试题与答案

设复数z=cosθ+isinθ(0<θ<π),ω=1-(.z)41+z4,并且|

题型:解答题

题目:

设复数z=cosθ+isinθ(0<θ<π),ω=
1-(
.
z
)
4
1+z4
,并且|ω|=
3
3
argω<
π
2
,求θ.

答案:

解法一ω=

1-[cos(-θ)+isin(-θ)]4
1+[cosθ+isinθ]4
=
1-cos(-4θ)-isin(-4θ)
1+cos4θ+isin4θ
=
2sin22θ+2isin2θcos2θ
2cos22θ+2isin2θcos2θ
=tg2θ(sin4θ+icos4θ).|ω|=|tg2θ|•|sin4θ+icos4θ|=|tg2θ|=
3
3
tg2θ=±
3
3

因0<θ<π,故有

(ⅰ)当tg2θ=

3
3
时,得θ=
π
12
θ=
12
,这时都有ω=
3
3
(cos
π
6
+isin
π
6
)

argω=

π
6
π
2
,适合题意.

(ⅱ)当tg2θ=-

3
3
时,得θ=
12
θ=
11π
12
,这时都有ω=
3
3
(cos
11π
6
+isin
11π
6
)

argω=

11π
6
π
2
,不适合题意,舍去.

综合(ⅰ)、(ⅱ)知θ=

π
12
θ=
12

解法二z4=cos4θ+isin4θ.

记φ=4θ,得(

.
z
)4=
.
(z4)
=cosϕ-isinϕ.ω=
1-cosϕ+isinϕ
1+cosϕ+isinϕ
.=
sinϕ
1+cosϕ
(sinϕ+icosϕ)
=tg
ϕ
2
(sinϕ+icosϕ)
.∵|ω|=
3
3
argω<
π
2

①②③

|tg
ϕ
2
|=
3
3
tg
ϕ
2
•sinϕ>0
tg
ϕ
2
•cosϕ≥0

当①成立时,②恒成立,所以θ应满足

(ⅰ)

0<θ<π
tg2θ=
3
3
cos4θ≥0
,或(ⅱ)
0<θ<π
tg2θ=-
3
3
cos4θ≤0

解(ⅰ)得θ=

π
12
θ=
12
.(ⅱ)无解.

综合(ⅰ)、(ⅱ)θ=

π
12
θ=
12

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