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数学
题目

解方程 https:/img.zuoyebang.cc/zyb_7e8f43fce8d9495be1e56a8b33129708.jpg+(e)^2=0.

题目解答

答案

解析

考查要点:本题主要考查复数域中指数方程的解法,涉及欧拉公式的应用及复数指数函数的周期性。

解题核心思路:将方程转化为求复数指数等于实数-1的形式,利用欧拉公式结合复数的三角表示,分析实部与虚部分别满足的条件,最终结合周期性得到通解。

破题关键点:

  1. 分离变量:将方程变形为$e^z = -1$。
  2. 复数指数形式:设$z = x + yi$,利用$e^z = e^x (\cos y + i \sin y)$展开。
  3. 实部与虚部分析:通过虚部为0确定$y$的可能取值,再结合实部等于-1求解$x$。
  4. 周期性考虑:复数指数函数的周期为$2\pi i$,需引入整数参数表示所有可能解。

将方程$1 + e^z = 0$变形为:
$e^z = -1$

设$z = x + yi$($x, y \in \mathbb{R}$),则:
$e^z = e^x (\cos y + i \sin y)$

根据等式$e^z = -1$,复数的实部和虚部分别对应:

  1. 虚部为0:$\sin y = 0$,解得$y = k\pi$($k \in \mathbb{Z}$)。
  2. 实部为-1:$e^x \cos y = -1$。

将$y = k\pi$代入实部方程:
$e^x \cos(k\pi) = -1 \quad \Rightarrow \quad e^x (-1)^k = -1$

分情况讨论:

  • 当$k$为偶数:$(-1)^k = 1$,方程变为$e^x = -1$,无解(因$e^x > 0$)。
  • 当$k$为奇数:$(-1)^k = -1$,方程变为$e^x = 1$,解得$x = 0$。

因此,解的形式为:
$z = 0 + (2m + 1)\pi i \quad (m \in \mathbb{Z})$

合并整数参数,最终通解为:
$z = (2k + 1)\pi i \quad (k \in \mathbb{Z})$

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