专题地图 › 复数的三角形式与指数形式
2025 年四川预赛
单位圆上复数式的模的最大值
F3填空题复数的三角形式与指数形式
设复数 z 满足 ∣z∣=1,则
z7+z5−3z3−3z
的最大值为。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
解析
思路
先把共轭写成单位复数的负次幂,按指数的中点配成余弦。
解答
设 z=eit,则 z=e−it。原式模内的复数等于
eit(e6it+e−6it−3e2it−3e−2it)=2eit(cos6t−3cos2t).
令 u=∣cos2t∣∈[0,1],由三倍角公式,所求模为 4u(3−2u2)。其导数为 12−24u2,在 [0,1/2] 非负,在 [1/2,1] 非正,因此最大值为 42。取 t=π/8 可达到。
复核
t=π/8 时 ∣cos2t∣=1/2;两端 u=0,1 分别给出 0,4,都小于 42。共轭上的五次幂不是普通的 z5。
方法总结
单位复数的正负次幂配对,再检验实变量区间上的端点与驻点。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
按解答所用五次幂释读时,须配对指数提出单位因子,降为cos2t的三次式并比较驻点和端点。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:用共轭和倒数提取实数量、用导数或作差看单调性
专题卡:共轭复数的幂相加:成对配起来,只留实部