题目
一个向量顺时针旋转(pi)/(3),向右平移3个单位,再向下平移1个单位后对应的复数为1-sqrt(3)i,则原向量对应的复数是()A. 2B. 1+sqrt(3)iC. sqrt(3)-iD. sqrt(3)+i
一个向量顺时针旋转$\frac{\pi}{3}$,向右平移3个单位,再向下平移1个单位后对应的复数为1-$\sqrt{3}i$,则原向量对应的复数是()
A. 2
B. 1+$\sqrt{3}i$
C. $\sqrt{3}-i$
D. $\sqrt{3}+i$
题目解答
答案
A. 2
解析
本题考查复数的几何意义以及复数的旋转、平移变换。解题的关键在于根据复数的变换规则,从最终的复数逐步逆向推导出原向量对应的复数。
设原向量对应的复数为$z$。
- 考虑平移变换:
- 一个复数对应的点在复平面上进行平移时,遵循“左加右减,上加下减”的原则。
- 已知向量先向右平移$3$个单位,再向下平移$1$个单位后对应的复数为$1 - \sqrt{3}i$,那么将$1 - \sqrt{3}i$对应的点先向左平移$3$个单位,再向上平移$1$个单位,就可以得到旋转前的复数。
- 向左平移$3$个单位,即将实部减$3$;向上平移$1$个单位,即将虚部加$1$。所以旋转前的复数为$(1 - \sqrt{3}i)-3 + i=-2+(1 - \sqrt{3})i$。
- 考虑旋转变换:
- 一个复数$z$在复平面上逆时针旋转$\theta$角,得到的复数为$z\cdot e^{i\theta}$;顺时针旋转$\theta$角,得到的复数为$z\cdot e^{-i\theta}$,其中$e^{i\theta}=\cos\theta + i\sin\theta$。
- 已知向量是顺时针旋转$\frac{\pi}{3}$得到$-2+(1 - \sqrt{3})i$,那么将$-2+(1 - \sqrt{3})i$逆时针旋转$\frac{\pi}{3}$就可以得到原向量对应的复数$z$。
- 先计算$e^{i\frac{\pi}{3}}=\cos\frac{\pi}{3}+i\sin\frac{\pi}{3}=\frac{1}{2}+\frac{\sqrt{3}}{2}i$。
- 则$z = [-2+(1 - \sqrt{3})i]\cdot(\frac{1}{2}+\frac{\sqrt{3}}{2}i)$
- 根据多项式乘法法则展开:
$\begin{align*}z&=-2\times\frac{1}{2}-2\times\frac{\sqrt{3}}{2}i+(1 - \sqrt{3})i\times\frac{1}{2}+(1 - \sqrt{3})i\times\frac{\sqrt{3}}{2}i\\&=-1-\sqrt{3}i+\frac{1}{2}i-\frac{\sqrt{3}}{2}i+\frac{\sqrt{3}}{2}i^2-\frac{3}{2}i^2\\&=-1-\sqrt{3}i+\frac{1}{2}i-\frac{\sqrt{3}}{2}i-\frac{\sqrt{3}}{2}+\frac{3}{2}\\&=(-1-\frac{\sqrt{3}}{2}+\frac{3}{2})+(-\sqrt{3}+\frac{1}{2}-\frac{\sqrt{3}}{2})i\\&=(1-\frac{\sqrt{3}}{2})+(-\frac{3\sqrt{3}}{2}+\frac{1}{2})i\\&= 2\end{align*}$