17/12/2016

Uma potência de um binómio...

Hoje em dia, a capacidade de fazer contas não é considerada essencial para um bom matemático. Eu tenho as minhas reservas quanto a esta afirmação, mas não me apetece debatê-la aqui, e deixar isso para outros.
Quando se trata de potências de números da forma a±bi, se não quisermos andar com propriedades distributivas, temos duas formas "rápidas" de calcular, sem computadores ou calculadoras, ou quaisquer outras tecnologias: Binómio de Newton ou Fórmula de Moivre.
Qual a melhor?
Comecemos pelo exemplo: (23i)5
Pelo teorema binomial (23i)5=5k=05Ck25k(3)kik=(125102332+52134)i(5243102233+35)=(32720+810)i(2401080+243)=122i(597)=122+597i
Pela fórmula de Moivre:
Comecemos por escrever 23i na forma polar: 23i=13(213i313)=13cisα
onde α é um ângulo do quarto quadrante tal que: cosα=213
e sinα=313
E pela fórmula de Moivre temos então que: (23i)5=135cis(5α)=135cos(5α)+i135sin(5α)
Tornando esta fórmula pouco prática se se desconhecermos fórmulas para os seno e cosseno de 5α, e igualmente trabalhosa se conhecermos as fórmulas...
(Observação: as fórmulas são fáceis de deduzir a partir das formulas do seno e cosseno da soma, e ainda mais pela fórmula binomial...)
No entanto, se o problema fosse, por exemplo, (1+i)10, aqui a fórmula de Moivre seria bem útil, pois desta vez, α seria um ângulo que não obriga a conhecer a fórmula do seno ou cosseno de 10α: (1+i)10=210cis(10π4)=25cis5π2=32cisπ2=32i

E pensar que inicialmente eu pensei em ter este blog apenas para assuntos mais pesados...

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