题目
若使z_0=1-i顺时针旋转(pi)/(3)的同时,模变为原来的2倍,则可以乘以以下( )。A. z=1-sqrt(3)iB. z=1+sqrt(3)iC. z=(sqrt(2)-sqrt(6)i)/(2)D. z=(sqrt(2)+sqrt(6)i)/(2)
若使$z_0=1-i$顺时针旋转$\frac{\pi}{3}$的同时,模变为原来的2倍,则可以乘以以下( )。
A. $z=1-\sqrt{3}i$
B. $z=1+\sqrt{3}i$
C. $z=\frac{\sqrt{2}-\sqrt{6}i}{2}$
D. $z=\frac{\sqrt{2}+\sqrt{6}i}{2}$
题目解答
答案
A. $z=1-\sqrt{3}i$
解析
考查要点:复数的旋转与模的缩放操作,极坐标形式的应用。
解题核心思路:
复数的旋转可以通过乘以一个复数实现,顺时针旋转角度θ对应乘以模为1、角度为-θ的复数。题目中还需将模变为原来的2倍,因此乘数的模应为2,角度为-π/3。通过极坐标形式计算即可确定正确选项。
破题关键点:
- 确定旋转方向与角度:顺时针旋转π/3对应角度变化为-π/3。
- 模的缩放:乘数的模需为2,以使原复数的模扩大2倍。
- 排除法验证选项:计算各选项的模和角度,匹配条件。
将 $z_0 = 1 - i$ 转化为极坐标形式:
- 模:$|z_0| = \sqrt{1^2 + (-1)^2} = \sqrt{2}$
- 角度:$\theta_0 = -\frac{\pi}{4}$(因为复数位于第四象限)
目标操作:
- 顺时针旋转π/3:角度变化为 $-\frac{\pi}{3}$,总角度变为 $\theta_0 - \frac{\pi}{3} = -\frac{7\pi}{12}$。
- 模变为原来的2倍:新模为 $2\sqrt{2}$。
乘数z的确定:
设乘数为 $z = r(\cos\phi + i\sin\phi)$,需满足:
- 模:$|z_0| \cdot |z| = 2\sqrt{2} \implies \sqrt{2} \cdot r = 2\sqrt{2} \implies r = 2$
- 角度:$\theta_0 + \phi = -\frac{7\pi}{12} \implies \phi = -\frac{7\pi}{12} - (-\frac{\pi}{4}) = -\frac{\pi}{3}$
因此,$z = 2\left(\cos\left(-\frac{\pi}{3}\right) + i\sin\left(-\frac{\pi}{3}\right)\right) = 1 - \sqrt{3}i$,对应选项A。
选项验证:
- A:模为2,角度-π/3,符合条件。
- B:模为2,角度π/3(逆时针旋转),错误。
- C/D:模为√2,不符合模缩放要求。