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(三) 重点讲解
例1 设 n 为不超过1999的正整数,若有一个角θ,满足(sinθ+ icosθ)n = sinθ+
icosθ,则这种 n 的总个数为( )
A、1999 B、500 C、499 D、1998
解:因sinθ+ icosθ不是复数的三角式,故不能直接应用棣英佛定理,为了使用棣英佛定理,应把
sinθ+ icosθ化成三角式。
由sinθ+ icosθ=cos( -θ)+isin( -θ)
及(sinθ+ icosθ)n = sinnθ+ icosnθ
得[cos( -θ)+isim( -θ)]n
= sinnθ+icosnθ
即
于是,问题转化为,在不超过1999的正整数中,有多少个n值能使(*)式成立。
由三角知识有 n=1时,(*)式成立;再考虑到诱导公式,知 n=5,9,13……时,(*)式也成立。
由等差数列的知识有
1+(n-1)·4≤1999 即n≤499.5 +1
故 n 的总个数为500,选B。
例2 设复数z = (sint - csct) + (sint + csct)i,当t在实数范围内变化时,复数 z 在复平面内对应点的轨迹为(
)

解:为得到复数 z 在复平面内对应点的轨迹,可先求出复数 z 的实部与虚部的关系,即寻求轨迹的方程。
设 z = x+yi,(x, y∈R) 则有
x = sint - csct = sint-
y = sint + csct = sint+
消去sint,得y2 - x2 = 4
如果到此而选 A,则尚为时过早。
在解析几何中,把参数方程化为直角坐标方程时,要注意方程的等价性。
当sint >0时, y = sint +
≥2
而由0 < sint≤1知,x = sint -
≤0
当sint<0 时, y = sint + ≤-2
而由0<sint≤1知 x = sint - ≥0
故应该选D。
复数与解析几何有着极为密切的联系,作为巩固练习,请完成下面一题:
复平面内满足z·z + z + z
=3 的复数 z 的对应点所组成的曲线是 C1,由线 C2 与 C1 关于直线
x - y = 0 对称,若 u = x + yi (x, y∈R)的对应点在曲线C2上,则
的最小值等于_______ 。
答案为 -5。
例3 已知 z 是虚数,z2+2z 是实数,且 ,
则 z =________ 。
解:本题常规的解法有两种。
方法一:选择代数形式,把问题化归为待定复数的实,
虚部。
令 z = x + yi(x,y∈R,y≠0)
则 z2+2z = (x+yi)2+2(x-yi)
=(x2-y2+2x)+2y(1-x)i
∵z2+2z∈R ∴2y ( 1 - x ) = 0
又 y≠0
∴x = 1 即 z = 1 + yi
又由
及 3 - z = 2 - yi 知
∴y = - 2 从而z = 1 - 2i
方法二:着眼于整体,运用三角形式,先求出3-z,再求z。 
我们看到:方法一是从条件 z 是虚数出发的,方法二是从条件arg ( 3 - z) =
出发的,过程都不那么简单,若从条件 z2+2z 是实数出发,将会怎样?
∵ z2+2z 是实数
∴ z2+2z = 
即z2+2z = +2z
有(z - z )( z + z
) = 2(z - z)
∵ z 是虚数 ∴z ≠ z 即 z
- z ≠0
∴ z + z = 2
故可设 z = 1 + yi,于是由
arg (3 - z)= arg (2 - yi) =
得 y = -2
于是 z = 1 - 2i
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例4 (1)已知虚数z满足:z3= 8,求z2 + 2z +3的值。
(2)复数z的一个四次方根为 4 + 5i,求它的另外三个四次方根
(3)已知复数
求
。
解:(1)从整体思想出发,即可得用ω(1的立方虚根)的性质进行运算。
设z = 2ω
则 z2 + 2z + 3 = 4ω2
+ 4ω + 3 = 4(ω2 + ω + 1)-1= -1
此题还可以由 z3 - 8 = (z-2)(z2
+ 2z + 4) = 0
∵ z 是虚数 ∴z - 2≠0
∴ z2 + 2z +4 = 0 故 z2 +2z+3 = -1
(2)由复数开方的几何意义,知 z 的四次方根在此原点为圆心,半径为
的圆上均匀分布,且依次夹角为90o,所以 z 的另外三个四次方根可由 4+5i 旋转而得,分别为:(4
+5i)·i, (4 +5i)·i2, (4 +5i)·i3 即 -5+4i,
-4-5i, 5-4i
该题与1998年高考复数试题类似。
(3)求复数的辐角主值一般是把该复数化为三角式求解,但结论关心的是辐角的主值,我们可先得到一个辐角再转化为主值区间内,一种做法是:
由题意得,|z1|=|z2|
由复数相除等于模相除,辐角相减,有

读者可能已看到了运算不简单,若考虑 z1+z2 的几何意义又会怎样?由|z1|+|z2|及平行四边形的运算法则知由 z1,z2 所对应的向量组成一个菱形,再由菱形的对角线平分对角的性质,可轻而易举地得到 arg
(z1 + z2) =
,这就是数形结合的威力所在。
例5 设方程 3x2 - 6(m - 1 )x + m2 + 1 = 0的二根的模的和为2,求实数 m 的值。
分析:实系数一元二次议程一般需要研究有实根,虚根两种情况。
解:(1)当△36(m-1)2-12(m2+1)≥0时,设方程有二实根
x1,x2,由韦达定理有
x1·x2 =
>0
则x1,x2同号,进而|x1|+|x2|=|x1+x2|
由韦达定理有|x1|+|x2|= 2|m - 1| = 2,则m = 0 或 m
= 2
代入 △≥0 知 m = 2 舍去。因此,m = 0
(2)当△=36(m-1)2-12(m2+1)<0 时,方程有二虚根x1,x2且x1,x2是互为共轭复数,则
|x1|2 = |x2|2 = x1·x2,
=1
因而 m =±
,代入△<0,可知m = -
应舍去,
因此m =
由(1)、(2)知,所求 m 为 m=0 或 m=
例6 设 z1 = 1 - cosθ+ isinθ,z2 = a2
+ ai (a∈R),若z1·z2 为纯虚数,问在(0,2π)内是否存在θ使(z1-z2)2 为实数?
分析:存在性问题处理的一般方法是首先假设结论成立,再进行推理,若无矛盾,则结论成立,否则结论不成立。
解:假设满足条件的θ存在。
∵ z1z2=(1-cosθ+isinθ)(a2+ai)
=[a2(1-cosθ)-asinθ]+[a2sinθ+a(1-cosθ]i
是纯虚数
∴ ∴
a≠0
又,0<θ<2∏, 则 cosθ≠1
∴ 
要使(z1z2)2∈R,则 z1z2 为实数或 z1z2 为纯虚数,而
z1-z2=(1-cosθ-a2)+(sinθ-a)i
∴ sinθ-a=0 或 1-cosθ-a2=0
由
得
∴θ=
由 得
也有θ=
由以上可知,在(0,2π)内,存在θ= 使 (z1z2)2 为实数。
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