3 乗して 8i になる数はいくつあるか(複素数の n 乗根)
をみたす は 3 つあります。、、 です。
でない複素数の 乗根は、ちょうど 個[3]。実数の範囲では 1 つか 2 つしかなかったものが、複素数まで広げると本数がそろいます。
極形式に直してから割る
とおくと、 乗は絶対値が 乗、偏角が 倍になります。
これを に等しいと置きます。絶対値は正の数どうしなので で一意に決まる。
偏角のほうは 周ぶんのずれを許すので、 となります[1]。
を から まで動かすと、違う点が 個出ます。 で最初へ戻るので、それ以上は増えません[4]。
絶対値の 乗根をとる
偏角を で割る
を から まで動かす
例: を解く
の絶対値は 、偏角は です。
絶対値は 。偏角は になります。
を入れると 、、 です。
残りは と、。
を展開すると に戻ります。3 つとも半径 の円の上に乗る。

解は正 角形に並ぶ
が 増えるごとに偏角が ずつ増えます。絶対値は変わりません。
半径 の円周を 等分した位置に、解がきれいに並ぶ[4]。 なら正三角形、 なら正方形です。
図を先に描いておけば、1 つ求めた時点で残りの位置が読めます。計算より作図のほうが速いこともある。
解が等間隔になるのは、 周ぶんのずれを で割っているからです。
を 等分した角が、そのまま解と解の間隔になる。
1 つ見つければ残りは回すだけ
解を 1 つ とすると、残りは に の回転を掛けたものになります。
乗して になる数を順に掛けていく形です[2]。、、 と並ぶ。
暗算で 1 つ見つかる場合は、この方法が速い。 なら がすぐ見えます。
例:
の絶対値は 、偏角は です。
絶対値は 。偏角は になります。
、、、 の 4 方向。 を掛けると 、、、 です。
なので 。確かに戻ります。
例:
絶対値は 、偏角は です。
の だけが実数で、残る 4 つは実軸から外れます。実数の範囲では 5 乗根が 1 つしかないと習うのは、この 1 つだけを見ているためです。
が奇数の正の実数では、実数解は 1 つ。偶数なら の 2 つになります。
例:
絶対値は 、偏角は です。
、、 なので、、、。
実数解の に、虚数解が 2 つ加わります。 と因数分解した結果とも一致する。
例:
なら平方根です。偏角は 。
と の 2 方向で、 になります。
正 角形は原点をはさむ 2 点のことなので、 でも同じ枠に収まる。
例:解の和と積
の 3 解を足すと になります。。
に の項がないので、解と係数の関係から和は です。 ならいつでもそうなる。
掛けると になります。
| 解の個数 | 個 |
| 絶対値 | ですべて同じ |
| 偏角 | 、 から |
| 並び方 | 半径 の円の 等分点 |
| 和 | ならつねに |
検算のしかた
個すべての解を足して になるかを見ます。 ならつねに消えるので、1 つでも書きまちがえていれば残ります。
の解のうち、実部と虚部がともに正のものはどれですか。
よくあるミス
絶対値は 乗根、偏角は 等分して で回す。この 2 行に落とし込めば、 がいくつでも同じ手順で解がそろいます。









−16 は絶対値 16、偏角 180∘ です。絶対値は 416=2、偏角は 45∘+90∘k。k=0 で 2(cos45∘+isin45∘)=2+2i になります。2+2i は絶対値が 22 で大きすぎ、1+i は z4=−4 の解です。