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一道关于复数的数学题

更新时间2020-01-20 05:55:21

((z-1)/z)的五次方=1,请证明它所有的根可以写成 1/2(1+icot(kπ/5)) k=1,2,3,4


( z - 1 )^5 = z^5


令 z = 1/2 + bi/2,则 (bi/2 - 1/2 )^5 = ( bi/2 + 1/2 )^5


( bi - 1 )^5 = ( bi + 1 )^5


-5(bi)^4 - 10(bi)^2 - 1 = 5(bi)^4 + 10(bi)^2 + 1

 

5(bi)^4 + 10(bi)^2 + 1 = 0


5b^4 - 10b^2 + 1 = 0;解得 b^2 = 1 + 2√5/5 ①,或 b^2 = 1 - 2√5/5  ②;


由①,b = √( 1 + 2√5/5 ) = cot(π/5)  或 b = -√( 1 + 2√5/5 ) = cot(4π/5) ;

 

由②,b = √( 1 - 2√5/5 ) = cot(2π/5)  或 b = -√( 1 - 2√5/5 ) = cot(3π/5) ;


方程的根可以写成 1/2(1+icot(kπ/5)) k=1,2,3,4 。证毕。

[(z-1)/z]^5=1

[(z-1)/z]^5=cos(2πk)+isin(2πk)

(z-1)/z=cos(0.4πk)+isin(0.4πk)

其中k=0,1,2,3,4。

z-1=[cos(0.4πk)+isin(0.4πk)]z

[1-cos(0.4πk)-isin(0.4πk)]z=1

2sin(0.2πk)[sin(0.2πk-icos(0.2πk)]z=1

∵(sinθ-icosθ)(sinθ+icosθ)=sin²θ+cos²θ

当sin(0.2πk)≠0时,k≠0。

z=[sin(0.2πk+icos(0.2πk)]/[2sin(0.2πk)]

∴z=0.5[1+icot(0.2πk)],k=1,2,3,4。


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