Bestimmung der dritten Einheitswurzeln
Als Anwendung bestimmen wir die Lösungen der komplexen Gleichung
z3 − 1 = 0 oder gleichwertig z3 = 1.
Diese Lösungen heißen auch die dritten Einheitswurzeln. Eine offensichtliche Lösung ist w1 = 1. Abspalten dieser Nullstelle liefert
z3 − 1 = (z − 1) (z2 + z + 1).
Die Lösungen von z2 + z + 1 lauten nach dem obigen Satz
w2,3 = = ,
wobei wieder eine Lösung von z2 = −3 in ℂ ist. Eine solche Lösung ist aber i . Damit sind die Lösungen von z3 = 1 genau die komplexen Zahlen
w1 = 1, w2 = , w3 = w2 = .
Nach der Produktregel gilt |w3| = |w|3 für alle komplexen Zahlen w, und damit haben alle Lösungen den Betrag 1. Zudem gilt
|w1 − w2| = |w1 − w3| = |w2 − w3| = .
Die komplexen Zahlen w1, w2, w3 haben also paarweise denselben Abstand voneinander. Dies zeigt:
Satz (dritte Einheitswurzeln)
Die Lösungen von z3 = 1 sind die Ecken des gleichseitigen in den Einheitskreis
K = { w ∈ ℂ | |w| = 1 }
einbeschriebenen Dreiecks, dem der Punkt 1 angehört.
Ein analoges Ergebnis gilt für die n-ten Einheitswurzeln, also die Lösungen von zn = 1 in ℂ. Sie bilden die Ecken des regelmäßigen n-Ecks in K, dem der Punkt 1 angehört. Der Leser beachte, dass sich dieses Ergebnis aus der geometrischen Multiplikationsregel ganz ohne Rechnung gewinnen lässt. Allgemeiner lässt sich mit ihrer Hilfe und der n-ten reellen Wurzelfunktion die Gleichung zn = c für beliebige c ∈ ℂ lösen. Ein wichtiger Spezialfall des Fundamentalsatzes der Algebra lässt sich damit überraschend leicht geometrisch einsehen.