题目
十一、设复数z=a+ib是实系数方程a_(0)z^n+a_(1)z^n-1+...+a_(n-1)z+a_(n)=0的根,证明:overline(z)=a-ib也是方程的根。
十一、设复数z=a+ib是实系数方程$a_{0}z^{n}+a_{1}z^{n-1}+\cdots+a_{n-1}z+a_{n}=0$的根,证明:$\overline{z}=a-ib$也是方程的根。
题目解答
答案
设复数 $ z = a + ib $ 是实系数方程 $ a_0 z^n + a_1 z^{n-1} + \cdots + a_{n-1} z + a_n = 0 $ 的根,其中 $ a_i $($ i = 0, 1, \ldots, n $)均为实数。
对等式两边取共轭,利用复共轭性质(实数共轭不变,和与积的共轭等于共轭的和与积),得:
\[
\overline{a_0 z^n + a_1 z^{n-1} + \cdots + a_{n-1} z + a_n} = \overline{0}
\]
即:
\[
a_0 \overline{z^n} + a_1 \overline{z^{n-1}} + \cdots + a_{n-1} \overline{z} + a_n = 0
\]
由 $ \overline{z^k} = \overline{z}^k $,上式化简为:
\[
a_0 (\overline{z})^n + a_1 (\overline{z})^{n-1} + \cdots + a_{n-1} \overline{z} + a_n = 0
\]
表明 $ \overline{z} = a - ib $ 也是方程的根。
**结论:**
若 $ z = a + ib $ 是实系数方程的根,则其共轭 $ \overline{z} = a - ib $ 也是方程的根。
\[
\boxed{\text{若 } z = a + ib \text{ 是根,则 } \overline{z} = a - ib \text{ 也是根。}}
\]
解析
考查要点:本题主要考查复数共轭的性质及其在实系数多项式方程中的应用。
解题核心思路:利用复数共轭运算的线性性、乘积性以及实系数的特性,对方程两边取共轭后进行变形,从而证明共轭复数也是方程的根。
破题关键点:
- 复数共轭的运算规则:实数共轭不变,和与积的共轭等于共轭的和与积。
- 幂的共轭性质:$\overline{z^k} = (\overline{z})^k$。
- 方程两边取共轭后等价变形,最终得到以$\overline{z}$为变量的方程。
已知复数$z = a + ib$是实系数方程
$a_0 z^n + a_1 z^{n-1} + \cdots + a_{n-1} z + a_n = 0$
的根,其中$a_i$($i = 0, 1, \ldots, n$)均为实数。
步骤1:对方程两边取共轭
由于等式成立,两边取共轭后仍成立:
$\overline{a_0 z^n + a_1 z^{n-1} + \cdots + a_{n-1} z + a_n} = \overline{0}.$
步骤2:利用共轭运算的线性性
实系数$a_i$的共轭仍为$a_i$,且共轭运算对和与积适用,因此左边可展开为:
$a_0 \overline{z^n} + a_1 \overline{z^{n-1}} + \cdots + a_{n-1} \overline{z} + a_n = 0.$
步骤3:应用幂的共轭性质
根据$\overline{z^k} = (\overline{z})^k$,将每一项化简:
$a_0 (\overline{z})^n + a_1 (\overline{z})^{n-1} + \cdots + a_{n-1} \overline{z} + a_n = 0.$
结论:
上式表明,将$\overline{z} = a - ib$代入原方程后等式成立,因此$\overline{z}$也是方程的根。