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Números complejos · Números complejos

Forma polar y trigonométrica de un número complejo

Te conviene dominar: Ángulos orientados y circunferencia goniométrica (3° de secundaria)
Te conviene dominar: Reducción al primer cuadrante e identidad fundamental (3° de secundaria)

Un videojuego 2D mueve a un personaje girándolo alrededor de un punto. ¿Cómo se puede girar un punto $60^\circ$ con una sola multiplicación? Hasta ahora ubicabas $z$ con dos coordenadas cartesianas $(a, b)$. Pero un punto también se describe con su distancia al origen y su ángulo, y con esos datos el producto, el cociente, las potencias y las raíces se vuelven muy sencillos. Al final de la página resolvemos la pregunta del giro.

Módulo y argumento

Afijo de z = a + bi en el plano complejo con su módulo r y su argumento α. α z = a + bi r = |z| a b

Como $a=r\cos\alpha$ y $b=r\sin\alpha$, el módulo sale del teorema de Pitágoras y el ángulo cumple $\tan\alpha = \dfrac{b}{a}$.

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Expresa el número complejo $z = 3 + 3\sqrt{3}i$ en forma polar y en forma trigonométrica.

Expresa el número complejo $z = 3 + 3\sqrt{3}i$ en forma polar y en forma trigonométrica.

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Observa la representación en el plano complejo del vector que define a $z$. Determina su módulo y su argumento, y escribe su expresión en forma polar y trigonométrica.

Observa la representación en el plano complejo del vector que define a $z$. Determina su módulo y su argumento, y escribe su expresión en forma polar y trigonométrica.

Re Im −3 3√3 α z
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De polar a binómica: forma trigonométrica

Si ya tienes $r$ y $\alpha$, recuperar $a$ y $b$ es trigonometría de triángulo rectángulo: el cateto contiguo es $a = r\cos\alpha$ y el opuesto es $b = r\operatorname{sen}\alpha$.

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Dado el número complejo en forma polar $z = 4_{120^\circ}$, determina su expresión en forma binómica.

Dado el número complejo en forma polar $z = 4_{120^\circ}$, determina su expresión en forma binómica.

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Conjugado y opuesto en forma polar

En binómica, conjugar cambia el signo de $b$ y el opuesto cambia los dos signos. En polar se ve en el ángulo: conjugar refleja respecto al eje real y el opuesto gira media vuelta.

Un número z, su conjugado (simétrico respecto al eje real) y su opuesto (simétrico respecto al origen). z conjugado −z

Los ángulos negativos o mayores de $360^\circ$ se llevan al intervalo $[0^\circ, 360^\circ)$ sumando o restando vueltas completas.

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Halla el conjugado y el opuesto del número complejo $z = 6_{45^\circ}$. Expresa ambos resultados en forma polar con argumentos positivos comprendidos entre $0^\circ$ y…

Halla el conjugado y el opuesto del número complejo $z = 6_{45^\circ}$. Expresa ambos resultados en forma polar con argumentos positivos comprendidos entre $0^\circ$ y $360^\circ$.

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Producto, cociente y potencias

Aquí la forma polar luce. Al multiplicar $r(\cos\alpha+i\operatorname{sen}\alpha)$ por $s(\cos\beta+i\operatorname{sen}\beta)$ y usar las fórmulas del seno y coseno de una suma, los módulos se multiplican y los ángulos se suman.

Multiplicar por $w=1_{60^\circ}$ no cambia la distancia al origen y suma $60^\circ$ al ángulo: es un giro de $60^\circ$. Así se responde la pregunta del videojuego.

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Calcula el producto de los números complejos $z_1 = 2_{30^\circ}$ y $z_2 = 5_{45^\circ}$. Expresa el resultado en forma polar.

Calcula el producto de los números complejos $z_1 = 2_{30^\circ}$ y $z_2 = 5_{45^\circ}$. Expresa el resultado en forma polar.

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Realiza la división de los números complejos $z_1 = 12_{150^\circ}$ y $z_2 = 3_{60^\circ}$. Expresa el resultado final en forma trigonométrica.

Realiza la división de los números complejos $z_1 = 12_{150^\circ}$ y $z_2 = 3_{60^\circ}$. Expresa el resultado final en forma trigonométrica.

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Aplica la fórmula de Moivre para calcular la potencia cuarta del número complejo $z = 2_{20^\circ}$. Expresa el resultado en forma polar.

Aplica la fórmula de Moivre para calcular la potencia cuarta del número complejo $z = 2_{20^\circ}$. Expresa el resultado en forma polar.

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En un circuito de corriente alterna, el voltaje se representa mediante el número complejo $V = 220_{30^\circ}$ y la impedancia mediante $Z = 10_{-15^\circ}$. La ley de…

En un circuito de corriente alterna, el voltaje se representa mediante el número complejo $V = 220_{30^\circ}$ y la impedancia mediante $Z = 10_{-15^\circ}$. La ley de Ohm para corriente alterna establece que la intensidad es $I = \frac{V}{Z}$. Calcula la intensidad $I$ en forma polar y exprésala posteriormente en forma binómica.

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En el desarrollo de un videojuego 2D, la posición de un personaje viene dada por el afijo del número complejo $z = 4 - 4i$. El motor gráfico aplica una rotación de…

En el desarrollo de un videojuego 2D, la posición de un personaje viene dada por el afijo del número complejo $z = 4 - 4i$. El motor gráfico aplica una rotación de $60^\circ$ en sentido antihorario multiplicando su posición por el complejo $w = 1_{60^\circ}$. Determina la nueva posición del personaje en forma binómica.

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Calcula el valor de la expresión $\frac{(1 - \sqrt{3}i)^5}{(-2+2i)^3}$. Para ello, convierte previamente el numerador y el denominador a forma polar.

Calcula el valor de la expresión $\frac{(1 - \sqrt{3}i)^5}{(-2+2i)^3}$. Para ello, convierte previamente el numerador y el denominador a forma polar.

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En un experimento de óptica, el desfase entre dos ondas de luz se modela multiplicando sus representaciones complejas. Si la primera onda es $z_1 = 3_{45^\circ}$ y la…

En un experimento de óptica, el desfase entre dos ondas de luz se modela multiplicando sus representaciones complejas. Si la primera onda es $z_1 = 3_{45^\circ}$ y la segunda es $z_2 = 2_{135^\circ}$, halla en forma trigonométrica el resultado de $z_1 \times z_2^2$.

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Halla el inverso del número complejo $z = 4_{210^\circ}$ y exprésalo en forma binómica. Comprueba que el producto de $z$ por su inverso da como resultado la unidad real.

Halla el inverso del número complejo $z = 4_{210^\circ}$ y exprésalo en forma binómica. Comprueba que el producto de $z$ por su inverso da como resultado la unidad real.

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Encuentra dos números complejos $z_1$ y $z_2$ sabiendo que su cociente es $\frac{z_1}{z_2} = 2_{120^\circ}$ y que su producto es $z_1 \times z_2 = 18_{60^\circ}$.…

Encuentra dos números complejos $z_1$ y $z_2$ sabiendo que su cociente es $\frac{z_1}{z_2} = 2_{120^\circ}$ y que su producto es $z_1 \times z_2 = 18_{60^\circ}$. Expresa ambos números en forma polar.

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Raíces de un número complejo

Si $w^n=z$, por Moivre $w$ tiene módulo $\sqrt[n]{r}$ y ángulo $n\cdot\arg(w)=\alpha+360^\circ k$. Cada valor de $k$ da un ángulo distinto hasta que se repiten.

Las tres raíces cúbicas de 8i como vértices de un triángulo equilátero inscrito en una circunferencia de radio 2. 2 a 30° 2 a 150° 2 a 270°

Esto también resuelve ecuaciones como $z^4+81=0$: se escribe $z^4=-81=81_{180^\circ}$ y se buscan sus cuatro raíces cuartas.

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Calcula las raíces cuadradas del número complejo $z = 9_{80^\circ}$ y expresa los resultados en forma polar.

Calcula las raíces cuadradas del número complejo $z = 9_{80^\circ}$ y expresa los resultados en forma polar.

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Halla las tres raíces cúbicas del número complejo $z = 8i$. Expresa los resultados en forma polar y justifica geométricamente la figura que forman sus afijos en el plano…

Halla las tres raíces cúbicas del número complejo $z = 8i$. Expresa los resultados en forma polar y justifica geométricamente la figura que forman sus afijos en el plano complejo.

w₁ w₂ w₃
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Resuelve la ecuación $z^4 + 81 = 0$ utilizando la forma polar de los números complejos. Expresa las cuatro soluciones obtenidas en forma binómica.

Resuelve la ecuación $z^4 + 81 = 0$ utilizando la forma polar de los números complejos. Expresa las cuatro soluciones obtenidas en forma binómica.

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Los vértices de un hexágono regular centrado en el origen del plano complejo corresponden a las raíces sextas de un número complejo $W$. Si uno de los vértices del…

Los vértices de un hexágono regular centrado en el origen del plano complejo corresponden a las raíces sextas de un número complejo $W$. Si uno de los vértices del hexágono es el afijo del número $z_1 = 2_{30^\circ}$, determina el valor del número complejo $W$ en forma binómica y calcula el área exacta del hexágono.

z₁
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Halla todos los números complejos $z$ que satisfacen la ecuación $z^6 - 7z^3 - 8 = 0$. Expresa las soluciones en forma polar. (Pista: realiza un cambio de variable).

Halla todos los números complejos $z$ que satisfacen la ecuación $z^6 - 7z^3 - 8 = 0$. Expresa las soluciones en forma polar. (Pista: realiza un cambio de variable).

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Cinco fuerzas coplanarias de igual magnitud $F = 10\text{ N}$ se aplican sobre un punto material situado en el origen. Las direcciones de estas fuerzas corresponden a…

Cinco fuerzas coplanarias de igual magnitud $F = 10\text{ N}$ se aplican sobre un punto material situado en el origen. Las direcciones de estas fuerzas corresponden a los afijos de las raíces quintas del número complejo $z = 100000_{0^\circ}$. Demuestra matemáticamente, utilizando las propiedades de los números complejos en forma polar, que la fuerza resultante es nula.

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Calcula el perímetro del polígono formado por los afijos de las soluciones de la ecuación $z^4 + 2z^2 + 4 = 0$ en el plano complejo.

Calcula el perímetro del polígono formado por los afijos de las soluciones de la ecuación $z^4 + 2z^2 + 4 = 0$ en el plano complejo.

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Problemas combinados

A veces conviene usar binómica para sumar y polar para multiplicar. Para sumar vectores, convierte cada uno a binómica, suma las partes reales y las imaginarias, y si hace falta regresa a polar.

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Determina el valor de $a \in \mathbb{R}$ para que el argumento del número complejo $z = \frac{a + 2i}{1 + i}$ sea de $45^\circ$.

Determina el valor de $a \in \mathbb{R}$ para que el argumento del número complejo $z = \frac{a + 2i}{1 + i}$ sea de $45^\circ$.

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Un brazo robótico articulado consta de dos segmentos. El primer segmento se representa en el plano complejo por el vector $z_1 = 5_{60^\circ}$. El segundo segmento,…

Un brazo robótico articulado consta de dos segmentos. El primer segmento se representa en el plano complejo por el vector $z_1 = 5_{60^\circ}$. El segundo segmento, $z_2$, tiene una longitud de $3$ unidades y está rotado $45^\circ$ en sentido antihorario respecto a la dirección de $z_1$. Calcula la posición final del extremo del brazo robótico (es decir, $z_1 + z_2$) en forma binómica, redondeando a dos decimales.

45° z₁ z₂

Puedes hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

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Utiliza la fórmula de Moivre para desarrollar la expresión $(\cos \alpha + i \sin \alpha)^3$. A partir de la igualdad entre las partes reales e imaginarias, deduce las…

Utiliza la fórmula de Moivre para desarrollar la expresión $(\cos \alpha + i \sin \alpha)^3$. A partir de la igualdad entre las partes reales e imaginarias, deduce las identidades trigonométricas para $\cos(3\alpha)$ y $\sin(3\alpha)$ en función de $\cos \alpha$ y $\sin \alpha$.

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Sea el número complejo $z = -\frac{1}{2} + \frac{\sqrt{3}}{2}i$. Demuestra que $z^3 = 1$ y, a continuación, calcula el valor de la expresión…

Sea el número complejo $z = -\frac{1}{2} + \frac{\sqrt{3}}{2}i$. Demuestra que $z^3 = 1$ y, a continuación, calcula el valor de la expresión $S = z^{2023} + z^{2024} + z^{2025}$.

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Resumen

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