1964 AMC 12 第 34 题

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34.

若 nn 是 44 的倍数,则和式

s=1+2i+3i2+⋯+(n+1)in, \begin{aligned} s&=1+2i+3i^2+\cdots\\ &\quad+(n+1)i^n \end{aligned}\text{,}

其中 i=−1i=\sqrt{-1},其值为:

If nn is a multiple of 4,4, the sum

s=1+2i+3i2+⋯+(n+1)in, \begin{aligned} s&=1+2i+3i^2+\cdots\\ &\quad+(n+1)i^n, \end{aligned}

where i=−1,i=\sqrt{-1}, equals:

1+i1+i

12(n+2)\dfrac12(n+2)

12(n+2−ni)\dfrac12(n+2-ni)

12[(n+1)(1−i)+2]\dfrac12\left[(n+1)(1-i)+2\right]

18(n2+8−4ni)\dfrac18(n^2+8-4ni)

答案:C
知识点:复数单位根求和
难度评级:1870
小提示:

按 ii 的每四个连续幂将各项分组

Group the terms in blocks of four powers of ii

大提示:

每个以系数 4j+14j+1 开始的完整组之和为 −2−2i-2-2i

Each complete block beginning with coefficient 4j+14j+1 sums to −2−2i-2-2i

解答:

写成 n=4mn=4m。对 j=0,…,m−1j=0,\ldots,m-1,指数从 4j4j 到 4j+34j+3 的四项之和为 (4j+1)+(4j+2)i−(4j+3)−(4j+4)i=−2−2i。 \begin{aligned} &(4j+1)+(4j+2)i\\ &\quad-(4j+3)-(4j+4)i\\ &=-2-2i \end{aligned}\text{。}最后一项为 4m+14m+1。因此 s=m(−2−2i)+(4m+1)=n+2−ni2。 \begin{aligned} s&=m(-2-2i)+(4m+1)\\ &=\frac{n+2-ni}{2} \end{aligned}\text{。}

因此,正确答案是 C。

Write n=4m.n=4m. For j=0,…,m−1,j=0,\ldots,m-1, the four terms with exponents 4j4j through 4j+34j+3 sum to (4j+1)+(4j+2)i−(4j+3)−(4j+4)i=−2−2i. \begin{aligned} &(4j+1)+(4j+2)i\\ &\quad-(4j+3)-(4j+4)i\\ &=-2-2i. \end{aligned} The final term is 4m+1.4m+1. Therefore s=m(−2−2i)+(4m+1)=n+2−ni2. \begin{aligned} s&=m(-2-2i)+(4m+1)\\ &=\frac{n+2-ni}{2}. \end{aligned}

Thus, the correct answer is C.

第 33 题#33
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