题目
z^2-4iz-(4-9i)=0的根为_____。
$$z^2-4iz-(4-9i)=0$$的根为_____。
题目解答
答案
$$z= \frac{3\sqrt{2}}{2}+(2-\frac{3\sqrt{2}}{2})i$$或$$z= -\frac{3\sqrt{2}}{2}+(2+\frac{3\sqrt{2}}{2})i$$
解析
考查要点:本题主要考查复数二次方程的解法,涉及复数的运算、判别式的计算以及复数开平方的方法。
解题核心思路:
- 应用求根公式:将方程整理为标准形式$az^2 + bz + c = 0$,直接代入求根公式$z = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}$。
- 计算判别式:注意复数运算的规则,特别是$i^2 = -1$。
- 复数开平方:通过设$\sqrt{ki} = x + yi$,解方程组求出平方根。
破题关键点:
- 正确计算判别式$b^2 - 4ac$,注意符号和复数运算。
- 复数开平方时,通过代数方法分解实部和虚部分别求解。
方程形式:$z^2 - 4iz - (4 - 9i) = 0$,对应$a = 1$,$b = -4i$,$c = -(4 - 9i)$。
步骤1:计算判别式
判别式$D = b^2 - 4ac$:
$\begin{aligned}b^2 &= (-4i)^2 = 16i^2 = -16, \\4ac &= 4 \cdot 1 \cdot (-(4 - 9i)) = -16 + 36i, \\D &= -16 - (-16 + 36i) = -36i.\end{aligned}$
步骤2:求$\sqrt{-36i}$
设$\sqrt{-36i} = x + yi$,则:
$(x + yi)^2 = x^2 - y^2 + 2xyi = -36i.$
解得:
- 实部$x^2 - y^2 = 0$,得$x = \pm y$;
- 虚部$2xy = -36$,代入$x = -y$得$2(-y^2) = -36$,解得$y = \pm 3\sqrt{2}$。
因此,$\sqrt{-36i} = 3\sqrt{2} - 3\sqrt{2}i$或$-3\sqrt{2} + 3\sqrt{2}i$。
步骤3:代入求根公式
$z = \frac{4i \pm (3\sqrt{2} - 3\sqrt{2}i)}{2}.$
分两种情况:
- 加号:
$z = \frac{4i + 3\sqrt{2} - 3\sqrt{2}i}{2} = \frac{3\sqrt{2}}{2} + \left(2 - \frac{3\sqrt{2}}{2}\right)i.$ - 减号:
$z = \frac{4i - 3\sqrt{2} + 3\sqrt{2}i}{2} = -\frac{3\sqrt{2}}{2} + \left(2 + \frac{3\sqrt{2}}{2}\right)i.$