Algebra · real student question

設 z 為複數,且 (z − 1) 的共軛複數乘以 (4 + 8i) 等於 2,求 z 的絕對值平方之值。

Question

zz 為複數,滿足

(z1)(4+8i)=2.\overline{(z-1)}\,(4+8i)=2.

z2|z|^2 的值。

Step-by-step solution

  1. 先想清楚為什麼不能只用絕對值抄捷徑。 兩邊取絕對值得 z14+8i=2|z-1|\cdot|4+8i|=2,即 z1=280|z-1|=\tfrac{2}{\sqrt{80}}。那是 zz11 的距離,不是 z|z|,並不能決定 z2|z|^2。我們必須真的把 zz 本身解出來。

  2. 把共軛項孤立出來並做分母有理化。 兩邊同除以 4+8i=4(1+2i)4+8i=4(1+2i),再乘上分母的共軛:

    (z1)=24(1+2i)=12(1+2i)12i12i=12i2(1+4)=12i10.\overline{(z-1)}=\frac{2}{4(1+2i)}=\frac{1}{2(1+2i)}\cdot\frac{1-2i}{1-2i}=\frac{1-2i}{2(1+4)}=\frac{1-2i}{10}.

  3. 兩邊取共軛,把上面那一橫去掉。 取共軛是自身的反運算,w=w\overline{\overline{w}}=w,所以

    z1=(12i10)=1+2i10=110+15i.z-1=\overline{\left(\frac{1-2i}{10}\right)}=\frac{1+2i}{10}=\frac{1}{10}+\frac{1}{5}i.

  4. 解出 zz 兩邊加 11

    z=1+110+15i=1110+15i.z=1+\frac{1}{10}+\frac{1}{5}i=\frac{11}{10}+\frac{1}{5}i.

  5. 套用 z2=a2+b2|z|^2=a^2+b^2 其中 a=1110a=\tfrac{11}{10}b=15b=\tfrac15

    z2=121100+125=121100+4100=125100=54.|z|^2=\frac{121}{100}+\frac{1}{25}=\frac{121}{100}+\frac{4}{100}=\frac{125}{100}=\frac54.

    驗算:(z1)(4+8i)=(12i10)(4+8i)=4+8i8i+1610=2\overline{(z-1)}(4+8i)=\left(\tfrac{1-2i}{10}\right)(4+8i)=\tfrac{4+8i-8i+16}{10}=2,與題目相符。

Answer

54\frac{5}{4}

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