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112分科測驗數學甲考科試題-08


<多選>複數平面上,設 $\overline{z}$ 代表複數 z 的共軛複數,且 i = \(\sqrt{-1}\)。試選出正確的選項。
(1) 若 z = 2i ,則 \(z^3 = 4i\overline{z}\)
(2) 若非零複數 α 滿足 \(α^3 = 4i\overline{\alpha}\) ,則 \(|α| = 2\)
(3) 若非零複數 α 滿足 \(α^3 = 4i\overline{\alpha}\) 且令 β = iα ,則 β\(^3\) = 4i$\overline{\beta}$
(4) 滿足 \(z^3 = 4i\overline{z}\) 的所有非零複數 z 中,其主輻角的最小可能值為 \(\frac{\pi}{6}\)
(5) 恰有 3 個相異非零複數 z 滿足 \(z^3 = 4i\overline{z}\)

答案

選項(1):\(z = 2i\),\(z^3 = (2i)^3 = -8i\);\(4i\overline{z} = 4i(-2i) = 8\),\(-8i \neq 8\),錯誤。選項(2):
設\(\alpha = r(\cos\theta + i\sin\theta)\),代入\(\alpha^3 = 4i\overline{\alpha}\),取模得\(r^3 = 4r\)(\(r \neq 0\)),解得\(r = 2\),即\(|\alpha| = 2\),正確。選項(3):\(\beta = i\alpha\),則\(\beta^3 = (i\alpha)^3 = -i\alpha^3\)。由\(\alpha^3 = 4i\overline{\alpha}\),得\(\beta^3 = -i \cdot 4i\overline{\alpha} = 4\overline{\alpha}\)。又\(4i\overline{\beta} = 4i\overline{i\alpha} = 4\overline{\alpha}\),故\(\beta^3 = 4i\overline{\beta}\),正確。選項(4):
由\(\alpha^3 = 4i\overline{\alpha}\),\(|\alpha| = 2\),代入三角形式解得主輻角最小為\(\frac{\pi}{8}\)(非\(\frac{\pi}{6}\)),錯誤。選項(5):
方程\(z^3 = 4i\overline{z}\)兩邊乘z得\(z^4 = 16i\),16i的四次方根有4個,錯誤。
最終答案:\(\boxed{(2)(3)}\)


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