < 0} 5. ให z = a + bi จะได z = a – bi จาก z = a + bi จะได tan θ = b a ดังนั้น arg(z) = arctan b a และ z = a – bi จะได tan θ = b a − ดังนั้น arg(z ) = arctan b ( ) a − arg(z) + arg(z ) = b b arctan arctan( ) a a + − = b b ( ) a aarctan b b 1 ( )( ) a a ⎡ ⎤ + −⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥− − ⎣ ⎦ = arctan 0 = 0 = 0 + 2nπ , n เปนจํานวนเต็ม (มุมสมมูลกัน) = 2nπ เฉลยแบบฝกหัด 1.6 1. i ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 3 ของ i ดังนั้น z3 = i = π π 1(cos +isin ) 2 2 โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร Y X0
  • 46. 50 จะได r3 ( )cos3θ + isin3θ = π π (cos +isin ) 2 2 ดังนั้น r3 = 1 และ 3θ = 2k 2 π + π เมื่อ { }k 0,1,2∈ จึงไดวา r = 1 และ θ = 2k 6 3 π π + เมื่อ { }k 0,1,2∈ ฉะนั้น 2k 2k z cos( ) isin( ) 6 3 6 3 π π π π⎡ ⎤ = + + +⎢ ⎥⎣ ⎦ เมื่อ { }k 0,1,2∈ เมื่อ k = 0 จะได z1 = (cos isin ) 6 6 π π + = 3 1 i 2 2 + เมื่อ k = 1 จะได z2 = 5 5 (cos isin ) 6 6 π π + = 3 1 i 2 2 − + เมื่อ k = 2 จะได z3 = 3 3 (cos isin ) 2 2 π π + = – i 8(cos isin ) 3 3 π π + ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 3 ของ 8(cos isin ) 3 3 π π + ดังนั้น z3 = 8(cos isin ) 3 3 π π + โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร จะได r3 ( )cos3θ + isin3θ = 8(cos isin ) 3 3 π π + ดังนั้น r3 = 8 และ 3θ = 2k 3 π + π เมื่อ { }k 0,1,2∈ จึงไดวา r = 2 และ θ = 2k 9 3 π π + เมื่อ { }k 0,1,2∈ ฉะนั้น 2k 2k z 2 cos( ) isin( ) 9 3 9 3 π π π π⎡ ⎤ = + + +⎢ ⎥⎣ ⎦ เมื่อ { }k 0,1,2∈ เมื่อ k = 0 จะได z1 = 2(cos isin ) 9 9 π π + เมื่อ k = 1 จะได z2 = 7 7 2(cos isin ) 9 9 π π + เมื่อ k = 2 จะได z3 = 13 13 2(cos isin ) 9 9 π π + Y X 1 Z1Z2 Z3
  • 47. 51 5 5 27(cos isin ) 3 3 π π + ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 3 ของ 5 5 27(cos isin ) 3 3 π π + ดังนั้น z3 = 5 5 27(cos isin ) 3 3 π π + โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร จะได r3 ( )cos3θ + isin3θ = 5 5 27(cos isin ) 3 3 π π + ดังนั้น r3 = 27 และ 3θ = 5 2k 3 π + π เมื่อ { }k 0,1,2∈ จึงไดวา r = 3 และ θ = 5 2k 9 3 π π + เมื่อ { }k 0,1,2∈ ฉะนั้น 5 2k 5 2k z 3 cos( ) isin( ) 9 3 9 3 π π π π⎡ ⎤ = + + +⎢ ⎥⎣ ⎦ เมื่อ { }k 0,1,2∈ เมื่อ k = 0 จะได z1 = 5 5 3(cos isin ) 9 9 π π + เมื่อ k = 1 จะได z2 = 11 11 3(cos isin ) 9 9 π π + เมื่อ k = 2 จะได z3 = 17 17 3(cos isin ) 9 9 π π + –8i ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 3 ของ –8i Y X 3 Z1 Z2 Z3 2 Y Z3 Z2 Z2 Z1 X
  • 48. 52 ดังนั้น z3 = –8i = 3π 3π 8(cos + isin ) 2 2 โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร จะได r3 ( )cos3θ + isin3θ = 3π 3π 8(cos + isin ) 2 2 ดังนั้น r3 = 8 และ 3θ = 3 2k 2 π + π เมื่อ { }k 0,1,2∈ จึงไดวา r = 2 และ θ = 2k 2 3 π π + เมื่อ { }k 0,1,2∈ ฉะนั้น 2k 2k z 2 cos( ) isin( ) 2 3 2 3 π π π π⎡ ⎤ = + + +⎢ ⎥⎣ ⎦ เมื่อ { }k 0,1,2∈ เมื่อ k = 0 จะได z1 = 2(cos isin ) 2 2 π π + = 2i เมื่อ k = 1 จะได z2 = 7 7 2(cos isin ) 6 6 π π + = 3 i− − เมื่อ k = 2 จะได z3 = 11 11 2(cos isin ) 6 6 π π + = 3 i− 27i ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 3 ของ 27i ดังนั้น z3 = 27i = π π 27(cos + isin ) 2 2 โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร จะได r3 ( )cos3θ + isin3θ = π π 27(cos + isin ) 2 2 ดังนั้น r3 = 27 และ 3θ = 2k 2 π + π เมื่อ { }k 0,1,2∈ จึงไดวา r = 3 และ θ = 2k 6 3 π π + เมื่อ { }k 0,1,2∈ ฉะนั้น 2k 2k z 3 cos( ) isin( ) 6 3 6 3 π π π π⎡ ⎤ = + + +⎢ ⎥⎣ ⎦ เมื่อ { }k 0,1,2∈ เมื่อ k = 0 จะได z1 = 3(cos isin ) 6 6 π π + = 3 3 3 + i 2 2 เมื่อ k = 1 จะได z2 = 5 5 3(cos isin ) 6 6 π π + = 3 3 3 + i 2 2 − Y X 2 Z1 Z2 Z3
  • 49. 53 เมื่อ k = 2 จะได z3 = 3 3 3(cos isin ) 2 2 π π + = 3− i –64 ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 3 ของ –64 ดังนั้น z3 = –64 = 64(cosπ + isinπ) โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร จะได r3 ( )cos3θ + isin3θ = 64(cosπ + isinπ) ดังนั้น r3 = 64 และ 3θ = 2kπ + π เมื่อ { }k 0,1,2∈ จึงไดวา r = 4 และ θ = 2k 3 3 π π + เมื่อ { }k 0,1,2∈ ฉะนั้น 2k 2k z 4 cos( ) isin( ) 3 3 3 3 π π π π⎡ ⎤ = + + +⎢ ⎥⎣ ⎦ เมื่อ { }k 0,1,2∈ เมื่อ k = 0 จะได z1 = 4(cos isin ) 3 3 π π + = 2 2 3i+ เมื่อ k = 1 จะได z2 = 4(cos isin )π + π = 4− เมื่อ k = 2 จะได z3 = 5 5 4(cos isin ) 3 3 π π + = 2 2 3i− Y X 4 Z1 Z2 Z3 3 Y X Z1 Z2 Z3
  • 50. 54 1 3i+ ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 3 ของ 1 3i+ ดังนั้น z3 = 2(cos + isin ) 3 3 π π โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร จะได r3 ( )cos3θ + isin3θ = 2(cos + isin ) 3 3 π π ดังนั้น r3 = 2 และ 3θ = 2k 3 π + π เมื่อ { }k 0,1,2∈ จึงไดวา r = 3 2 และ θ = 2k 9 3 π π + เมื่อ { }k 0,1,2∈ ฉะนั้น 3 2k 2k z 2 cos( ) isin( ) 9 3 9 3 π π π π⎡ ⎤ = + + +⎢ ⎥⎣ ⎦ เมื่อ { }k 0,1,2∈ เมื่อ k = 0 จะได z1 = 3 2(cos isin ) 9 9 π π + เมื่อ k = 1 จะได z2 = 3 7 7 2(cos isin ) 9 9 π π + เมื่อ k = 2 จะได z3 = 3 13 13 2(cos isin ) 9 9 π π + 2 3 2i− + ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 3 ของ 2 3 2i− + ดังนั้น z3 = 5 5 4(cos + isin ) 6 6 π π โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร จะได r3 ( )cos3θ + isin3θ = 5 5 4(cos + isin ) 6 6 π π ดังนั้น r3 = 4 และ 3θ = 5 2k 6 π + π เมื่อ { }k 0,1,2∈ จึงไดวา r = 3 4 และ θ = 5 2k 18 3 π π + เมื่อ { }k 0,1,2∈ ฉะนั้น 3 5 2k 5 2k z 4 cos( ) isin( ) 18 3 18 3 π π π π⎡ ⎤ = + + +⎢ ⎥⎣ ⎦ เมื่อ { }k 0,1,2∈ เมื่อ k = 0 จะได z1 = 3 5 5 4(cos isin ) 18 18 π π + Z3 3 2 Y X Z1 Z2
  • 51. 55 เมื่อ k = 1 จะได z2 = 3 17 17 4(cos isin ) 18 18 π π + เมื่อ k = 2 จะได z3 = 3 29 29 4(cos isin ) 18 18 π π + 2 2 3i− ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 3 ของ 2 2 3i− ดังนั้น z3 = 2 2 3i− = 5π 5π 4(cos + isin ) 3 3 โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร จะได r3 ( )cos3θ + isin3θ = 5 5 4(cos + isin ) 6 6 π π ดังนั้น r3 = 4 และ 3θ = 5 2k 3 π + π เมื่อ { }k 0,1,2∈ จึงไดวา r = 3 4 และ θ = 5 2k 9 3 π π + เมื่อ { }k 0,1,2∈ ฉะนั้น 3 5 2k 5 2k z 4 cos( ) isin( ) 9 3 9 3 π π π π⎡ ⎤ = + + +⎢ ⎥⎣ ⎦ เมื่อ { }k 0,1,2∈ เมื่อ k = 0 จะได z1 = 3 5 5 4(cos isin ) 9 9 π π + เมื่อ k = 1 จะได z2 = 3 11 11 4(cos isin ) 9 9 π π + เมื่อ k = 2 จะได z3 = 3 17 17 4(cos isin ) 9 9 π π + Y XZ3 Z2 3 4 Z1 Y Z3 Z1 Z2 3 4 X
  • 52. 56 3 i− ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 3 ของ 3 i− ดังนั้น z3 = 3 i− = 11π 11π 2(cos + isin ) 6 6 โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร จะได r3 ( )cos3θ + isin3θ = 11π 11π 2(cos + isin ) 6 6 ดังนั้น r3 = 2 และ 3θ = 11 2k 6 π + π เมื่อ { }k 0,1,2∈ จึงไดวา r = 3 2 และ θ = 11 2k 18 3 π π + เมื่อ { }k 0,1,2∈ ฉะนั้น 3 11 2k 11 2k z 2 cos( ) isin( ) 18 3 18 3 π π π π⎡ ⎤ = + + +⎢ ⎥⎣ ⎦ เมื่อ { }k 0,1,2∈ เมื่อ k = 0 จะได z1 = 3 11 11 2(cos isin ) 18 18 π π + เมื่อ k = 1 จะได z2 = 3 23 23 2(cos isin ) 18 18 π π + เมื่อ k = 2 จะได z3 = 3 35 35 2(cos isin ) 18 18 π π + 2. รากที่ 2 ของ 1 ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 2 ของ 1 ดังนั้น z2 = 1 = 1 (cos0 + isin0) โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร จะได r2 ( )cos2θ + isin2θ = (cos0 + isin0) ดังนั้น r1 = 1 และ 2θ = 0 2k+ π เมื่อ { }k 0,1,2∈ จึงไดวา r = 1 และ θ = 0 + kπ เมื่อ { }k 0,1,2∈ ฉะนั้น z 1 (cos kπ + isin kπ)= เมื่อ { }k = 0,1 เมื่อ k = 0 จะได z1 = (cos 0 + isin 0) = 1 เมื่อ k = 1 จะได z2 = (cos + isin )π π = -1 แสดงแผนภาพไดดังนี้ Y X Z1 Z2 Z3 3 2
  • 53. 57 รากที่ 4 ของ 1 ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 4 ของ 1 ดังนั้น z4 = 1 = 1(cos0 + isin0) โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร จะได r4 ( )cos4θ + isin4θ = (cos0 + isin0) ดังนั้น r4 = 1 และ 4θ = 0 2k+ π เมื่อ { }k 0,1,2,3∈ จึงไดวา r = 1 และ θ = k 0 + 2 π เมื่อ { }k 0,1,2,3∈ ฉะนั้น k k z (cos + isin ) 2 2 π π = เมื่อ { }k 0,1,2,3∈ เมื่อ k = 0 จะได z1 = (cos 0 + isin 0) = 1 เมื่อ k = 1 จะได z2 = (cos + isin ) 2 2 π π = i เมื่อ k = 2 จะได z3 = (cos + isin )π π = -1 เมื่อ k = 3 จะได z4 = 3 3 (cos + isin ) 2 2 π π = - i แสดงแผนภาพไดดังนี้ รากที่ 5 ของ 1 ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 5 ของ 1 X Y 1 Z1Z3 Z4 Z2 Y XZ2 Z11
  • 54. 58 ดังนั้น z5 = 1 = 1 (cos0 + isin0) โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร จะได r5 ( )cos5θ + isin5θ = (cos0 + isin0) ดังนั้น r5 = 1 และ 5θ = 0 2k+ π เมื่อ { }k 0,1,2,3,4∈ จึงไดวา r = 1 และ θ = 2k 0 + 5 π เมื่อ { }k 0,1,2,3,4∈ ฉะนั้น 5k 5k z (cos + isin ) 2 2 π π = เมื่อ { }k 0,1,2,3,4∈ เมื่อ k = 0 จะได z1 = (cos 0 + isin 0) = 1 เมื่อ k = 1 จะได z2 = 2 2 (cos + isin ) 5 5 π π เมื่อ k = 2 จะได z3 = 4 4 (cos + isin ) 5 5 π π เมื่อ k = 3 จะได z4 = 6 6 (cos + isin ) 5 5 π π เมื่อ k = 4 จะได z5 = 8 8 (cos + isin ) 5 5 π π แสดงแผนภาพไดดังนี้ รากที่ 6 ของ 1 ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 6 ของ 1 ดังนั้น z6 = 1 = 1(cos0 + isin0) โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร จะได r6 ( )cos6θ + isin6θ = (cos0 + isin0) ดังนั้น r6 = 1 และ 6θ = 0 2k+ π เมื่อ { }k 0,1,2,3,4,5∈ จึงไดวา r = 1 และ θ = k 0 + 3 π เมื่อ { }k 0,1,2,3,4,5∈ ฉะนั้น k k z (cos + isin ) 3 3 π π = เมื่อ { }k 0,1,2,3,4,5∈ เมื่อ k = 0 จะได z1 = (cos 0 + isin 0) = 1 1 X Y Z1 Z2 Z3 Z4 Z5
  • 55. 59 เมื่อ k = 1 จะได z2 = (cos + isin ) 3 3 π π = 1 3 i 2 2 + เมื่อ k = 2 จะได z3 = 2 2 (cos + isin ) 3 3 π π = 1 3 i 2 2 − + เมื่อ k = 3 จะได z4 = (cos + isin )π π = -1 เมื่อ k = 4 จะได z5 = 4 4 (cos + isin ) 3 3 π π = 1 3 i 2 2 − − เมื่อ k = 5 จะได z6 = 5 5 (cos + isin ) 3 3 π π = 1 3 i 2 2 − แสดงแผนภาพไดดังนี้ รากที่ 8 ของ 1 ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 8 ของ 1 ดังนั้น z8 = 1 = 1 (cos0 + isin0) โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร จะได r8 ( )cos8θ + isin8θ = (cos0 + isin0) ดังนั้น r8 = 1 และ 8θ = 0 2k+ π เมื่อ { }k 0,1,2,3,4,5,6,7∈ จึงไดวา r = 1 และ θ = k 0 + 4 π เมื่อ { }k 0,1,2,3,4,5,6,7∈ ฉะนั้น k k z (cos + isin ) 4 4 π π = เมื่อ { }k 0,1,2,3,4,5,6,7∈ เมื่อ k = 0 จะได z1 = (cos 0 + isin 0) = 1 เมื่อ k = 1 จะได z2 = (cos + isin ) 4 4 π π = 2 2 i 2 2 + เมื่อ k = 2 จะได z3 = (cos + isin ) 2 2 π π = i เมื่อ k = 3 จะได z4 = 3 3 (cos + isin ) 4 4 π π = 2 2 i 2 2 − + เมื่อ k = 4 จะได z5 = (cos + isin )π π = - 1 1 X Y Z1 Z2Z3 Z5 Z6 Z4
  • 56. 60 เมื่อ k = 5 จะได z6 = 5 5 (cos + isin ) 4 4 π π = 2 2 i 2 2 − − เมื่อ k = 6 จะได z7 = 3 3 (cos + isin ) 2 2 π π = - i เมื่อ k = 7 จะได z8 = 7 7 (cos + isin ) 4 4 π π = 2 2 i 2 2 − แสดงแผนภาพไดดังนี้ รากที่ 2 ของ i ให a + bi เปนจํานวนเชิงซอนซึ่งเปนรากที่ 2 ของ i ดังนั้น i = (a + bi)2 = (a2 – b2 ) + 2abi จะได a2 – b2 = 0 กับ 2ab = 1 (a2 + b2 )2 = (a2 – b2 )2 + (2ab)2 = 0 + 1 = 1 หรือ a2 + b2 = 1 จาก a2 – b2 = 0 และ a2 + b2 = 1 จะได 2a2 = 1 และ 2b2 = 1 a = 2 2 และ b = 2 2 แตเพราะ 2ab = 1 ทําใหได i = 2 2i ( ) 2 2 ± + แสดงแผนภาพไดดังนี้ 1 X Y Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 2 2 i 2 2 − − 2 2 i 2 2 + 1 X Y
  • 57. 61 รากที่ 4 ของ i ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 4 ของ i ดังนั้น z4 = i = π π 1(cos + isin ) 2 2 โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร จะได r4 ( )cos4θ + isin4θ = π π cos + isin 2 2 ดังนั้น r4 = 1 และ 4θ = 2k 2 π + π เมื่อ { }k 0,1,2,3∈ จึงไดวา r = 1 และ θ = k 8 2 π π + เมื่อ { }k 0,1,2,3∈ ฉะนั้น k k z cos( ) isin( ) 8 2 8 2 π π π π⎡ ⎤ = + + +⎢ ⎥⎣ ⎦ เมื่อ { }k 0,1,2,3∈ เมื่อ k = 0 จะได z1 = cos + isin 8 8 π π เมื่อ k = 1 จะได z2 = 5 5 cos + isin 8 8 π π เมื่อ k = 2 จะได z3 = 9 9 cos + isin 8 8 π π เมื่อ k = 3 จะได z4 = 13 13 cos + isin 8 8 π π แสดงแผนภาพไดดังนี้ รากที่ 5 ของ i ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 5 ของ i ดังนั้น z5 = i = π π cos + isin 2 2 โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร จะได r5 ( )cos5θ + isin5θ = π π cos + isin 2 2 ดังนั้น r5 = 1 และ 5θ = 2k 2 π + π เมื่อ { }k 0,1,2,3,4∈ Y 1 X Z1 Z2 Z3 Z4
  • 58. 62 จึงไดวา r = 1 และ θ = 2k 10 5 π π + เมื่อ { }k 0,1,2,3,4∈ ฉะนั้น 2k 2k z cos( ) isin( ) 10 5 10 5 π π π π⎡ ⎤ = + + +⎢ ⎥⎣ ⎦ เมื่อ { }k 0,1,2,3,4∈ เมื่อ k = 0 จะได z1 = cos + isin 10 10 π π เมื่อ k = 1 จะได z2 = π π cos + isin 2 2 = i เมื่อ k = 2 จะได z3 = 9 9 cos + isin 10 10 π π เมื่อ k = 3 จะได z4 = 13 13 cos + isin 10 10 π π เมื่อ k = 4 จะได z5 = 17 17 cos + isin 10 10 π π แสดงแผนภาพไดดังนี้ รากที่ 6 ของ i ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 6 ของ i ดังนั้น z6 = i = π π cos + isin 2 2 โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร จะได r6 ( )cos6θ + isin6θ = π π cos + isin 2 2 ดังนั้น r6 = 1 และ 6θ = 2k 2 π + π เมื่อ { }k 0,1,2,3,4,5∈ จึงไดวา r = 1 และ θ = k 12 3 π π + เมื่อ { }k 0,1,2,3,4,5∈ ฉะนั้น k k z cos( ) isin( ) 12 3 12 3 π π π π⎡ ⎤ = + + +⎢ ⎥⎣ ⎦ เมื่อ { }k 0,1,2,3,4,5∈ เมื่อ k = 0 จะได z1 = cos + isin 12 12 π π 1 X Y Z1 Z2 Z3 Z4 Z5
  • 59. 63 เมื่อ k = 1 จะได z2 = 5 5 cos + isin 12 12 π π เมื่อ k = 2 จะได z3 = 3 3 cos + isin 4 4 π π เมื่อ k = 3 จะได z4 = 13 13 cos + isin 12 12 π π เมื่อ k = 4 จะได z5 = 17 17 cos + isin 12 12 π π เมื่อ k = 5 จะได z6 = 21 21 cos + isin 12 12 π π แสดงแผนภาพไดดังนี้ รากที่ 8 ของ i ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 8 ของ i ดังนั้น z8 = i = π π cos + isin 2 2 โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร จะได r8 ( )cos8θ + isin8θ = π π cos + isin 2 2 ดังนั้น r8 = 1 และ 8θ = 2k 2 π + π เมื่อ { }k 0,1,2,3,4,5,6,7∈ จึงไดวา r = 1 และ θ = k 16 4 π π + เมื่อ { }k 0,1,2,3,4,5,6,7∈ ฉะนั้น k k z cos( ) isin( ) 16 4 16 4 π π π π⎡ ⎤ = + + +⎢ ⎥⎣ ⎦ เมื่อ { }k 0,1,2,3,4,5,6,7∈ เมื่อ k = 0 จะได z1 = cos + isin 16 16 π π เมื่อ k = 1 จะได z2 = 5 5 cos + isin 16 16 π π เมื่อ k = 2 จะได z3 = 9 9 cos + isin 16 16 π π เมื่อ k = 3 จะได z4 = 13 13 cos + isin 16 16 π π 1 X Y Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6
  • 60. 64 เมื่อ k = 4 จะได z5 = 17 17 cos + isin 16 16 π π เมื่อ k = 5 จะได z6 = 21 21 cos + isin 16 16 π π เมื่อ k = 6 จะได z7 = 25 25 cos + isin 16 16 π π เมื่อ k = 7 จะได z8 = 29 29 cos + isin 16 16 π π แสดงแผนภาพไดดังนี้ 3. 1 4(2 2 3i)+ ให z = r(cos θ + i sin θ) เปนรากที่ 4 ของ 2 2 3i+ ดังนั้น z4 = 2 2 3i+ = π π 4 (cos + isin ) 3 3 โดยทฤษฏีบทของเดอมัวร จะได r4 ( )cos4θ + isin4θ = π π 4 (cos + isin ) 3 3 ดังนั้น r4 = 4 และ 4θ = 2k 3 π + π เมื่อ { }k 0,1,2,3∈ จึงไดวา r = 2 และ θ = k 12 2 π π + เมื่อ { }k 0,1,2,3∈ ฉะนั้น k k z 2 cos( ) isin( ) 12 2 12 2 π π π π⎡ ⎤ = + + +⎢ ⎥⎣ ⎦ เมื่อ { }k 0,1,2,3∈ เมื่อ k = 0 จะได z1 = π π 2 (cos + isin ) 12 12 เมื่อ k = 1 จะได z2 = 7π 7π 2 (cos + isin ) 12 12 เมื่อ k = 2 จะได z3 = 13π 13π 2 (cos + isin ) 12 12 เมื่อ k = 3 จะได z4 = 19π 19π 2 (cos + isin ) 12 12 X Y 1 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8