z의 제곱과 켤레복소수가 섞인 방정식은 실수부부터 나눈다

복소수 z²+(z의 켤레복소수)=0에서 z=a+bi로 놓으면 a²−b²+a=0, b(2a−1)=0입니다. b=0인 0,−1을 남겨야 답이 네 개: 0,−1,1/2±(√3/2)i가 됩니다.

목재 장식과 거울 반사가 보이는 빈 건물 내부

사진: Neoclassicism Enthusiast · CC BY-SA 4.0 · 원본 출처

z2+z‾=0z^2+\overline z=0

복소수 z를 모두 구하라. 허수부가 0인 경우를 먼저 지우지 않는다.

z=a+bi, a,b는 실수라고 놓으면

z2+z‾=(a2−b2+a)+b(2a−1)i.z^2+\overline z=(a^2-b^2+a)+b(2a-1)i.

실수부와 허수부가 각각 0이어야 한다.

a2−b2+a=0,b(2a−1)=0.a^2-b^2+a=0,\qquad b(2a-1)=0.
경우 남은 계산 z
b=0 a(a+1)=0 0, −1
b≠0 a=1/2, b²=3/4 1/2±(√3/2)i

서로 다른 네 값이 전부다. 마지막 두 값은 z²=−1/2±(√3/2)i이고, 켤레복소수를 더하면 0이다. 0과 −1도 원래의 식을 만족한다.

“b로 나누어 a=1/2”라는 풀이에는 나누기 전에 b=0을 처리했는지 확인한다. 실수부의 방정식을 잘 풀어도 허수부에서 버린 두 해는 복원되지 않는다.

출처·착안: Sarah Carter, 「Factoring Polynomials Using the Box Method Directions」. 문항과 풀이는 새로 작성했다.