定义:我们把形如a+bi(a,ba+bi(a,b为实数))的数称为复数,其中aa叫这个复数的实部,bb叫做这个复数的虚部,ii叫做虚数单位,且i2=−1.i^{2}=-1.复数的加法、减法、乘法运算与整式的加法、减法、乘法运算类似. 例如:解方程:x2=−1x^{2}=-1, 解得x1=ix_{1}=i,x2=−i.x_{2}=-i. 同样我们也可以化简−4=4×(−1)=22×i2=2i.\sqrt{-4}=\sqrt{4\times(-1)}=\sqrt{2^{2}\times i^{2}}=2i. 读完这段文字,请你解答以下问题: (1)填空:i3=i^{3}=,i4=i^{4}=,i6=i^{6}=,i2020=i^{2020}=. (2)在复数范围内解方程:(x−1)2=−1.(3)(x-1)^{2}=-1.(3)在复数范围内解方程:2x2−8x+26=0.2x^{2}-8x+26=0.

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完整解法

(1)

1. 计算前三个较小幂次的虚数单位 $i$ 的值

根据定义 i2=−1i^2 = -1,可得:
i3=i2⋅i=−1⋅i=−ii^3 = i^2 \cdot i = -1 \cdot i = -i
i4=(i2)2=(−1)2=1i^4 = (i^2)^2 = (-1)^2 = 1
i6=i4⋅i2=1⋅(−1)=−1i^6 = i^4 \cdot i^2 = 1 \cdot (-1) = -1

2. 计算较大幂次 $i^{2020}$ 的值

因为 2020÷4=5052020 \div 4 = 505,所以:
i2020=(i4)505=1505=1i^{2020} = (i^4)^{505} = 1^{505} = 1

答案

i3=−ii^3 = -i, i4=1i^4 = 1, i6=−1i^6 = -1, i2020=1i^{2020} = 1

(2)

1. 利用复数性质解方程 $(x-1)^2 = -1$

因为 (x−1)2=−1(x-1)^2 = -1,又由定义知 i2=−1i^2 = -1,
所以 (x−1)2=i2(x-1)^2 = i^2,
解得 x−1=±ix - 1 = \pm i,
即 x1=1+i,x2=1−ix_1 = 1 + i, x_2 = 1 - i.

答案

x1=1+ix_1 = 1+i, x2=1−ix_2 = 1-i

(3)

1. 将方程进行配方,化简为平方等于负数的形式

原方程为:
2x2−8x+26=02x^2 - 8x + 26 = 0
两边同时除以 22,得:
x2−4x+13=0x^2 - 4x + 13 = 0
移项得:
x2−4x=−13x^2 - 4x = -13
配方得:
x2−4x+4=−13+4x^2 - 4x + 4 = -13 + 4
(x−2)2=−9(x-2)^2 = -9

2. 在复数范围内求解方程得根

将 −9-9 变形为 9i29i^2,
所以 (x−2)2=9i2(x-2)^2 = 9i^2
开方得:
x−2=±3ix - 2 = \pm 3i
解得:
x1=2+3i,x2=2−3ix_1 = 2+3i, x_2 = 2-3i

答案

x1=2+3ix_1 = 2+3i, x2=2−3ix_2 = 2-3i

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