题目
若 ((1+i))^n=((1-i))^n, 试求n的值.

题目解答
答案
解:
∵
,
∵

∴原式可转化为
,
故只要
是偶数,等式就恒成立。
∴答案为
。
解析
考查要点:本题主要考查复数的幂运算性质,特别是复数的极坐标形式(模和辐角)在解方程中的应用。
解题核心思路:
将复数$(1+i)$和$(1-i)$转换为极坐标形式,利用模相等和辐角相差$2\pi$的整数倍的条件,建立方程求解$n$。
破题关键点:
- 极坐标转换:计算$(1+i)$和$(1-i)$的模和辐角。
- 等式条件:复数相等的充要条件是模相等且辐角之差为$2\pi$的整数倍。
- 方程求解:通过辐角关系推导$n$的取值规律。
步骤1:将复数转换为极坐标形式
- $(1+i)$的模为$\sqrt{1^2 + 1^2} = \sqrt{2}$,辐角为$\frac{\pi}{4}$。
- $(1-i)$的模为$\sqrt{1^2 + (-1)^2} = \sqrt{2}$,辐角为$-\frac{\pi}{4}$。
步骤2:写出幂运算的极坐标形式
- $(1+i)^n$的模为$(\sqrt{2})^n$,辐角为$n \cdot \frac{\pi}{4}$。
- $(1-i)^n$的模为$(\sqrt{2})^n$,辐角为$n \cdot \left(-\frac{\pi}{4}\right)$。
步骤3:建立等式条件
根据题意$(1+i)^n = (1-i)^n$,需满足:
- 模相等:$(\sqrt{2})^n = (\sqrt{2})^n$(恒成立)。
- 辐角相等:$n \cdot \frac{\pi}{4} = n \cdot \left(-\frac{\pi}{4}\right) + 2k\pi$($k$为整数)。
步骤4:解辐角方程
整理方程:
$n \cdot \frac{\pi}{4} + n \cdot \frac{\pi}{4} = 2k\pi \implies \frac{n\pi}{2} = 2k\pi \implies n = 4k.$
结论:$n$为4的整数倍,即$n = 4k$($k \in \mathbb{Z}$)。