2023 AMC 12B 第 12 题

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12.

对于复数 u=a+biu=a+bi 和 v=c+div=c+di,定义二元运算 ⊗\otimes 为

u⊗v=ac+bdi。 u\otimes v=ac+bdi\text{。}

设 zz 是一个复数,满足 z⊗z=z2+40z\otimes z=z^2+40。∣z∣|z| 是多少?

For complex numbers u=a+biu=a+bi and v=c+di,v=c+di, define the binary operation ⊗\otimes by

u⊗v=ac+bdi. u\otimes v=ac+bdi.

Suppose zz is a complex number such that z⊗z=z2+40.z\otimes z=z^2+40. What is ∣z∣?|z|?

22

55

5\sqrt{5}

10\sqrt{10}

525\sqrt{2}

答案:E
知识点:自定义运算复数方程组
难度评级:1630
小提示:

写 z=a+biz=a+bi;则 z⊗z=a2+b2iz\otimes z=a^2+b^2 i 而 z2=a2−b2+2abiz^2=a^2-b^2+2abi。

Write z=a+bi;z=a+bi; then z⊗z=a2+b2iz\otimes z=a^2+b^2 i while z2=a2−b2+2abiz^2=a^2-b^2+2abi

大提示:

比较 z⊗z=z2+40z\otimes z=z^2+40 的实部和虚部,然后计算 a2+b2a^2+b^2。

Match real and imaginary parts of z⊗z=z2+40,z\otimes z=z^2+40, then compute a2+b2a^2+b^2

解答:

令 z=a+biz=a+bi,则 z⊗z=a2+b2iz\otimes z=a^2+b^2 i,且 z2+40=(a2−b2+40)+2abiz^2+40=(a^2-b^2+40)+2abi。比较实部得 a2=a2−b2+40a^2=a^2-b^2+40,所以 b2=40b^2=40。比较虚部得 b2=2abb^2=2ab,所以 b=2ab=2a,a2=b24=10a^2=\tfrac{b^2}{4}=10。因此 ∣z∣2=a2+b2=50|z|^2=a^2+b^2=50,所以 ∣z∣=52|z|=5\sqrt{2}。

因此,正确答案是 E。

With z=a+bi,z=a+bi, we have z⊗z=a2+b2iz\otimes z=a^2+b^2 i and z2+40=(a2−b2+40)+2abi.z^2+40=(a^2-b^2+40)+2abi. The real parts give a2=a2−b2+40,a^2=a^2-b^2+40, so b2=40.b^2=40. The imaginary parts give b2=2ab,b^2=2ab, so b=2ab=2a and a2=b24=10.a^2=\tfrac{b^2}{4}=10. Then ∣z∣2=a2+b2=50,|z|^2=a^2+b^2=50, so ∣z∣=52.|z|=5\sqrt{2}.

Thus, the correct answer is E.

第 11 题#11
完整试卷

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