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101_02M_q10
101 學測數學 第 10 題
📅 101 年
📝 學測數學
第 10 題
題型:多選
課綱:99課綱
設 $O$ 為複數平面上的原點,並令點 $A$、$B$ 分別代表非零複數 $z$、$w$。若 $\angle AOB = 90^\circ$,則下列哪些選項必為負實數?
$\dfrac{z}{w}$
$zw$
$(zw)^2$
$\dfrac{z^2}{w^2}$
$(z \bar{w})^2$(其中 $\bar{w}$ 為 $w$ 的共軛複數)
複數幾何意義
輻角運算
純虛數平方
複數與應用
複數平面與應用
解題手法
公式代入
〔AI 推測〕
答案
$(4)(5)$
詳解
設 $z = r_1(\cos \theta + i \sin \theta) = r_1 e^{i\theta}$,其中 $r_1 > 0$。 因為 $\angle AOB = 90^\circ$,複數 $w$ 與 $z$ 的輻角相差 $\pm 90^\circ$,可設: $$w = r_2 e^{i(\theta \pm \frac{\pi}{2})}$$ 其中 $r_2 > 0$。 我們對各選項進行分析: 1. $\dfrac{z}{w} = \dfrac{r_1 e^{i\theta}}{r_2 e^{i(\theta \pm \frac{\pi}{2})}} = \dfrac{r_1}{r_2} e^{\mp i \frac{\pi}{2}} = \mp \dfrac{r_1}{r_2} i$,此為純虛數。 2. $zw = r_1 r_2 e^{i(2\theta \pm \frac{\pi}{2})}$,其實部與虛部取決於 $\theta$,不一定為實數。 3. $(zw)^2 = r_1^2 r_2^2 e^{i(4\theta \pm \pi)}$,亦取決於 $\theta$,不一定為負實數。 4. $\dfrac{z^2}{w^2} = \left(\dfrac{z}{w}\right)^2 = \left(\mp \dfrac{r_1}{r_2} i\right)^2 = -\dfrac{r_1^2}{r_2^2}$,因為 $r_1, r_2 > 0$,故此值必為負實數。故選 $(4)$。 5. 令 $\bar{w}$ 為 $w$ 的共軛複數,$\bar{w} = r_2 e^{-i(\theta \pm \frac{\pi}{2})}$。 $$z \bar{w} = r_1 e^{i\theta} \cdot r_2 e^{-i(\theta \pm \frac{\pi}{2})} = r_1 r_2 e^{\mp i \frac{\pi}{2}} = \mp r_1 r_2 i$$ 此值為純虛數,因此 $(z \bar{w})^2 = (\mp r_1 r_2 i)^2 = -r_1^2 r_2^2$,必為負實數。故選 $(5)$。
題目來源:
大學入學考試中心公開試題。
解析狀態:
本解析由 AI 輔助產出,未經人工審核,非官方詳解,僅供學習參考。如與官方公告不同,請以官方公告為準。