作者ntnusliver (炸虾大叔~~)
看板Math
标题Re: [中学] 证明根绝对值为1
时间Tue Feb 7 11:30:26 2023
※ 引述《Dream (天使)》之铭言:
: a,b,c 为复数
: 已知:
: f(x) = x^3 + ax^2 + bx + c
: f(x) = 0的所有复数根,绝对值都为1
: 试证明g(x) = x^3 + |a|x^2 + |b|x + |c| = 0
: 所有复数根绝对值都为1
证明分3步骤
(1) 0 < |a| < 3
= =
(2)claim: |a|=|b|
(3)证明原题
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假设f(x)=0 三根为 α β γ
(1)
|a|=|α+ β+ γ| < |α|+|β|+|γ|=3
=
(2)
|b|=| αγ+ βγ+αβ|=| αγ+ βγ+αβ|*|γ霸| =|α+ β+ αβ(γ霸)|
欲证明|α+ β+ γ| = |α+ β+ αβ(γ霸)|
(i)若αβ(γ霸) + γ=0 或 α+ β=0 显然上述结果成立
(ii)若 αβ(γ霸) + γ≠0 且 α+ β ≠0
令复数平面上 α, β, γ 的主幅角为 θ1, θ2, θ3
可知 αβ(γ霸) 的幅角为 θ1 + θ2 - θ3
γ 的幅角为 θ3
=> αβ(γ霸) + γ 的幅角为 (θ1 + θ2)/2 或是 (θ1 + θ2)/2+180度
又 α+ β 的 幅角也为 (θ1 + θ2)/2 或是 (θ1 + θ2)/2+180度
视为向量来看就是
α+ β的方向 与
αβ(γ霸),γ 之间的角平分线方向 平行
(PS αβ(γ霸) + γ≠0 所以图示上 会有角平分线方向)
示意图
https://i.imgur.com/DzShKmT.jpg
因此|α+ β+ γ| = |α+ β+ αβ(γ霸)|
=> |a|=|b|
(3) 考虑 (1-|a|)/2 由(1)知此数 -1 < (1-|a|)/2 < 1
= =
取适当θ 使得 cosθ=(1-|a|)/2 , sinθ>0 (这里的sin是根据cos对应的选择)
=
令 ω= cosθ +isinθ
ω'=cosθ -isinθ
ω+ω'+ (-1)= 2cosθ-1 = -|a|
-ω -ω' +ωω'= -2cosθ+1 =|a| =|b|
ωω' (-1)=-1 = -|c|
故 ω , ω' , -1 为 g(x)=0 三根
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2F:→ ntnusliver : 补个 细节 02/07 12:30
※ 编辑: ntnusliver (1.163.37.164 台湾), 02/07/2023 12:32:14
※ 编辑: ntnusliver (1.163.37.164 台湾), 02/07/2023 16:10:16