题目
简答题(共20题,100.0分)7.(5.0分)计算sqrt(1+i)。
简答题(共20题,100.0分)
7.(5.0分)计算$\sqrt{1+i}$。
题目解答
答案
设 $ z = \sqrt{1+i} $,则 $ z^2 = 1+i $。令 $ z = a + bi $(其中 $ a, b $ 为实数),代入得:
\[
(a + bi)^2 = a^2 - b^2 + 2abi = 1 + i
\]
比较实部和虚部,得方程组:
\[
\begin{cases}
a^2 - b^2 = 1 \\
2ab = 1
\end{cases}
\]
由第二个方程解得 $ b = \frac{1}{2a} $,代入第一个方程:
\[
a^2 - \left( \frac{1}{2a} \right)^2 = 1 \implies a^2 - \frac{1}{4a^2} = 1 \implies 4a^4 - 1 = 4a^2 \implies 4a^4 - 4a^2 - 1 = 0
\]
令 $ u = a^2 $,则 $ 4u^2 - 4u - 1 = 0 $。解得:
\[
u = \frac{4 \pm \sqrt{16 + 16}}{8} = \frac{4 \pm 4\sqrt{2}}{8} = \frac{1 \pm \sqrt{2}}{2}
\]
由于 $ u = a^2 \geq 0 $,故 $ u = \frac{1 + \sqrt{2}}{2} $,即:
\[
a^2 = \frac{1 + \sqrt{2}}{2} \implies a = \pm \sqrt{\frac{1 + \sqrt{2}}{2}} = \pm \frac{\sqrt{2 + 2\sqrt{2}}}{2}
\]
对应 $ b = \frac{1}{2a} $,当 $ a = \frac{\sqrt{2 + 2\sqrt{2}}}{2} $ 时,$ b = \frac{1}{\sqrt{2 + 2\sqrt{2}}} = \frac{\sqrt{2 - 2\sqrt{2}}}{2} $(注意 $ 2 - 2\sqrt{2} < 0 $,应为 $ b = \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2 + 2\sqrt{2}}} $)。
但更简洁地,可表示为:
\[
a = \pm \sqrt{\frac{1 + \sqrt{2}}{2}}, \quad b = \pm \sqrt{\frac{-1 + \sqrt{2}}{2}}
\]
其中 $ a $ 和 $ b $ 同号。因此,$ \sqrt{1+i} $ 的两个解为:
\[
z = \pm \left( \sqrt{\frac{1 + \sqrt{2}}{2}} + i \sqrt{\frac{-1 + \sqrt{2}}{2}} \right)
\]
或写成:
\[
z = \pm \left( \frac{\sqrt{2 + 2\sqrt{2}}}{2} + i \frac{\sqrt{2 - 2\sqrt{2}}}{2} \right)
\]
(注意 $ \sqrt{2 - 2\sqrt{2}} $ 应为 $ i\sqrt{2\sqrt{2} - 2} $,此处需调整符号。)
最终结果为:
\[
\boxed{\pm \left( \sqrt{\frac{1 + \sqrt{2}}{2}} + i \sqrt{\frac{\sqrt{2} - 1}{2}} \right)}
\]
或
\[
\boxed{\pm \left( \frac{\sqrt{2 + 2\sqrt{2}}}{2} + i \frac{\sqrt{2\sqrt{2} - 2}}{2} \right)}
\]