已知A(1 , 2)A(1\:,\:2),B(a ,1)B(a\:,1),C(2 , 3)C(2\:,\:3),D(−1,b)(D(-1,b)(其中aa,b∈R)b\in R)是复平面上的四点,且向量AB→,CD→,\overset{\rightarrow}{{AB}}{,}{\overset{\rightarrow}{{CD}}{,}}对应的复数分别为Z1Z_{1},Z2.(1)Z_{2}.(1)若z1+z2=1+i{z}_{1}+{z}_{2}=1+i,求1+iz1+1−iz2\dfrac{1+i}{{z}_{1}}+\dfrac{1-i}{{z}_{2}}; (2)若z1+z2{z}_{1}+{z}_{2}为纯虚数,z1−z2{z}_{1}-{z}_{2}为实数,求aa,bb的值.

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完整解法

(1)

1. 根据向量的坐标表示求出复数 $z_1$ 和 $z_2$ 的代数形式

由题意得:
AB→=(a,1)−(1,2)=(a−1,−1)\overrightarrow{AB} = (a, 1) - (1, 2) = (a - 1, -1)
CD→=(−1,b)−(2,3)=(−3,b−3)\overrightarrow{CD} = (-1, b) - (2, 3) = (-3, b - 3)
因为向量 AB→\overrightarrow{AB},CD→\overrightarrow{CD} 对应的复数分别为 z1z_1,z2z_2,
所以:
z1=(a−1)−iz_1 = (a - 1) - i
z2=−3+(b−3)iz_2 = -3 + (b - 3)i

2. 根据 $z_1 + z_2 = 1 + i$ 求出 $a$ 和 $b$ 的值

计算 z1+z2z_1 + z_2:
z1+z2=(a−4)+(b−4)iz_1 + z_2 = (a - 4) + (b - 4)i
已知 z1+z2=1+iz_1 + z_2 = 1 + i,由复数相等的充要条件可得:
{a−4=1b−4=1\begin{cases} a - 4 = 1 \\ b - 4 = 1 \end{cases}
解得:
{a=5b=5\begin{cases} a = 5 \\ b = 5 \end{cases}
因此,z1=4−iz_1 = 4 - i,z2=−3+2iz_2 = -3 + 2i。

3. 求代数式 $\dfrac{1+i}{z_1}+\dfrac{1-i}{z_2}$ 的值

将 z1,z2z_1, z_2 的值代入,计算:
1+iz1+1−iz2=1+i4−i+1−i−3+2i\dfrac{1+i}{z_1} + \dfrac{1-i}{z_2} = \dfrac{1+i}{4-i} + \dfrac{1-i}{-3+2i}
1+i4−i=(1+i)(4+i)(4−i)(4+i)=4+i+4i−116+1=3+5i17\dfrac{1+i}{4-i} = \dfrac{(1+i)(4+i)}{(4-i)(4+i)} = \dfrac{4 + i + 4i - 1}{16 + 1} = \dfrac{3 + 5i}{17}
1−i−3+2i=(1−i)(−3−2i)(−3+2i)(−3−2i)=−3−2i+3i−29+4=−5+i13\dfrac{1-i}{-3+2i} = \dfrac{(1-i)(-3-2i)}{(-3+2i)(-3-2i)} = \dfrac{-3 - 2i + 3i - 2}{9 + 4} = \dfrac{-5 + i}{13}
进行通分求和:
3+5i17+−5+i13=13(3+5i)+17(−5+i)221=39+65i−85+17i221=−46221+82221i\dfrac{3+5i}{17} + \dfrac{-5+i}{13} = \dfrac{13(3+5i) + 17(-5+i)}{221} = \dfrac{39 + 65i - 85 + 17i}{221} = -\dfrac{46}{221} + \dfrac{82}{221}i

答案

−46221+82221i-\dfrac{46}{221}+\dfrac{82}{221}i

(2)

1. 用 $a, b$ 表示复数 $z_1+z_2$ 和 $z_1-z_2$

复用 (1) 中的结果,我们有:
z1=(a−1)−iz_1 = (a - 1) - i
z2=−3+(b−3)iz_2 = -3 + (b - 3)i
由此可得:
z1+z2=(a−4)+(b−4)iz_1 + z_2 = (a - 4) + (b - 4)i
z1−z2=((a−1)−(−3))+(−1−(b−3))i=(a+2)+(2−b)iz_1 - z_2 = ((a - 1) - (-3)) + (-1 - (b - 3))i = (a + 2) + (2 - b)i

2. 利用纯虚数与实数的条件建立方程组并求解 $a$ 和 $b$ 的值

因为 z1+z2z_1 + z_2 为纯虚数,z1−z2z_1 - z_2 为实数,
所以实部与虚部满足:
{a−4=0b−4≠02−b=0\begin{cases} a - 4 = 0 \\ b - 4 \neq 0 \\ 2 - b = 0 \end{cases}
解得:
{a=4b=2\begin{cases} a = 4 \\ b = 2 \end{cases}
且当 b=2b=2 时,b−4=−2≠0b-4 = -2 \neq 0 满足纯虚数的定义。
所以 a,ba, b 的值分别为 a=4,b=2a=4, b=2。

答案

a=4a=4,b=2b=2

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