专题地图 › 复数的概念与运算
2022 年重庆预赛
复向量正交与行列式模
F2填空题复数的概念与运算
已知复数 z1,z2,z3,z4 满足
∣z1∣2+∣z2∣2=∣z3∣2+∣z4∣2=4,z1z3+z2z4=0,
则 ∣z1z4−z2z3∣=。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:4
解析
思路
题设正是两个复向量的范数与 Hermitian 内积(复内积),使用复数版拉格朗日恒等式最直接。
解答
恒等式
∣z1z4−z2z3∣2=(∣z1∣2+∣z2∣2)(∣z3∣2+∣z4∣2)−∣z1z3+z2z4∣2
给出
∣z1z4−z2z3∣2=4⋅4−0=16.
模为非负数,故
∣z1z4−z2z3∣=4.
复核
取 (z1,z2)=(2,0)、(z3,z4)=(0,2) 可直接达到 4,与恒等式结果一致。
方法总结
复向量正交并给定长度时,二阶行列式的模由“范数乘积减内积模平方”确定,这是实向量面积恒等式的复数对应形式。
为什么评为 F2(会透露解法方向)
已给两组平方模和及正交内积,识别复数拉格朗日恒等式后直接得到目标模平方16,也可展开核对恒等式。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:展开模平方与数量积
专题卡:求模或距离:把 写成 ,展开后合并