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例题精讲 · 第 00490 题 · 用 ω³=1 与共轭关系化简,再算长和式的周期归并

以三次单位根 ω 为材料,由 ω³=1 与 1+ω+ω²=0 推导 (1+ω)(1+ω²)、(1−ω)(1−ω²) 与 |1−ω|,再用周期性求 2026 项和,训练单位根恒等式的闭合回代。

00490题号全 1000 篇 · 第 第82轮 / 第82册 轮
方向数学·导数与解三角形六向之一
题型自编仿真题逐题精讲 · 采分点拆解

题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。

例题精讲 · 数学导数与解三角形

一、考点定位与做题顺序

三次单位根 ω 有两个「随身恒等式」:ω³=1 与 1+ω+ω²=0。前者管降次,后者管消项;再记住 ω̄=ω²、|ω|=1,绝大多数化简题都能收口。

取 ω=e^(2πi/3)=−1/2+(√3/2)i,ω²=e^(4πi/3)=−1/2−(√3/2)i。以下指数与项数均为自编示意设定,非真题数据。

二、逐题精讲

题1

题1 求 (1+ω)(1+ω²) 与 (1−ω)(1−ω²),并求 |1−ω|;全部用 ω³=1 与 1+ω+ω²=0 推导。

解析

(1+ω)(1+ω²) = 1 + (ω+ω²) + ω³ = 1 + (−1) + 1 = 1(复数现算 1)。注意不是 2:ω³=1 只补回一个 1,而 ω+ω²=−1 先抵消掉另一个 1。

(1−ω)(1−ω²) = 1 − (ω+ω²) + ω³ = 1 − (−1) + 1 = 3(复算 3)。

|1−ω|:1−ω = 3/2 − (√3/2)i,模 = √[(3/2)²+(√3/2)²] = √(9/4+3/4) = √3 = 1.7321,与复数现算 1.7321 闭合;也可用 |1−ω|²=(1−ω)(1−ω̄)=(1−ω)(1−ω²)=3 直接得 √3。

回代:ω³ = 1,1+ω+ω² = -0,两式均按定义成立,故上面三处化简可互验。

答案 (1+ω)(1+ω²) = 1;(1−ω)(1−ω²) = 3;|1−ω| = √3 = 1.7321

采分点 两式展开各 2 分;模长推导 2 分;用单位根恒等式而非硬算 1 分;回代 1 分

易错点 把 (1−ω)(1−ω²) 展开时漏掉 +ω³;另需避免把 ω̄ 写成 ω 而非 ω²

题2

题2 求 S = 1+ω+ω²+…+ω^2025(共 2026 项),说明周期性归并的依据。

解析

因 ω³=1,幂按 3 项一周期:ω^(3k)=1、ω^(3k+1)=ω、ω^(3k+2)=ω²;每完整一周期之和 1+ω+ω²=0。

共 2026 项 = 3×675 + 1,故 S = 675×0 + 余下 1 项(k=0 起,只剩 1) = 1。

回代:用复数现算 Σω^k(k=0..2025)得实部 1、虚部 2.25e-13,与周期归并一致;若误把项数当成 2025 项,2025 = 3×675 + 0,和则为 0.0000,不再是 1,可见「项数」与「最高指数」差 1 是本题唯一易错处。

答案 S = 1(2026 项 = 3×675 + 1,每整周期和为 0,余 1 项)

采分点 周期性依据 2 分;项数分解 2 分;结果 2 分;复数回代 1 分;「项数与最高指数差 1」说明 1 分

易错点 把 ω^2025 当成 2025 项而非 2026 项;另需避免余项从 ω 起算

三、规律小结与对照表

恒等式来源用途易错
ω³=1ω=e^(2πi/3)降次漏用
1+ω+ω²=0ω≠1 且 ω³−1=(ω−1)(1+ω+ω²)消整周期误当 1
ω̄=ω²共轭与模化简 |1−ω|写成 ω
周期归并3 项一周期长和式项数少算 1

小结:ω³=1 降次、1+ω+ω²=0 消项、ω̄=ω² 收模。两积式 1 与 3、|1−ω|=1.7321、长和式 S=1 四处闭合。以上项数为自编示意设定。

四、自测清单

  • 能写出 ω³=1 与 1+ω+ω²=0
  • 能用两式化简 (1±ω)(1±ω²)
  • 能说明 ω̄=ω² 与 |ω|=1
  • 能用周期性归并长和式
  • 能区分「项数」与「最高指数」
  • 能回代长和式 S=1 与两积式
编写说明与学科依据

本文为备考教研体例稿:题目系按课程标准与联招常见考点范围编写的仿真练习题,非真题原文;文中案例为示意内容,非真实记录;文末栏目为学科依据说明,非逐条引文。涉及报考、录取、证件、居留、资助等事项,一律以当年官方文件与学校正式通知为准。

学科依据:

  • 人教版高中教材(数学):导数及其应用、三角函数、数列、计数与概率相关章节
  • 《普通高等学校联合招收华侨港澳台学生考试大纲(数学科)》:相关考点考查范围(仅作命题范围参照,本文题目未与真题逐题比对)
  • 编写说明:题目、选段、选项、数据与解析均为按常见考点独立编写的原创仿真题,未取自任何题库、教辅或试卷;采分点为教研整理,非官方评分标准

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