设 $P$ 是方程 ${{z}^{6}}+{{z}^{4}}+{{z}^{3}}+{{z}^{2}}+1=0$ 的有正虚部的那些根的乘积,并设 $P=r\left( \cos \theta {}^\circ +\text{i}\sin \theta {}^\circ \right)$,这里 $0<r$,$0\leqslant \theta <360{}^\circ $.求 $\theta $.
【难度】
【出处】
1996年第14届美国数学邀请赛(AIME)
【标注】
【答案】
276
【解析】
原方程两边除以 ${{z}^{3}}$ 得 ${{z}^{3}}+z+1+\frac{1}{z}+\frac{1}{{{z}^{3}}}=0$.(2)
令 $u=z+\frac{1}{z}$,由(2)得 ${{u}^{3}}-2u+1=0$,即 $\left( u-1\right)\left( {{u}^{2}}+u-1 \right)=0$.
从而 ${{u}_{1}}=1=2\cos60{}^\circ $,${{u}_{2}}=\frac{-1+\sqrt{5}}{2}=2\cos 72{}^\circ $,${{u}_{3}}=\frac{-1-\sqrt{5}}{2}=2\cos144{}^\circ $,
$z=\cos60{}^\circ \pm \text{i}\sin 60{}^\circ $,$\cos 72{}^\circ \pm\text{i}\sin 72{}^\circ $,$\cos 144{}^\circ \pm \text{i}\sin 144{}^\circ $.$\theta=60+72+144=276$.
令 $u=z+\frac{1}{z}$,由(2)得 ${{u}^{3}}-2u+1=0$,即 $\left( u-1\right)\left( {{u}^{2}}+u-1 \right)=0$.
从而 ${{u}_{1}}=1=2\cos60{}^\circ $,${{u}_{2}}=\frac{-1+\sqrt{5}}{2}=2\cos 72{}^\circ $,${{u}_{3}}=\frac{-1-\sqrt{5}}{2}=2\cos144{}^\circ $,
$z=\cos60{}^\circ \pm \text{i}\sin 60{}^\circ $,$\cos 72{}^\circ \pm\text{i}\sin 72{}^\circ $,$\cos 144{}^\circ \pm \text{i}\sin 144{}^\circ $.$\theta=60+72+144=276$.
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