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Questão FC89358

Julgue o item seguinte, a respeito de números complexos e funções de variáveis complexas. A função de variável complexa para z ≠ 0, transforma os pontos afixos da circunferência da

Números Complexos

CEBRASPE (CESPE) · 2018

Julgue o item seguinte, a respeito de números complexos e funções de variáveis complexas.
A função de variável complexa para z ≠ 0, transforma os pontos afixos da circunferência dada por |z−i| = 1(z ≠ 0)  em pontos de uma reta perpendicular ao eixo imaginário.
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Gabarito

Certo

Comentário do professor

Comentário: A função de variável complexa dada por \( \phi(z) = \frac{1}{z} \) para \( z \neq 0 \) transforma pontos da circunferência definida por \( |z - i| = 1 \) em uma reta perpendicular ao eixo imaginário.

Para entender isso, primeiro vamos analisar a circunferência mencionada. A equação \( |z - i| = 1 \) representa uma circunferência de centro \( (0, 1) \) e raio 1 no plano complexo. Como resultado, essa circunferência abrange todos os pontos cuja distância do ponto \( i \) (ou seja, \( (0, 1) \)) é igual a 1.

Podemos expressar um número complexo \( z \) como \( z = x + yi \), onde \( x \) é a parte real e \( y \) é a parte imaginária. A condição \( |z - i| = 1 \) nos leva a:

\[|(x + (y - 1)i)| = 1 \\\sqrt{x^2 + (y - 1)^2} = 1 \\x^2 + (y - 1)^2 = 1\]

Desenvolvendo esta igualdade, obtemos a equação da circunferência:

\[x^2 + y^2 - 2y + 1 = 1 \\x^2 + y^2 - 2y = 0 \\x^2 + y^2 = 2y\]

Agora, vamos aplicar a função \( \phi(z) \) em \( z \). Multiplicando pelo conjugado, obtemos:

\[\phi(z) = \frac{1}{z} = \frac{1}{x + yi} \cdot \frac{x - yi}{x - yi} = \frac{x - yi}{x^2 + y^2}\]

Substituindo \( x^2 + y^2 \) pela expressão \( 2y \) que encontramos anteriormente, fica:

\[\phi(z) = \frac{x - yi}{2y} = \frac{x}{2y} - \frac{y}{2} i\]

A partir daqui, notamos que a parte imaginária \( -\frac{y}{2} \) é constante para todos os pontos da circunferência, enquanto a parte real \( \frac{x}{2y} \) varia com \( x \). Portanto, a transformação leva todos os pontos da circunferência para uma reta horizontal (ou seja, perpendicular ao eixo imaginário) em \( y = -\frac{1}{2} \).

Assim, concluímos que a função transforma pontos da circunferência em uma reta perpendicular ao eixo imaginário, confirmando que a afirmação está CERTA.

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