题目
对于复数z,z^2=|z|^2的充要条件是().A. z的实部为零B. z的虚部为零C. z=0D. 实部虚部皆不为零
对于复数z,$z^{2}=|z|^{2}$的充要条件是().
A. z的实部为零
B. z的虚部为零
C. z=0
D. 实部虚部皆不为零
题目解答
答案
B. z的虚部为零
解析
本题考查复数的运算、复数的模以及充要条件的判断。解题思路是先设出复数$z$的一般形式,然后分别计算$z^2$与$\vert z\vert^2$,再根据$z^{2}=|z|^{2}$建立等式,最后分析等式成立的条件。
设$z = a + bi$,其中$a,b\in R$。
- 计算$z^2$:
根据完全平方公式$(m+n)^2 = m^2 + 2mn + n^2$,可得$z^2=(a + bi)^2=a^2 + 2abi + b^2i^2$。
因为$i^2 = -1$,所以$z^2=a^2 - b^2 + 2abi$。 - 计算$\vert z\vert^2$:
根据复数的模的计算公式$\vert z\vert=\sqrt{a^2 + b^2}$,可得$\vert z\vert^2 = (\sqrt{a^2 + b^2})^2=a^2 + b^2$。 - 由$z^{2}=|z|^{2}$建立等式:
即$a^2 - b^2 + 2abi = a^2 + b^2$。
根据复数相等的充要条件:两个复数相等当且仅当它们的实部和虚部分别相等,则可得$\begin{cases}a^2 - b^2 = a^2 + b^2\\2ab = 0\end{cases}$。- 解第一个方程$a^2 - b^2 = a^2 + b^2$:
移项可得$a^2 - a^2 - b^2 - b^2 = 0$,即$-2b^2 = 0$,两边同时除以$-2$得$b^2 = 0$,解得$b = 0$。 - 第二个方程$2ab = 0$,当$b = 0$时,该方程恒成立。
- 解第一个方程$a^2 - b^2 = a^2 + b^2$:
所以$z^{2}=|z|^{2}$的充要条件是$z$的虚部为零。