本题导读

本题主要考查复数的几何意义、模的代数计算以及等比中项的性质。解题的关键在于将复数用其模 和给定的辐角 表示出来,进而利用复数模的坐标公式将已知条件转化为关于 的一元方程进行求解。此外,本题也可以直接借助复平面的几何向量,利用余弦定理建立方程。

📌【题干】

Question

(2003年广东卷) 已知复数 的辐角为 ,且 是 和 的等比中项,求 .

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 设定复数的代数式:设 ()。根据复数的三角形式,可将 表示为 。

  2. 写出各模的代数式:代入特殊角数值,将 化为代数式。分别计算并用含 的式子表示出 和 。

  3. 建立等比方程:根据等比中项的性质,有 。

  4. 解方程求模长:将各模长的表达式代入方程,化简为关于 的代数方程,解出 即可。

✅【答案】

Success

✍【详细解析】

Abstract

方法一:代数法

设 ()。 因为复数 的辐角为 ,所以可将 表示为:

分别计算 和 的平方:

  1. 计算 :

  2. 计算 : 所以 。

因为 是 和 的等比中项,根据等比中项的性质:

将已求出的代数式代入上式中:

由于 ,两边同时平方:

展开左边与右边:

两边同时消去共同项 :

解这个关于 的一元二次方程:

因为 , 所以 (不合题意,舍去)。 故 。

方法二:几何法(利用余弦定理)

在复平面上,设复数 对应的点分别为 ,原点为 。 则 , , 。 已知 。

在 中,由余弦定理:

在 中,由余弦定理:

根据等比中项条件 ,即: 后续计算同方法一,解得 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:复数三角形式的代数展开,等比中项的代数式变形 ,复数模长在复平面下的三角形余弦定理代换。
  2. 核心方法:三角形式法(数形结合)。利用辐角建立关于模长单一变量的代数方程。
  3. 避坑指南:
    • 展开 时容易漏项或算错系数。可以用多项式乘法逐项对齐:。

    • 求解二次方程后,切记根据模长必须大于 0 的实际物理意义剔除负根。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 本题将“复数”与“等比数列”两个独立的知识板块通过“模长”这一标量桥梁进行跨板块交汇,是典型考查数形结合与方程思想的综合解答题。
  2. 结论推广: 若复数 的辐角为 ,且 是 和 的等比中项,利用几何余弦定理可直接写出通用方程结构:。当 时, ,方程退化为本题的形式。

🔗【关联脉络】

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