Prvo rješenje.
Zapišimo broj z u trigonometrijskom obliku
z=r(cosφ+isinφ),r>0,0≤φ<2π.
Tada iz uvjeta zadatka imamo sustav jednadžbi
⎩⎨⎧r4cos4φ−21r4sin4φ=r4cos22φ,r2sin2φ=22.
Dijeljenjem s r4 prva jednadžba prelazi u jednadžbu
cos4φ−21sin4φ=cos22φ,
čija su rješenja
φ1=2kπ,k∈Z
i
φ2=83π+2kπ,k∈Z.
Prvo rješenje otpada, jer je
sin2φ1=sinkπ=0,
što nije u skladu s drugom jednadžbom sustava.
Uvrštavanjem drugog rješenja u drugu jednadžbu sustava slijedi
r2sin2φ=r2sin(43π+kπ)=r2⋅2±2=22.
Kako je uvijek r2>0, moguće je samo da k bude paran i tada je
r=2.
Iz uvjeta
0≤83π+2kπ<2π,
uz k paran slijedi da je k∈{0,2}, odnosno traženi kompleksni brojevi su
z1=2(cos83π+isin83π)
i
z2=2(cos811π+isin811π).
Drugo rješenje.
Zapišimo broj z u algebarskom obliku
z=x+yi,x∈R,y∈R.
Tada je
z2=x2−y2+2xyi
i
z4=x4−6x2y2+y4+4xy(x2−y2)i.
Uvjet zadatka se svodi na sustav jednadžbi
{x4−6x2y2+y4−2xy(x2−y2)=(x2−y2)2,2xy=22.
Sređivanjem prve jednadžbe redom slijedi
x4−6x2y2+y4−2x3y+2xy3=x4−2x2y2+y4,
−4x2y2−2x3y+2xy3=0,
−2xy(2xy+x2−y2)=0.
Kako je
xy=2=0,
mora vrijediti
2xy+x2−y2=0.
Uvrštavanjem xy=2, odnosno y=x2, dobivamo jednadžbu
x4+22x2−2=0.
Rješenja te bikvadratne jednadžbe su
(x2)1,2=−2±2.
Kako je za x∈R uvijek x2≥0, jedino rješenje je
x2=2−2.
Konačno slijedi
x1,2=±2−2
i
y1,2=±2−22=±2+2.
Traženi kompleksni brojevi su
z1,2=±2−2±2+2i.