求高一一道复数的数学题的解答

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/10 10:44:20
已知k属于R,复数z=cosθ+isinθ.
(1)当k和θ分别为何值时,复数z^3+kz^(-3)是纯虚数
(2)当θ变化时,求出|z^3+kz^(-3)|的最大值和最小值

z^3+kz^(-3)
=cos3θ+isin3θ+kcos3θ-iksin3θ
=(k+1)cos3θ+i(1-k)sin3θ
当k=-1或θ=(mπ/3)+(π/6)时(m为整数)是纯虚数。

设x=(k+1)cos3θ,y=(1-k)sin3θ即
x/(k+1)=cos3θ,y/(1-k)sin3θ.两式平方相加得:
x²/(1+k)²+y²/(1-k)²=1。
k=0时,有x²+y²=1,值为1;
k<0时,是复平面上焦点在y轴上的椭圆,最大值1-k,最小值1+k;
k>0时,是复平面上焦点在x轴上的椭圆,最大值1+k,最小值1-k。

(1) z^3=cos3θ+isin3θ, z^(-3)=cos(-3θ)+isin(-3θ)=cos3θ-isin3θ
z^3+kz^(-3)是纯虚数 => (1+k)cos3θ=0, (1-k)sin3θ≠0
所以k=-1,θ≠n/3π或者θ=n/3π+1/6π, k≠1

(2) |z^3+kz^(-3)|=根号((1+k)^2cos^2 3θ+(1-k)^2sin^2 3θ)
=根号((1-k)^2+4kcos^2 3θ)=根号(k^2+1+2kcos6θ)
所以当k>=1时,最大值为k+1,最小值为k-1
0<=k<1时,最大值为k+1,最小值为0
-1<=k<0时,最大值为1-k,最小值为0
k<-1时,最大值为1-k,最小值为-k-1

对于z,把它化成z=e^i,就简单了
z^3+kz^(-3)=e^3i+e^(-3i)=cos3θ+isin3θ+k[cos(-3θ)+isin(-3θ)]
=(k+1)cos3θ-i(k-1)sin3θ
当k=-1时,是纯虚数
第二小题你自己都可以解出来了吧
过程多了点,我就不说了
记得给分哦!

对于z,把它化成z=e^i,就简单了
z^3+kz^(-3)=e^3i+e^(-3i)