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108指考數學甲試題–C


<選填題>設\(z\)為複數。在複數平面上,一個正六邊形依順時針方向的連續三個頂點為\(z\)、\(0\)、\(z + 5 – 2\sqrt{3}i\)(其中\(i=\sqrt{-1}\)),則\(z\)的實部為 (化成最簡分數)。

答案

\( z \) 的實部為 \( \boxed{-\frac{7}{2}} \)。


解:設 \( z = x + yi \)(\( x,y \in \mathbb{R} \)),\( z \) 以原點為中心逆時針旋轉 \( 120^\circ \) 後得 \( z+5-2\sqrt{3}i \)。

由複數旋轉的幾何意義,旋轉 \( 120^\circ \) 對應乘 \( \cos120^\circ + i\sin120^\circ = -\frac{1}{2} + \frac{\sqrt{3}}{2}i \),故:
\[
z+5-2\sqrt{3}i = z \cdot \left(-\frac{1}{2} + \frac{\sqrt{3}}{2}i\right)
\]

代入 \( z = x + yi \),展開並比較實部、虛部:
\[
x+5 + (y-2\sqrt{3})i = (x + yi)\left(-\frac{1}{2} + \frac{\sqrt{3}}{2}i\right) = -\frac{1}{2}x - \frac{\sqrt{3}}{2}y + \left(\frac{\sqrt{3}}{2}x - \frac{1}{2}y\right)i
\]

得方程組:
\[
\begin{cases}
x+5 = -\frac{1}{2}x - \frac{\sqrt{3}}{2}y \\
y-2\sqrt{3} = \frac{\sqrt{3}}{2}x - \frac{1}{2}y
\end{cases}
\implies
\begin{cases}
3x + \sqrt{3}y = -10 \\
\sqrt{3}x - 3y = -4\sqrt{3}
\end{cases}
\]

解得 \( x = -\frac{7}{2} \),故 \( z \) 的實部為 \( \boxed{-\frac{7}{2}} \)。


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