题目
复数 mathrm(Ln)(-3+4i) 的主值为().A. ln 5 - i arctan (4)/(3)B. ln 5 + ( pi - arctan (4)/(3) ) iC. ln 5 + ( pi + arctan (4)/(3) ) iD. ln 5 + ( 2pi - arctan (4)/(3) ) i
复数 $\mathrm{Ln}(-3+4i)$ 的主值为().
A. $\ln 5 - i \arctan \frac{4}{3}$
B. $\ln 5 + \left( \pi - \arctan \frac{4}{3} \right) i$
C. $\ln 5 + \left( \pi + \arctan \frac{4}{3} \right) i$
D. $\ln 5 + \left( 2\pi - \arctan \frac{4}{3} \right) i$
题目解答
答案
B. $\ln 5 + \left( \pi - \arctan \frac{4}{3} \right) i$
解析
考查要点:本题主要考查复数对数函数的主值计算,涉及复数的模、主幅角的确定,以及对数函数的表达式。
解题核心思路:
- 计算复数的模:利用模的公式 $|z| = \sqrt{a^2 + b^2}$,其中 $z = a + bi$。
- 确定主幅角:根据复数所在象限,结合反正切函数 $\arctan\left(\frac{b}{a}\right)$ 计算参考角,并调整到主值范围 $[0, 2\pi)$ 或 $(-\pi, \pi]$。
- 组合对数表达式:复数对数的主值为 $\ln|z| + i \cdot \text{主幅角}$。
破题关键点:
- 复数所在象限:$-3 + 4i$ 位于第二象限,主幅角需通过 $\pi - \arctan\left(\frac{4}{3}\right)$ 计算。
- 主幅角的范围:需确保结果符合主值定义(通常取 $[0, 2\pi)$ 或 $(-\pi, \pi]$)。
步骤1:计算模
复数 $z = -3 + 4i$ 的模为:
$|z| = \sqrt{(-3)^2 + 4^2} = \sqrt{9 + 16} = \sqrt{25} = 5$
步骤2:确定主幅角
- 计算参考角:
由 $\tan\theta = \frac{4}{-3} = -\frac{4}{3}$,得参考角 $\arctan\left(\frac{4}{3}\right)$。 - 调整到主值范围:
由于 $z$ 位于第二象限,主幅角为:
$\theta = \pi - \arctan\left(\frac{4}{3}\right)$
步骤3:组合对数表达式
复数对数的主值为:
$\text{Ln}(z) = \ln|z| + i\theta = \ln 5 + i\left(\pi - \arctan\left(\frac{4}{3}\right)\right)$
选项匹配:对应选项 B。