공통수학1복소수AI심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

제곱이 순허수인 z의 네제곱

문제

복소수 z=a+biz = a + bi (aa, bb00이 아닌 실수)에 대하여 z2z ^{2}이 순허수이고 z3z ^{3}의 실수부분이 16- 16일 때, z4z ^{4}의 값을 구하시오. (단, i=1\displaystyle i = \sqrt{- 1}) [4점]

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-64

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해설

z2=(a2b2)+2abiz ^{2} = ( a ^{2} - b ^{2} ) + 2 abi가 순허수이므로 a2b2=0a ^{2} - b ^{2} = 0 a0a \ne 0, b0b \ne 0이므로 2ab02 ab \ne 0이고 b2=a2b ^{2} = a ^{2} z3=z2z=2abi(a+bi)=2ab2+2a2biz ^{3} = z ^{2} \cdot z = 2 abi ( a + bi ) = - 2 ab ^{2} + 2 a ^{2} bi z3z ^{3}의 실수부분이 16- 16이므로 2ab2=2a3=16- 2 ab ^{2} = - 2 a ^{3} = - 16 a3=8a ^{3} = 8에서 a=2a = 2, b2=4b ^{2} = 4 따라서 z4=(z2)2=(2abi)2=4a2b2=4×4×4=64z ^{4} = \left( z ^{2} \right) ^{2} = ( 2 abi ) ^{2} = - 4 a ^{2} b ^{2} = - 4 \times 4 \times 4 = - 64

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