专题地图 › 复数的三角形式与指数形式
2024 年上海预赛
F3填空题复数的三角形式与指数形式
若关于 z 的方程
zn+1−2zn−1=0
存在一个模为 1 的虚根,则正整数 n 的最小值为。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:5
解析
思路
令单位根 z=eiθ,先取模确定角度,再比较辐角得到关于 n 的同余条件。
解答
方程等价于 zn(z−2)=1。由 ∣z∣=1 得 ∣z−2∣=1,所以
3−22cosθ=1,cosθ=21.
非实根为 z=e±iπ/4。取 z=eiπ/4,有 z−2=e3iπ/4,故
ei(n+3)π/4=1,n≡5(mod8).
共轭根给出同一条件,所以最小正整数为 5。
复核
题中“虚根”指非实根;所得 e±iπ/4 均非实且模为 1。
方法总结
含单位模复根的代数方程,先取模确定单位圆交点,再用辐角转成整数同余。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
先由乘积取模把根限制为两圆交点,再将原方程转为关于n的辐角同余。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:复数幂和商:模与辐角分开算
专题卡:高次方程有模已知的根:先取模定点,再代回、高次幂和幂的和:模单独算,方向按周期算