题目
15.若(1+i))^n=((1-i))^n,试求n的值.
15.若
,试求n的值.
题目解答
答案
1.根据虚数公式:
,推出
,

;
2.根据指数的性质,当指数为偶数时,幂的结果就是正数。
对
只要
,等式就恒成立,
∴只要
是偶数,等式就恒成立。
∴答案为n=4k,
。
解析
考查要点:本题主要考查复数的幂运算性质,特别是涉及虚数单位$i$的周期性,以及复数相等的条件。
解题核心思路:
- 复数相等的条件:两个复数相等当且仅当它们的模相等且辐角之差为$2\pi$的整数倍。
- 代数变形:将等式两边转化为相同底数的形式,利用$i$的周期性($i^4=1$)求解。
- 极坐标法:通过模和辐角直接分析复数的幂运算。
破题关键点:
- 将$\frac{1+i}{1-i}$化简为$i$,从而将原方程转化为$i^n=1$,利用$i$的周期性直接求解。
步骤1:化简等式
将原方程两边同时除以$(1-i)^n$,得:
$\left( \frac{1+i}{1-i} \right)^n = 1.$
步骤2:计算分数$\frac{1+i}{1-i}$
分子分母同乘以$(1+i)$,得:
$\frac{1+i}{1-i} = \frac{(1+i)^2}{(1-i)(1+i)} = \frac{1+2i+i^2}{1-i^2} = \frac{2i}{2} = i.$
步骤3:代入化简后的结果
原方程变为:
$i^n = 1.$
步骤4:利用$i$的周期性
由于$i^4=1$,当且仅当$n$是4的倍数时,$i^n=1$。因此,$n=4k$($k \in \mathbb{Z}$)。