已知两个非零复数 $x,y$ 的立方和为 $0$,则 $\left(\dfrac{x}{x-y}\right)^{2000}+\left(\dfrac{y}{y-x}\right)^{2000}$ 的值为
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
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    代数变形
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    代数式求值
  • 知识点
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    代数变形
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    代数式的元
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    消元
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    复数
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    复数与三角
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    复数的三角形式
【答案】
$\dfrac{1}{2^{1999}}$ 或 $-1$
【解析】
根据题意,有 $x^3+y^3=0$,于是$$(x+y)\left(x^2-xy+y^2\right)=0.$$若 $x+y=0$,则$$\left(\dfrac{x}{x-y}\right)^{2000}=\left(\dfrac{y}{y-x}\right)^{2000}=\dfrac{1}{2^{2000}},$$于是原式的值为 $\dfrac{1}{2^{1999}}$.
若 $x^2-xy+y^2=0$,设 $z=\dfrac{x}{y}$,则$$z^2-z+1=0,$$进而 $z=\cos\dfrac{\pi}3+{\rm i}\sin\dfrac{\pi}3$ 或 $\overline{z}=\cos\dfrac{\pi}3+{\rm i}\sin\dfrac{\pi}3$,进而\[\begin{split} \left(\dfrac{x}{x-y}\right)^{2000}+\left(\dfrac{y}{y-x}\right)^{2000}&=\left(\dfrac{z}{z-1}\right)^{2000}+\left(\dfrac{1}{1-z}\right)^{2000}\\
&=\left(\dfrac{z^2}{z^2-z}\right)^{2000}+\left(\dfrac{1}{-z^2}\right)^{2000}\\
&=z^{4000}+{\overline z}^{4000}\\
&=2\cos\dfrac{4000\pi}3\\
&=-1.\end{split}\]综上所述,所求代数式的值为 $\dfrac{1}{2^{1999}}$ 或 $-1$.
题目 答案 解析 备注
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