Problema nº 2 de números complejos o imaginarios, operaciones - TP01

Enunciado del ejercicio nº 2

Dados los siguientes complejos:

z₁ = 2 + 3·i

z₂ = i

z₃ = 1 - 2·i

z₄ = 5 + 3·i

z₅ = -3 - 3·i

Resolver:

a)z₁ + z₂=
z₃ + z₄
b)z₁ + z₂⁸⁵=
z₃ + z₅
c)(z₁·z₂)² + z₂³=
z₄² + z₁
d)z₂ - z₄ + z₅=
z₅⁴

Solución

a)

Planteamos la solución:

z₁ + z₂=(2 + 3·i) + i=
z₃ + z₄(1 - 2·i) + (5 + 3·i)

Quitamos los paréntesis:

z₁ + z₂=2 + 3·i + i=
z₃ + z₄1 - 2·i + 5 + 3·i

Reslovemos el conjugado:

z₁ + z₂=2 + 3·i - i=
z₃ + z₄1 - 2·i + 5 + 3·i

Realizamos las sumas en el numerador y en el denominador:

z₁ + z₂=2 + 2·i=
z₃ + z₄6 + i

Multiplicamos al numerador y al denominador por el conjugado del denominador:

z₁ + z₂=(2 + 2·i)·(6 - i)=
z₃ + z₄(6 + i)·(6 - i)

Aplicamos la propiedad distributiva del producto con respecto a la suma y la resta:

z₁ + z₂=12 - 2·i + 12·i - 2·i²=
z₃ + z₄6² - i²

i² = -1

z₁ + z₂=12 - 2·i + 12·i - 2·(-1)=
z₃ + z₄36 - (-1)
z₁ + z₂=12 + 10·i + 2=
z₃ + z₄36 + 1

El resultado es:

z₁ + z₂=14 + 10·i
z₃ + z₄37

b)

Planteamos la solución:

z₁ + z₂⁸⁵=(2 + 3·i) + i⁸⁵=
z₃ + z₅(1 - 2·i) + (-3 - 3·i)

Quitamos los paréntesis:

z₁ + z₂⁸⁵=2 + 3·i + i⁸⁵=
z₃ + z₅1 - 2·i - 3 - 3·i

i⁸⁵ = i4·21 + 1

i⁸⁵ = i4·21·i¹

i⁸⁵ = (i⁴)²¹·i

i⁸⁵ = 1²¹·i

i⁸⁵ = i

Reemplazamos:

z₁ + z₂⁸⁵=2 + 3·i + i=
z₃ + z₅-2 - 5·i
z₁ + z₂⁸⁵=2 + 4·i=
z₃ + z₅-2 - 5·i

Multiplicamos al numerador y al denominador por el conjugado del denominador:

z₁ + z₂⁸⁵=(2 + 4·i)·(-2 + 5·i)=
z₃ + z₅(-2 - 5·i)·(-2 + 5·i)

Aplicamos la propiedad distributiva del producto con respecto a la suma y la resta:

z₁ + z₂⁸⁵=-4 + 10·i - 8·i + 20·i²=
z₃ + z₅(-2)² - (5·i)²

Realizamos las operaciones:

z₁ + z₂⁸⁵=-4 + 2·i + 20·(-1)=
z₃ + z₅4 - 25·(-1)
z₁ + z₂⁸⁵=-4 + 2·i - 20=
z₃ + z₅4 + 25

El resultado es:

z₁ + z₂⁸⁵=-24 + 2·i
z₄² + z₁29

c)

Planteamos la solución:

(z₁·z₂)² + z₂³=[(2 + 3·i)·i]² + i³=
z₄² + z₁(5 + 3·i)² + (2 + 3·i)

Quitamos los paréntesis y expresamos las potencias:

(z₁·z₂)² + z₂³=(2 + 3·i)²·i² + (-i)=
z₄² + z₁25 + 30·i + 9·i² + 2 + 3·i
(z₁·z₂)² + z₂³=(4 + 12·i + 9·i²)·(-1) - i=
z₄² + z₁27 + 33·i + 9²(-1)
(z₁·z₂)² + z₂³=-[4 + 12·i + 9·(-1)] - i=
z₄² + z₁27 + 33·i - 81
(z₁·z₂)² + z₂³=-(4 + 12·i - 9) - i=
z₄² + z₁-54 + 33·i
(z₁·z₂)² + z₂³=-(4 + 12·i - 9 + i)=
z₄² + z₁-54 + 33·i
(z₁·z₂)² + z₂³=4 + 12·i - 9 + i=
z₄² + z₁54 - 33·i
(z₁·z₂)² + z₂³=-5 + 13·i=
z₄² + z₁54 - 33·i

Multiplicamos al numerador y al denominador por el conjugado del denominador:

(z₁·z₂)² + z₂³=(-5 + 13·i)·(54 + 33·i)=
z₄² + z₁(54 - 33·i)·(54 + 33·i)

Resolvemos:

(z₁·z₂)² + z₂³=-5·54 - 5·33·i + 13·i·54 + 13·i·33·i=
z₄² + z₁54² - (33·i)²
(z₁·z₂)² + z₂³=-270 - 165·i + 702·i + 429·i²=
z₄² + z₁2.916 - 1.089·(-1)
(z₁·z₂)² + z₂³=-270 + 537·i + 429·(-1)=
z₄² + z₁2.916 + 1.089
(z₁·z₂)² + z₂³=-270 + 537·i - 429=
z₄² + z₁4.005
(z₁·z₂)² + z₂³=-699 + 537·i=
z₄² + z₁4.005

Extraemos factor común 3 en el numerador y en el denominador, luego simplificamos:

(z₁·z₂)² + z₂³=3·(-233 + 179·i)=
z₄² + z₁3·1.335

El resultado es:

(z₁·z₂)² + z₂³=-233 + 179·i
z₄² + z₁1.335

d)

z₂ - z₄ + z₅=i - (5 + 3·i) + (-3 - 3·i)=
z₅⁴(-3 - 3·i)⁴

Quitamos los paréntesis y expresamos la potencia:

z₂ - z₄ + z₅=i - (5 - 3·i) - 3 - 3·i=
z₅⁴[(-3 - 3·i)²]²
z₂ - z₄ + z₅=-5 + 3·i - 3 - 2·i=
z₅⁴(9 + 18·i + 9·i²)²
z₂ - z₄ + z₅=-8 + i=
z₅⁴[9 + 18·i + 9·(-1)]²
z₂ - z₄ + z₅=-8 + i=
z₅⁴(9 + 18·i - 9)²
z₂ - z₄ + z₅=-8 + i=
z₅⁴(18·i)²
z₂ - z₄ + z₅=-8 + i=
z₅⁴324·(-1)
z₂ - z₄ + z₅=-8 + i=
z₅⁴-324

El resultado es:

z₂ - z₄ + z₅=8 - i
z₅⁴324

Ejemplo de operaciones con números complejos

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