Frage 1

Rechnen wir ein wenig zum Warmwerden: 

( 3 + 5i )  +  ( 3 - 2i ) =   +  i

2 ·  ( 3 - 4i ) =   +  i

2i · ( 2 - i ) =   +  i

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Frage 2
Wir rechnen weiter:

( 1 + 2i )  ·  ( 2 - i ) =   +  i

 ( 3 + 2i )  +  i
 

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Frage 3

Jetzt mal umgekehrt:

( 2 + 3i )  ·  (   +  i  ) =  13 


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Frage 4
Wieviele komplexe Zahlen zi  gibt es, für die   zi = 1   gilt?

   a)  Keine, da alle Lösungen reell sind

   b)  Die einzigen Lösungen sind  +1  und  -1 

   c)  Es gibt mehr als zwei Lösungen

   d)  Es gibt vier verschiedene Lösungen
 


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Frage 5:

Man sollte wissen, dass es für jede natürliche Zahl  n > 0  jeweils genau   n  verschiedene komplexe Zahlen  z  gibt mit  zn = 1 .

 Wieviele  verschiedene  komplexe Zahlen gibt es  insgesamt  mit

          zn  = 1   für   n = 1,2,3,4  ? 

Es gibt genau    verschiedene komplexe Zahlen

 

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Frage 6
 Zu einem anderen Thema:

Wahr oder falsch?

Die komplexen Zahlen bilden einen angeordneten  Körper

Wahr:          Falsch: 


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Frage 7
Die komplexen Zahlen bilden nicht nur einen Körper, sondern man kann sie auch als Elemente eines Vektorraumes auffassen.

Bitte ergänzen: Der Vektorraum der komplexen Zahlen über dem Körper der reellen Zahlen hat die Dimension  
 

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Frage 8
 Die gesuchte Dimension in der letzten Frage war zwei. Wir machen einige Vorschläge für  Basen dieses Vektorraumes:

  a)  ( 1 ,  i )            b)   ( 1 + i ,  i )           c)  ( 1 , - i )

  d)   ( i  ,  i )           e)   ( 1 ,  i , -i )           f)   ( 2 + 3 i )
 


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Frage 9

     Wahr oder falsch?

Weil man komplexe Zahlen nicht anordnen kann, ist es sinnlos, sich über Konvergenz und Grenzwerte von komplexen Zahlenfolgen Gedanken zu machen

     Wahr:          Falsch: 
 


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Frage 10
Was fällt uns zu folgendem Ausdruck ein:

  a) Nichts  (Jedenfalls nichts, was mit dem Thema dieses Fragebogens zu tun hat)

  b) Das ist die Polarkoordinatendarstellung einer komplexen Zahl

  c) Das wäre die Polarkoordinatendarstellung einer komplexen Zahl, wenn Sinus und Cosinus vertauscht wären

  d) Das wäre die Polarkoordinatendarstellung einer komplexen Zahl, wenn nicht Klammern fehlen würden 


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Antwort zur Frage 1:
( 3 + 5 i )  +  ( 3 - 2 i )  =  6 + 3 i

2  ·  ( 3 - 4 i )  =  6  +  (-8) i

2 i  ·  ( 2 - i )  =  4 i - 2 i2  =  2 + 4 i

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Antwort zur Frage 5:     Es gibt sechs Zahlen:
      z = 1  ⇒   z =  1

     z = 1   ⇒   z =  1     oder    z - 1

     z = 1   ⇒   z =  1     oder    z cos (120o) + sin (120o) i    oder    z cos (240o)+ sin (240o) i

     z = 1   ⇒   z =  1     oder    z - 1     oder    z     oder    z - i 
 

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Antwort zur Frage 2: 
( 1 + 2 i ) ·  ( 2 - i )  =  2 - i  +  4 i + 2 i  · ( -i )   =   4  +  3 i

( 3 + 2 i )2  =  9 + 2 · 3 · 2 i + 4 i2  =   5  +  12 i

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Antwort zur Frage 9          Falsch:
Fakt ist: Man kann komplexe Zahlen nicht anordnen.

Trotzdem kann man über Konvergenz und Grenzwerte von komplexen Zahlenfolgen nachdenken, denn bei den Überlegungen, bei denen Anordnungen eine Rolle spielen ( ... für alle ε > 0 ... )  geht es um die Beträge komplexer Zahlen (also um reelle Zahlen), und reelle Zahlen kann man anordnen.
 

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Antwort zur Frage 4:         c) und d) sind richtig:

           Es ist   1 =  (-1)4   =  i4  =   (-i)4   =   1 , = also gibt es vier verschiedene Lösungen.

 

           Beachte:   1  und  - 1  sind komplexe Zahlen mit Imaginärteil 0 .

 


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Antwort zur Frage 8:      a), b), c) sind richtig:
Die Antwort zu Frage 7 hat ergeben, dass ( 1 , i )  eine Basis ist. Damit bilden je zwei linear unabhängige Vektoren eine Basis dieses Vektorraumes.

 a)   ( 1 ,  i )  ,    b)   ( 1 + i ,  i )  ,   c)   ( 1 , - i )   sind jeweils Basen   (Man mache sich die lineare Unabhängigkeit klar!)

 d)   ( i  ,  i )      keine Basis: Kein Vektor darf zweimal auftauchen
 e)   ( 1 ,  i , -i )   keine Basis: Drei Vektoren sind linear abhängig 
 f)   ( 2 + 3 i )     keine Basis: Es fehlt ein zu  2 + 3 i  linear unabhängiger Vektor.
 


 

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Antwort zur Frage 7:         Die gesuchte Dimension ist  2: 
Die gesuchte Dimension ist  2, kurze Begründung:

Jede komplexe Zahl  z  schreibt man üblicherweise  z = a + b i =   a · 1 +  b · i  ,  hierbei sind   a  und b  auf jeden Fall reelle Zahlen.   Was weiß man über  1 und  i  ?

Antwort: Es handelt sich bei  1  und   i  um linear unabhängige komplexe Zahlen,  denn

 a · 1 +  b · i  = 0   ist nur für die reellen Zahlen   a = 0  und  b = 0  richtig.

Jede komplexe Zahl kann als Linearkombination von zwei linear unabhängigen komplexen Zahlen mit reellen Koeffizienten dargestellt werden, dies bedeutet:

Der reelle Vektorraum der komplexen Zahlen hat die Dimension 2.
 

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Antwort zur Frage 10:             Kreuz bei d):
  Die Polarkoordinatendarstellung einer komplexen Zahl lautet korrekt:

Damit ist Antwort  d)  richtig .
 

Hoffentlich hat niemand a) angekreuzt!
 

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Antwort zur Frage 6:    Falsch:
Der Körper der komplexen Zahlen kann nicht angeordnet werden:

Die komplexe Zahl  i  müsste positiv ( also  i > 0 )  oder  negativ  (also  i < 0 ) sein, aber beides führt zu einem Widerspruch, Beweisidee:

   i > 0  ⇒   i · i  >  0· i = 0  ⇒  - 1 > 0  , Widerspruch

   i < 0  ⇒   i · i  >  0· i = 0  ⇒  - 1 > 0  , Widerspruch
 

 


 

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Antwort zur Frage 3:    Der Realteil ist  2 ,  der Imaginärteil   - 3:

1. Möglichkeit zur Bestimmung des Realteils  a  und des Imaginäteils  b  aus der Gleichung    ( 2 + 3 i )  ·  ( a  +  b i  ) =  13 :

   ( 2 + 3 i )  ·  ( +   b i  )  =  2 a - 3 b  + ( 3 a + 2 b ) i  =  13

Man unterteilt in Real- und Imaginärteil und löst das zugehörige Gleichungssystem

   2 a - 3 b = 13 ,       3 a + 2 b = 0      ⇒     a = 2 ,   b =  - 3
 

2. Möglichkeit (eleganter):  13 ist das Quadrat des Betrages von ( 2 + 3 i ), also muss die gesuchte Zahl die zugehörige  konjugiert komplexe Zahl sein.
 

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Erzielt  Punkte von maximal 
Umgerechnet  Prozent
Dies ist 
-----
Benötigte Zeit  Sekunden
Damit werden Prozent angerechnet
Damit ist die Leistung insgesamt

 

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H. J. Samaga, 04.04.02 / 07.06.05