Корни n-й степени из единицы.
Пусть
— любое натуральное число, отличное от нуля.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ. Комплексное число w, удовлетворяющее условию
называется корнем
степени из единицы.
ТЕОРЕМА 8.5. Существует точно
различных корней
степени из единицы и все они получаются по формуле
Доказательство. Каждое из чисел
есть корень
степени из единицы, так как согласно формуле Муавра
Действительные числа
неотрицательны, меньше числа
и попарно различны. Следовательно, по теореме 8.2, комплексные числа
попарно различны.
Нам остается показать, что произвольный корень
степени из единицы принадлежит множеству
По теореме 8.2, число w можно представить в виде
, причем действительное число
удовлетворяет условиям
Так как
то
и, по теореме
Следовательно,
По формуле Муавра
Поэтому равенство
можно записать в виде
По теореме 8.3, из (2) следует, что
для некоторого целого числа k, поэтому
. Кроме того, в силу (1)
и, значит,
Следовательно,
СЛЕДСТВИЕ 8.6. Точки комплексной плоскости, изображающие корни
степени из единицы, являются вершинами правильного
-угольника, вписанного в окружность единичного радиуса с центром в начале координат, причем одна из вершин находится в точке (0, 1).
ОПРЕДЕЛЕНИЕ. Комплексное число w называется первообразным корнем
степени из единицы
), если множество чисел
является множеством всех решений уравнения
Так, например, при любом натуральном
число
в силу теоремы 8.5 является первообразным корнем
степени из единицы.