109_17A_q05
109 指考數學甲補考 第 5 題
📅 109 年 📝 指考數學甲補考 第 5 題 題型:多選 課綱:99課綱
下列選項中,試選出與 $\cos \frac{\pi}{7} + i \sin \frac{\pi}{7}$ 相乘之後會得到實數的選項。(註:$i = \sqrt{-1}$)
  1. $\cos \frac{\pi}{7} + i \sin \frac{\pi}{7}$
  2. $\cos \frac{\pi}{7} - i \sin \frac{\pi}{7}$
  3. $-\sin \frac{5\pi}{14} + i \cos \frac{5\pi}{14}$
  4. $\sin \frac{\pi}{7} + i \cos \frac{\pi}{7}$
  5. $\sin \frac{\pi}{7} - i \cos \frac{\pi}{7}$
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

(2)(3)(5)

詳解
令 $z = \cos \frac{\pi}{7} + i \sin \frac{\pi}{7} = e^{i\pi/7}$。欲使 $z \cdot w$ 為實數,則 $\arg(z) + \arg(w)$ 必須是 $\pi$ 的整數倍。 $\arg(z) = \frac{\pi}{7}$。 (1) $w = \cos \frac{\pi}{7} + i \sin \frac{\pi}{7} \implies \arg(w) = \frac{\pi}{7}$,$\arg(zw) = \frac{2\pi}{7}$(非實數)。 (2) $w = \cos \frac{\pi}{7} - i \sin \frac{\pi}{7} = e^{-i\pi/7} \implies \arg(w) = -\frac{\pi}{7}$,$\arg(zw) = 0$(實數)。 (3) $w = -\sin \frac{5\pi}{14} + i \cos \frac{5\pi}{14} = -\cos (\frac{\pi}{2} - \frac{5\pi}{14}) + i \sin (\frac{\pi}{2} - \frac{5\pi}{14}) = -\cos \frac{\pi}{7} + i \sin \frac{\pi}{7} = \cos \frac{6\pi}{7} + i \sin \frac{6\pi}{7}$。 $\arg(w) = \frac{6\pi}{7}$,$\arg(zw) = \frac{\pi}{7} + \frac{6\pi}{7} = \pi$(實數)。 (4) $w = \sin \frac{\pi}{7} + i \cos \frac{\pi}{7} = \cos (\frac{\pi}{2} - \frac{\pi}{7}) + i \sin (\frac{\pi}{2} - \frac{\pi}{7}) = \cos \frac{5\pi}{14} + i \sin \frac{5\pi}{14}$。 $\arg(w) = \frac{5\pi}{14}$,$\arg(zw) = \frac{2\pi}{14} + \frac{5\pi}{14} = \frac{7\pi}{14} = \frac{\pi}{2}$(虛數)。 (5) $w = \sin \frac{\pi}{7} - i \cos \frac{\pi}{7}$。由 (4) 知其為 $-i \cdot (\cos \frac{\pi}{7} + i \sin \frac{\pi}{7})$ 之共軛?不,$(4)$ 的共軛是 $\sin \frac{\pi}{7} - i \cos \frac{\pi}{7}$。其輻角為 $-\frac{5\pi}{14}$,$\arg(zw) = \frac{2\pi}{14} - \frac{5\pi}{14} = -\frac{3\pi}{14}$(非實數)。 故選 $(2)(3)$。

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。