2000 AIME II 第 9 题

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9.

已知复数 zz 满足 z+1z=2cos⁡3∘z + \frac{1}{z} = 2\cos 3^\circ。求大于 z2000+1z2000z^{2000} + \frac{1}{z^{2000}} 的最小整数。

Given that zz is a complex number such that z+1z=2cos⁡3∘,z + \frac{1}{z} = 2\cos 3^\circ, find the least integer that is greater than z2000+1z2000.z^{2000} + \frac{1}{z^{2000}}.

答案:0
知识点:复数棣莫弗定理
难度评级:2330
小提示:

若 z+1z=2cos⁡θz + \frac{1}{z} = 2\cos\theta,则 z=cos⁡θ±isin⁡θz = \cos\theta \pm i\sin\theta,位于单位圆上。

If z+1z=2cos⁡θ,z + \frac{1}{z} = 2\cos\theta, then z=cos⁡θ±isin⁡θz = \cos\theta \pm i\sin\theta lies on the unit circle

大提示:

由棣莫弗定理,z2000+1z2000=2cos⁡6000∘z^{2000} + \frac{1}{z^{2000}} = 2\cos 6000^\circ;把 6000∘6000^\circ 对 360∘360^\circ 取余。

By de Moivre, z2000+1z2000=2cos⁡6000∘;z^{2000} + \frac{1}{z^{2000}} = 2\cos 6000^\circ; reduce 6000∘6000^\circ modulo 360∘360^\circ

解答:

由 z+1z=2cos⁡3∘z + \frac{1}{z} = 2\cos 3^\circ 得 z2−(2cos⁡3∘)z+1=0z^2 - (2\cos 3^\circ) z + 1 = 0,所以 z=cos⁡3∘±isin⁡3∘z = \cos 3^\circ \pm i \sin 3^\circ,在单位圆上。由棣莫弗定理,z2000+1z2000=2cos⁡(2000⋅3∘)=2cos⁡6000∘。 \begin{aligned} z^{2000} + \frac{1}{z^{2000}} &= 2\cos(2000 \cdot 3^\circ) \\ &= 2\cos 6000^\circ \end{aligned}\text{。}

因为 6000=16⋅360+2406000 = 16 \cdot 360 + 240,所以它等于 2cos⁡240∘=−12\cos 240^\circ = -1。大于 −1-1 的最小整数是 00。

From z+1z=2cos⁡3∘z + \frac{1}{z} = 2\cos 3^\circ we get z2−(2cos⁡3∘)z+1=0,z^2 - (2\cos 3^\circ) z + 1 = 0, so z=cos⁡3∘±isin⁡3∘,z = \cos 3^\circ \pm i \sin 3^\circ, a point on the unit circle. By de Moivre’s theorem, z2000+1z2000=2cos⁡(2000⋅3∘)=2cos⁡6000∘. \begin{aligned} z^{2000} + \frac{1}{z^{2000}} &= 2\cos(2000 \cdot 3^\circ) \\ &= 2\cos 6000^\circ. \end{aligned}

Since 6000=16⋅360+240,6000 = 16 \cdot 360 + 240, this equals 2cos⁡240∘=−1.2\cos 240^\circ = -1. The least integer greater than −1-1 is 0.0.

第 8 题#8
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