Kubische Gleichung mit komplexen Zahlen

Neue Frage »

wirtschaftsingenieur Auf diesen Beitrag antworten »
Kubische Gleichung mit komplexen Zahlen
Hallo.
Ich benötigte dringend Hilfe. Wir behandeln seit eine Woche komplexe Zahlen. Ich hatte bis jetzt noch keine Probleme. Heute haben wir die kubische Gleichung durchgenommen. Ich komm da nicht mehr weiter. Bis zur Diskriminate versteh ich das ganze noch. Aber der Skizze komm ich nicht mehr weiter. Ich würde mich sehr freuen, wenn mir jemand die einzelnen Schritte aufzählen kann, wie ich dann weiter vorgehen muss. Ich danke euch schon einmal im voraus.
tigerbine Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Kubische Gleichung mit komplexen Zahlen
Das sieht mir doch sehr nach der Cardano-Formel zum Berechnen der Nullstellen aus. Und ja, schön ist anders. Augenzwinkern

http://www.arndt-bruenner.de/mathe/scripts/polynome.htm

code:
1:
2:
3:
4:
5:
6:
7:
8:
9:
10:
11:
12:
13:
14:
15:
16:
17:
18:
19:
20:
21:
22:
23:
24:
25:
26:
27:
28:
29:
30:
31:
32:
33:
34:
35:
36:
37:
38:
39:
40:
41:
42:
43:
44:
45:
46:
47:
48:
49:
50:
51:
52:
53:
54:
55:
56:
+Lösen der kubischen Gleichung    x³ - 3x² - x + 3 = 0 
——————————————————————————————————————————————————————

Die kubische Gleichung liegt bereits in der Normalform x³ + rx² + sx + t = 0 vor. 

Durch die Substitution x = y - r/3 wird die Gleichung in eine reduzierte Form 
y³ + py + q = 0 gebracht, in der kein quadratisches Glied mehr auftritt. 

   (y + 1)³ - 3(y + 1)² - (y + 1) + 3 = 0

Die neuen Koeffizienten können bequemer auch direkt berechnet werden:

   p = s - r²/3 = -4
   q = 2r³/27 - rs/3 + t = 0

   y³ - 4y  = 0

Aus der Gleichung liest man also ab:

   p = -4            q = 0

Nun muß der Wert R = (q/2)²+(p/3)³ betrachtet werden. 

Ist R > 0, so hat die kubische Gleichung eine reelle und zwei komplexe Lösungen, 
ist R = 0, hat sie drei reelle Lösungen, von denen zwei zusammenfallen, 
und im Falle R < 0 drei verschiedene reelle Lösungen. 

Für die ersten beiden Fälle verwendet man die Lösungsformel von Cardano/Tartaglia,
im dritten Fall, dem sogenannten "casus irreducibilis", löst man mithilfe
trigonometrischer Funktionen. 

Im Falle dieser Gleichung ist R = -2,3703703703703702. 

Da R < 0, liegt der casus irreducibilis vor. Man erhält die Lösungen mit
y = 2·kubikwurzel(u)·cos(w/3 + v), wobei u = sqr(-(p/3)³) und cos(w) = -q/(2u) ist, 
und v die Werte 0, 120° und 240° annimmt. 

   cos(w) = 0   u = 1,539600717839002

   y  = 2
    1
   y  = -2
    2
   y  = -4,242300954899627e-16
    3

Die Substitution x = y - r/3 wird durch Subtraktion von r/3 rückgängig gemacht. 
r=-3 ist der quadratische Koeffizient der kubischen Gleichung. 
Damit ergeben sich, der Größe nach geordnet, diese Lösungen:

   x  = -1
    1
   x  = 1
    2
   x  = 3
    3
wirtschaftsingenieur Auf diesen Beitrag antworten »

Ich komm immer noch nicht mit. Wie hat er den Winkel fi ausgerechnet und wie gehts dann weiter.
AD Auf diesen Beitrag antworten »

Also wer an der Stelle noch den Cardano rauskramt, muss aber wirklich eine masochistische Ader haben. Selbst wenn man unbedingt Cardano kennenlernen will, dann ist es doch nicht gerade motivierend, das an einer Gleichung zu tun, die man auch ohne genialen Blick sofort zu faktorisieren kann. Augenzwinkern

Nichts für ungut - entschuldigt die Störung. Teufel
baphomet Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Kubische Gleichung mit komplexen Zahlen
Die Cardanische Formel ist viel zu aufwändig, viel besser stellen da numerische
Verfahren dar, so das Bisektionsverfahren oder das Newtonverfahren.
Trotzdem möchte ich es dir erklären wie man vorgeht, man besitzt eine
Gleichung dritten Grades, auch wenn du dies schon auf einem Blatt
hast möchte ich iir die allgemeine herangehensweise vorführen:



Falls das quadratische Gleid vorhanden ist so wird nun eine Substitution
vorgenommen die ganz am Ende wieder rückgängig gemacht werden muß.



Nun folgt eine Berechnung von p und q, falls das quadratische Glied fehlt ist dies
nicht notwendig, da p und q schon gegeben sind, wie sich aus den Formeln ergibt.



Jetzt werden drei Fälle unterschieden die vom Wert der Diskriminante abhängen.

D>0 Berechnung von u und v und dann Berechnung der Lösungen,
1 reelle Lösung und zwei Komplexe Lösungen.



D=0 Berechnung von u=v, 3 reelle Lösungen


D<0 casus irreduzibilis, 3 reelle Lösungen




Zuletzt noch rücksubstituieren

AD Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Kubische Gleichung mit komplexen Zahlen
Einen ohnehin schon langen Beitrag wegen eines kleinen - und immer noch nicht in den Griff gekriegten - LaTeX-Fehlers dreimal bringen, jetzt ist der Thread bald dicht. Wäre vielleicht eine gute Gelegenheit, mal über eine Registrierung (mit Editiermöglichkeit! Augenzwinkern ) nachzudenken... Ok, tigerbine wird sicher gleich mal aufräumen. Augenzwinkern

\sqrt[]{x} geht gar nicht - entweder \sqrt[3]{x} o.ä. oder ganz weglassen wie \sqrt{x} (was mathematisch natürlich \sqrt[2]{x} entspricht).


P.S.: Oha, während ich das geschrieben habe, sind es schon 5 Versuche - na Ende gut, alles gut.
 
 
wirtschaftsingenieur Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Kubische Gleichung mit komplexen Zahlen
Ich weiß, dass dies vielleicht der falsche Bereich für sowas ist. Gibt es ein Plugin für Microsoft Office 2007 für Word wo man zum Beispiel Summen darstellen kann? Ich möchte nämlich eine eigene Formelsammlung für die Mathe-Klausur schreiben. Danke.
kiste Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Kubische Gleichung mit komplexen Zahlen
Zitat:
Original von Arthur Dent Ok, tigerbine wird sicher gleich mal aufräumen. Augenzwinkern .

Hab ich mal für sie gemacht smile

@wirtschaftsingenieur
Wenn du weißt das hier der völlig falsche Ort ist warum dann hier reinplatzen?!
MathType kann man benutzen, aber viel bequemer wäre doch LaTeX statt Office...
wirtschaftsingenieur Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Kubische Gleichung mit komplexen Zahlen
Danke. Aber woher bekomme ich Latex. Gibt es da einen Downloadlink? Danke.
kiste Auf diesen Beitrag antworten »

[Tip] Linksammlung rund um LaTeX
wirtschaftsingenieur Auf diesen Beitrag antworten »

Entschuldigung, wenn ich schon wieder schreibe. So ganz hab ich das noch nicht verstanden.

Wie ist mein Prof auf das Endergebnis von w0, w1 und w2 gekommen? Gibt es da eine spezielle Formel? Entschuldigung. Ich brauch manchmal länger.
kiste Auf diesen Beitrag antworten »

Die Gleichung hat die Lösungen mit .
wirtschaftsingenieur Auf diesen Beitrag antworten »

dann ist z die komplexe zahl, n=3, e die eulische Zahl, i die imaginäre einheit, k von 0 - 2, phi = 90°. Komm immer noch nicht weiter. wie heißt die formel? könntest du das bitte einsetzen? entschuldige das ich das nicht checke. danke.
kiste Auf diesen Beitrag antworten »

n=3, c=i und damit phi=pi/2 und |c| = 1
Einsetzen darfst du dann schon selbst mal versuchen. Immerhin kennst du jetzt schon die Formel und die Ergebnisse Augenzwinkern

Keine Ahnung ob die Formel einen Namen hat, folgt direkt aus der Formel von Moivre, der Theorie der Einheitswurzeln und/oder den Rechenregeln in den komplexen Zahlen
wirtschaftsingenieur Auf diesen Beitrag antworten »

Jetzt hab ich noch eine Frage. Wie kann ich das Ergebnis von w1 in Wurzeln schreiben?. Mein Taschenrechner gibt als Realteil -0,866025403 und als Imaginärteil 0,5 heraus. Wie kann ich den Realteil -0,866... in Wurzeln schreiben, dass steht -1/2Wurzel3.
Gibt es da eine Formel oder sowas ähnliches? Es gibt manche Taschenrechner, die geben das gleich so aus -0,5Wurzel3. Ich hab jedoch so einen Taschenrechner nicht. Ich danke euch.
kiste Auf diesen Beitrag antworten »

Ein paar Werte von Sinus und Cosinus sollte man trotz Taschenrechner noch kennen...ansonsten eben in der Formelsammlung nachschlagen
Neue Frage »
Antworten »



Verwandte Themen

Die Beliebtesten »
Die Größten »
Die Neuesten »