Tema

[Resuelto] Álgebra -Segundo parcial (9/12/08)

7 respuestas 10807 visitas

Hola gente antes que nada gracias a todos por las ayudas y las respuestas.
Como no me gusta ser un parásito acá pongo una modesta colaboración espero que a alguien le sea útil. Saludos y gracias a todos.

1. Determinar todos los \(a \in \mathbb{Z} , 0\leq a< 77\) tales que \({a}^{163}\equiv3 (7) {a}^{102}\equiv5 (7)\)
7 y 11 son primos entonces podemos utilizar el pequeño teorema de Fermat que dice \({a}^{p} \equiv a (p)\) con p primo y \(a\in \mathbb{Z}\).

$${a}^{163}\equiv{({a}^{7})}^{23}{a}^{2}\equiv {a}^{25}\equiv{({a}^{7})}^{3}{a}^{4}\equiv {a}^{7}\equiv a \equiv 3 (7)$$
$${a}^{102}\equiv{({a}^{11})}^{9}{a}^{3}\equiv {a}^{12}\equiv {a}^{2} \equiv 5 (11)$$
$$(a \equiv 3 (7) \Longrightarrow {a}^{2} \equiv 2 (7))$$
sea \(x={a}^{2}\) entonces \(x \equiv 2 (7)\) y \(x \equiv 5 (11)\) Como \((7:11)=1\) aplicamos el teorema chino del resto que nos dice que \(\exists ! x\) tal que \(0\leq x< 7*11=77\) De las ecuaciones de congruencias tenemos: \(x-2=k7\) y \(x-5=q11\) si restamos la primera con la segunda \(3=k7-11q\) si \(k= 2\) y \(q=1\) se cumple la ecuación si reemplazamos en cualquiera de las dos primeras ecuaciones nos da que \(x=16\) \(x={a}^{2}=16\) como\(0\leq a\) entonces \(a=4\) pero si reemplazo en las ecuaciones \(a \equiv 3 (7)\) y \({a}^{2} \equiv 5 (11)\) Lo que es absurdo por que 3 no es congruente con 4 módulo 7 El absurdo recae en suponer que
$$( {a}^{2} \equiv 2 (7) \Longrightarrow a \equiv 3 (7))$$
Respuesta:\(\nexists a \in [0;77]\) que cumpla las dos condiciones. Pero no sé por que pasa esto si está bien o mal bueno espero que lo vean saludos. **2.**¿A qué potencia aparece el 5 en la factorización de \({2}^{6}.{5}^{17}.{101}^{15}+{3}^{3}.{5}^{17}.{7}^{160}.53\)? \(({2}^{6}{101}^{15}+{3}^{3}.{7}^{160}.53).{5}^{17}=C.{5}^{17}\) pequeño teorema de Fermat que dice \({a}^{p} \equiv a (p)\) con p primo y \(a\in \mathbb{Z}\). Por el P.T.F. \({2}^{6} \equiv {2}^{2} \equiv 4 (5)\) \(101=100+1 \equiv 1(5)\) entonces \({101}^{15} \equiv {1}^{15} \equiv 1 (5)\)
$${3}^{3}=27 \equiv 2 (5)$$
¿Otra versión del T.C.F? si \((a:p)=1\) \(p\) primo entonces \({a}^{p-1} \equiv 1 (p)\) Por T.C.F \({7}^{160} = {({7}^{4})}^{40} \equiv 1 (5)\)
$$53=50+3 \equiv 3 (5)$$
Entonces \(C \equiv 4.1+2.1.3=10 \equiv 0 (5)\) Entonces 5 divide a C.
$${2}^{6} = 64 \equiv 14 (25)$$
\(101=100+1 \equiv 1(25)\) entonces \({101}^{15} \equiv {1}^{15} \equiv 1 (25)\)
$${3}^{3}=27 \equiv 2 (25)$$
Por el Teorema de Euler como \((7:25)=1\) entonces \({7}^{20} \equiv 1 (25)\)entonces \({7}^{160} = {({7}^{20})}^{8} \equiv 1 (25)\)
$$53=50+3 \equiv 3 (25)$$
Entonces \(C \equiv 14.1+2.1.3=20 (5)\) Entonces 25 no divide a C. Respuesta: A la potencia 18 aparece el en la factorización.

**3.**Hallar todos los pares \((z,w)\in \mathbb{C} x \mathbb{C}\) tales que \(z.w=-2i\) y \(w.{z}^{6}={(1+i)}^{10}\)
primero: Dos complejos(ambos distintos de 0) si sus módulos lo son y sus argumentos difieren en \(2k\pi\) con \(k \in \mathbb{Z}\)

$$|z.w| =|z|.|w|=|-2i|=2$$
$$|w.{z}^{6}|=|w|.{|z|}^{6}=|{(1+i)}^{10}|={|1+i|}^{10}={(\sqrt{2})}^{10}=32$$
$$|1+i|=\sqrt{2}$$
Tenemos dos ecuaciones con dos incognitas de lo que se deduce que:
$$|z|={2}^{\frac{4}{5}}$$
$$|w|={2}^{\frac{1}{5}}$$
sea \(Z=\frac{z}{|z|}\) y \(W=\frac{w}{|w|}\) Entonces:
$$Z={e}^{\alpha i}$$
$$W={e}^{\beta i}$$
De la primera ecuación:
$${e}^{(\alpha+\beta) i}=Z.W=\frac{z.w}{|z.w|}=\frac{z.w}{2}=\frac{-2i}{2}={e}^{\frac{3}{2} \pi i}$$

De acá sale \(\color{red}{1}\) que \(\alpha+\beta=\frac{3}{2} \pi + 2k \pi\) con \(k\in \mathbb{Z}\)
De la segunda ecuación:

$${e}^{(6.\alpha+\beta) i}={Z}^{6}.W=\frac{{z}^{6}.w}{|{z}^{6}.w|}=\frac{{z}^{6}.w}{32}=\frac{{(1+i)}^{10}}{32}={e}^{\frac{10}{4} \pi i}={e}^{\frac{\pi}{2} i}$$

De acá sale \(\color{red}{2}\) que \(6.\alpha+\beta=\frac{\pi}{2} + 2l \pi\) con \(l\in \mathbb{Z}\)
Haciendo \(\color{red}{\frac{2-1}{5}}\)
queda: \(\alpha=\frac{-\pi}{5} + \frac{2\pi q}{5}\) con \(l-k=q \in \mathbb{Z}\)

Entonces sale que \(\alpha =\frac{\pi}{5}, \frac{3\pi}{5}, \pi,\frac{7\pi}{5},\frac{9\pi}{5}\)
Reemplazando en cualquier ecuación salen los valores de \(\beta\)

Respuestas: \(({2}^{\frac{4}{5}}.{e}^{\frac{\pi}{5} i},{2}^{\frac{1}{5}}.{e}^{\frac{13\pi}{10} i}),({2}^{\frac{4}{5}}.{e}^{\frac{3\pi}{5} i},{2}^{\frac{1}{5}}.{e}^{\frac{9\pi}{10} i}),({2}^{\frac{4}{5}}.{e}^{\pi i},{2}^{\frac{1}{5}}.{e}^{\frac{\pi}{2} i}), ({2}^{\frac{4}{5}}.{e}^{\frac{7\pi}{5} i},{2}^{\frac{1}{5}}.{e}^{\frac{\pi}{10} i}), ({2}^{\frac{4}{5}}.{e}^{\frac{9\pi}{5} i},{2}^{\frac{1}{5}}.{e}^{\frac{17\pi}{10} i})\).

4. Hallar todos los \(w\in {G}_{20}\) tales que \(1+{w}^{3}+{w}^{6}+{w}^{9}=0\)

\(1+{w}^{3}+{w}^{6}+{w}^{9}=\sum_{j=0}^{3}{w}^{3j}=\frac{{({w}^{3})}^{4}-1}{{w}^{3}-1}=\frac{{w}^{12}-1}{{w}^{3}-1}=0\)

De acá se deduce que \(w\in {G}_{12}\) y \(w\notin {G}_{3}\)
Si \(w\in {G}_{3}\) entonces \(1+{w}^{3}+{w}^{6}+{w}^{9}=1+1+1+1=4\neq 0\) entonces si\(w\in {G}_{3}\) no cumple con la condición

Como \(w \in {G}_{12}\) y \(w\in {G}_{20}\).
Entonces \(w\in {G}_{20}\cap{G}_{12}={G}_{(20:12)}={G}_{4}\)

Como \({G}_{4}=\){\(1,-1,i,-i\)}
Como \(1 \in {G}_{3}\) entonces no es respuesta.
Y con las otras 3 respuestas si se reemplaza se corrobora que cumplen con las condiciones
Respuesta: \(w= -1\) o \(i\) o \(-i\).

**5.**i) Determinar un polinomio \(f \in \mathbb{Q}[X]\) mónico de grado 3. cuyas raíces \(a,b,c \in \mathbb{Q}\) satisfacen \(a+b+c=5\), \({a}^{2}+{b}^{2}+{c}^{2}=3\), \({a}^{3}+{b}^{3}+{c}^{3}=5\)
ii)¿Cuáles son las raíces \(a,b,c \in \mathbb{C}\) del polinomio \(f\) hallado en i)?

i)
\({(a+b+c)}^{2}={(a+b)}^{2}+2.(a+b).c+{c}^{2}={a}^{2}+{b}^{2}+{c}^{2}+2.(a.b+a.c+b.c)\)

$$({a}^{2}+{b}^{2}+{c}^{2}).(a+b+c)={a}^{3}+{b}^{3}+{c}^{3}+a.{b}^{2}+{a}^{2}.b+{b}^{2}.c+{c}^{2}.b+{a}^{2}.c+{c}^{2}.a$$
$${(a+b+c)}^{3}={(a+b)}^{3}+3.{(a+b)}^{2}.c+3.(a+b).{c}^{2}+{c}^{3}={a}^{3}+{b}^{3}+{c}^{3}+6.a.b.c+3.{a}^{2}.b+3.{b}^{2}.a+3.{a}^{2}.c+3.{c}^{2}.a+3.{b}^{2}.c+3.{c}^{2}.b={a}^{3}+{b}^{3}+{c}^{3}+6.a.b.c+3[({a}^{2}+{b}^{2}+{c}^{2}).(a+b+c)-{(a+b+c)}^{2}]$$
$${(a+b+c)}^{2}-({a}^{2}+{b}^{2}+{c}^{2})=2.(a.b+a.c+b.c)$$
$${(a+b+c)}^{3}-({a}^{3}+{b}^{3}+{c}^{3})-3[({a}^{2}+{b}^{2}+{c}^{2}).(a+b+c)-{(a+b+c)}^{2}]=6.a.b.c$$
$$f(x)=(x-a)(x-b)(x-c)={x}^{3}-(a+b+c){x}^{2}+(a.b+a.c+b.c).x-a.b.c$$
Se reemplaza y se obtiene:
$$a.b.c=15$$
$$a.b+a.c+b.c=11$$

y el polinomio es \(f(x)={x}^{3}-5.{x}^{2}+11.x-15\)
ii)
\(f(x)={x}^{3}-5.{x}^{2}+11.x-15\)
Usamos el lema de Gauss que dice que si \((p:q)=1\) y \(\frac{p}{q}\) es raíz de \(f\) entonces \(p/{a}_{0}\) y \(q/{a}_{n}\)
Reemplazando se obtiene que la única raíz racional es 3
y luego resolviendo una cuadrática se obtiene las otras dos raices que son \(1+2i\) y \(1-2i\)
Respuesta: \(f(x)=(x-(1+2i)).(x-(1-2i)).(x-3)\)

**6.**Sea \(f \in \mathbb{Q}[X]\) un polinomio mónico de grado 9 tal que -1 es raíz de \(f\). Sabiendo que \((f:f´)=({x}^{2}-3).({x}^{2}-1)\), factorizarlo en \(\mathbb{C}[X],\mathbb{R}[X] y \mathbb{Q}[X]\).

Como \((f:f´)/f\) y \((f:f´)/f´\)
entonces las raices de \((f:f´)\)son múltiples de grado mayor o igual a 2 en el polinomio \(f\) entonces

$$f(x)=A(x).J(x)={[({x}^{2}-3).({x}^{2}-1)]}^{2}.J(x)$$
Como \(x+1/f\) pero \(x+1\) no divide a \(A\) y \(gr(f)=9\)
$$grf=gr(A.J)=gr(A)+gr(J)=8+gr(J)$$
Entonces \(gr(J)=1\) Como \(f\) es mónico y \(A\) también entonces \(J\) también lo es. Por todo esto \(J=(x+1)\) Entonces
$$f={[({x}^{2}-3).({x}^{2}-1)]}^{2}.(x+1)$$
Factorización en \(\mathbb{C}[X]\).
$$f={(x-\sqrt{3})}^{2}.{(x+\sqrt{3})}^{2}.{(x-i)}^{2}.{(x+i)}^{2}.(x+1)$$
Factorización en \(\mathbb{R}[X]\).
$$f={(x-\sqrt{3})}^{2}.{(x+\sqrt{3})}^{2}.{({x}^{2}+1)}^{2}.(x+1)$$
Factorización en \(\mathbb{Q}[X]\). \(f={({x}^{2}-3)}^{2}.{({x}^{2}+1)}^{2}.(x+1)\)

Cualquier Duda pregúntenme, nuevamente Saludos🙂.

Está muy prolijo, y claro. Bueno el aporte.

Firma

I offer her that kernel of myself that I have saved, somehow; the central heart that deals not in words, traffics not with dreams and is untouched by time, by joy, by adversities

El 1 está mal. Ahí va lo que pensé yo:

\(7\) es primo
si \(7|a\) entonces \(a^{163} \equiv 0 \ (7)\). Esto es un absurdo por lo tanto \((a:7)=1\)

\(11\) es primo
si \(11|a\) entonces \(a^{102} \equiv 0 \ (11)\). Esto es un absurdo por lo tanto \((a:11)=1\)

\(a^{163} \equiv 3 \ (7)\). \(7\) es primo y \((a:7)=1\), se puede aplicar el pequeño teorema de fermat tal que \(a^{p-1} \equiv 1 \ (p)\); donde \(p-1=6\). Sabiendo que \(163=27.6+1\) entonces:

$$a^{163} \equiv a^{6.27+1} \equiv (a^6)^{27} . a \equiv a \equiv 3 \ (7)$$
Se deduce entonces que: \(a \equiv 3 \ (7)\)

\(a^{102} \equiv 5 \ (11)\). \(11\) es primo y \((a:11)=1\), se puede aplicar el pequeño teorema de fermat tal que \(a^{p-1} \equiv 1 \ (p)\); donde \(p-1=10\). Sabiendo que \(102=10.10+2\) entonces:

$$a^{102} = a^{10.10+2} = (a^{10})^{10} . a^2 \equiv a^2 \equiv 5 \ (11)$$
Se deduce entonces que: \(a^2 \equiv 5 \ (11)\)

Haciendo la famosa tablita dándole valores a \(a\) y viendo cuál al cuadrado queda congruente a \(5\) módulo \(11\) nos sale que:
\(a^2 \equiv 5 \ (11)\) si \(a \equiv 4 \ (11)\) ó \(a \equiv 7 \ (11)\)

Tenemos entonces:
\(a \equiv 4 \ (11)\) ó \(a \equiv 7 \ (11)\)

$$a \equiv 3 \ (7)$$

Primer caso:

$$a \equiv 3 \ (7)$$
$$a \equiv 4 \ (11)$$
Haciendo teorema chino del resto: \(a = 77.k+59\); si \(k=0\) entonces \(a=59\)

Segundo caso:

$$a \equiv 3 \ (7)$$
$$a \equiv 7 \ (11)$$
Haciendo teorema chino del resto: \(a=77.k+73\); si \(k=0\) entonces \(a=73\)

Soluciones: \(a=59\); \(a=73\)

Si, es cierto. Perdón, pasa por mirar las cosas a horas tardías. Hacé como Santiago dice. La tabla de restos siempre ayuda(ver un topic que muestra el poder de la tabla, para situaciones extremas, en la sección off-topic)

Gracias gente, tenía una duda de como hacerlo y no entendía en que estaba mal.
Este parcial fue el que dí hace unos días pero por razones de prolijidad no me corregieron el punto 1 😛 entonces no pude ponerlo con la debida corrección pero los demás creo que están más o menos bien.
Saludos.

No entiendo por qué en el problema 3 en 1 y 2 agregás + 2kpi...

Gracias

Un pequeñisimo detalle del primero:

$${a}^{163}\equiv3 (7) {a}^{102}\equiv5 (7)$$

cambialo por \({a}^{163}\equiv3 (7)\) \({a}^{102}\equiv5 (11)\)

Christian escribió:

**3.**Hallar todos los pares \((z,w)\in \mathbb{C} x \mathbb{C}\) tales que \(z.w=-2i\) y \(w.{z}^{6}={(1+i)}^{10}\)
primero: Dos complejos(ambos distintos de 0) si sus módulos lo son y sus argumentos difieren en \(2k\pi\) con \(k \in \mathbb{Z}\)

$$|z.w| =|z|.|w|=|-2i|=2$$
$$|w.{z}^{6}|=|w|.{|z|}^{6}=|{(1+i)}^{10}|={|1+i|}^{10}={(\sqrt{2})}^{10}=32$$
$$|1+i|=\sqrt{2}$$
Tenemos dos ecuaciones con dos incognitas de lo que se deduce que:
$$|z|={2}^{\frac{4}{5}}$$
$$|w|={2}^{\frac{1}{5}}$$
sea \(Z=\frac{z}{|z|}\) y \(W=\frac{w}{|w|}\) Entonces:
$$Z={e}^{\alpha i}$$
$$W={e}^{\beta i}$$
De la primera ecuación:
$${e}^{(\alpha+\beta) i}=Z.W=\frac{z.w}{|z.w|}=\frac{z.w}{2}=\frac{-2i}{2}={e}^{\frac{3}{2} \pi i}$$

De acá sale \(\color{red}{1}\) que \(\alpha+\beta=\frac{3}{2} \pi + 2k \pi\) con \(k\in \mathbb{Z}\)
De la segunda ecuación:

$${e}^{(6.\alpha+\beta) i}={Z}^{6}.W=\frac{{z}^{6}.w}{|{z}^{6}.w|}=\frac{{z}^{6}.w}{32}=\frac{{(1+i)}^{10}}{32}={e}^{\frac{10}{4} \pi i}={e}^{\frac{\pi}{2} i}$$

De acá sale \(\color{red}{2}\) que \(6.\alpha+\beta=\frac{\pi}{2} + 2l \pi\) con \(l\in \mathbb{Z}\)
Haciendo \(\color{red}{\frac{2-1}{5}}\)
queda: \(\alpha=\frac{-\pi}{5} + \frac{2\pi q}{5}\) con \(l-k=q \in \mathbb{Z}\)

Entonces sale que \(\alpha =\frac{\pi}{5}, \frac{3\pi}{5}, \pi,\frac{7\pi}{5},\frac{9\pi}{5}\)
Reemplazando en cualquier ecuación salen los valores de \(\beta\)

Respuestas: \(({2}^{\frac{4}{5}}.{e}^{\frac{\pi}{5} i},{2}^{\frac{1}{5}}.{e}^{\frac{13\pi}{10} i}),({2}^{\frac{4}{5}}.{e}^{\frac{3\pi}{5} i},{2}^{\frac{1}{5}}.{e}^{\frac{9\pi}{10} i}),({2}^{\frac{4}{5}}.{e}^{\pi i},{2}^{\frac{1}{5}}.{e}^{\frac{\pi}{2} i}), ({2}^{\frac{4}{5}}.{e}^{\frac{7\pi}{5} i},{2}^{\frac{1}{5}}.{e}^{\frac{\pi}{10} i}), ({2}^{\frac{4}{5}}.{e}^{\frac{9\pi}{5} i},{2}^{\frac{1}{5}}.{e}^{\frac{17\pi}{10} i})\).

Buenas.
Perdona pero no comprendo como procediste para resolver este ejercicio.
¿ Porque planteas \(Z=\frac{z}{|z|}\) y \(W=\frac{w}{|w|}\) ?
A partir de alli le pierdo la Linea al ejercicio, no entiendo porque planteas un nuevo "Z" a partir de "z" y lo mismo con "W" y "w".
Una ves que averigue los modulos (me dieron igual que a vos), yo procedi asi: (No esta terminado, porque sospecho algo esta mal!):
• Argumento de la primer ecuacion...

$$Arg \left( {z}.{w} \left) = Arg \left( -2.{i} \left) + 2k\pi \Rightarrow Arg \left( {z} \left) + Arg \left( {w} \left) = \frac{3}{4}\pi + 2k\pi \Rightarrow Arg \left( {w} \left) = \frac{3}{4}\pi - Arg \left( {z} \left) + 2k\pi$$

• Argumento de la segunda ecuacion...

$$Arg \left( {z}^{6}.{w} \left) = Arg \left( {1 + {i}}^{10} \left) + 2t\pi \Rightarrow 6 . Arg \left( {z} \left) + Arg \left( {w} \left) = 10 . Arg \left( 1 + {i} \left) + 2t\pi \Rightarrow 6 . Arg \left( {z} \left) + Arg \left( {w} \left) = \frac{5}{2}\pi + 2t\pi$$

• Reemplazo el resultado de la primera en la segunda y obtengo...

$$6 . Arg \left( {z} \left) + Arg \left( {w} \left) = \frac{5}{2}\pi + 2t\pi \Rightarrow 6 . Arg \left( {z} \left) + \frac{3}{4}\pi - Arg \left( {z} \left) + 2k\pi = \frac{5}{2}\pi + 2{t}\pi$$
Realizando los despejes adecuados y reemplazando \(2 . \left( {t} - {k} \left) . \pi\) por \(2 . {p} . \pi\) obtengo:
$$Arg \left( {z} \left) = \frac{7}{4}\pi + 2{p}\pi$$
$$\Rightarrow Arg \left( {w} \left) = - \pi + 2{t}\pi$$

Luego podria plantear los resultados, pero evidentemente hasta aqui ya cometi algun error... ¿Sabrian decirme cual es?

Saludos!