题目
5、下列数中,为实数的是( ) (A.)(1-i)³ (B.)cosi (C.)Lni (D.)e^3-(pi)/(2)i
5、下列数中,为实数的是( ) (
A.)(1-i)³ (
B.)cosi (
C.)Lni (
D.)$e^{3-\frac{\pi}{2}i}$
A.)(1-i)³ (
B.)cosi (
C.)Lni (
D.)$e^{3-\frac{\pi}{2}i}$
题目解答
答案
**答案:B**
**解析:**
- **选项A:** $(1-i)^3 = (1-i)(-2i) = 2-2i$,包含虚部,非实数。
- **选项B:** $\cos i = \frac{e + e^{-1}}{2}$,利用复数余弦公式,结果为实数。
- **选项C:** $\ln i = i\frac{\pi}{2}$,结果为纯虚数。
- **选项D:** $e^{3-\frac{\pi}{2}i} = -ie^3$,结果为纯虚数。
**答案:B**
解析
本题考查复数运算结果是否为实数的判断,涉及复数幂运算、三角函数、对数函数、指数函数的基本性质。解题核心在于:
- 掌握复数运算的展开方法,如二项式展开或极坐标形式;
- 熟悉复变函数的表达式,如$\cos i$的展开式;
- 识别结果的虚实部分,通过代数运算或公式直接判断。
关键点:
- 选项B利用复数余弦公式展开后,结果为实数;
- 其余选项通过计算可发现均含有虚部或为纯虚数。
选项A:$(1-i)^3$
展开计算
$(1-i)^3 = (1-i)(1-i)^2 = (1-i)(-2i) = -2i + 2i^2 = -2i - 2 = 2 - 2i$
结果含虚部$-2i$,非实数。
选项B:$\cos i$
复数余弦公式
$\cos z = \frac{e^{iz} + e^{-iz}}{2}$
代入$z = i$:
$\cos i = \frac{e^{i \cdot i} + e^{-i \cdot i}}{2} = \frac{e^{-1} + e^{1}}{2} = \frac{e + \frac{1}{e}}{2}$
结果为实数。
选项C:$\ln i$
复数对数形式
$i = e^{i\left(\frac{\pi}{2} + 2k\pi\right)} \quad (k \in \mathbb{Z})$
取主值$k=0$:
$\ln i = i\frac{\pi}{2}$
结果为纯虚数。
选项D:$e^{3-\frac{\pi}{2}i}$
指数拆分
$e^{3-\frac{\pi}{2}i} = e^3 \cdot e^{-\frac{\pi}{2}i} = e^3 \left( \cos\left(-\frac{\pi}{2}\right) + i\sin\left(-\frac{\pi}{2}\right) \right) = e^3 (0 - i) = -ie^3$
结果为纯虚数。