问题 解答题
对任意一个非零复数z,定义集合Mz={w|w=z2n-1,n∈N}
(Ⅰ)设α是方程x+
1
x
=
2
的一个根.试用列举法表示集合Ma,若在Ma中任取两个数,求其和为零的概率P;
(Ⅱ)设复数ω∈Mz,求证:Mω⊆Mz
答案

(Ⅰ)∵α是方程x2-

2
x+1=0的根,∴α1=
2
2
(1+i)或α2=
2
2
(1-i)
.…(2分)

α1=

2
2
(1+i)时,∵
α21
=i, 
α2n-11
=
(
α21
)
n
α1
=
in
α1

Mα1={

i
α1
-1
α1
-i
α1
1
α1
}={
2
2
(1+i),-
2
2
(1-i),-
2
2
(1+i),
2
2
(1-i)}

α2=

2
2
(1-i)时,∵
α22
=-i

Mα2={

-i
α2
-1
α2
i
α2
1
α2
}=Mα1={
2
2
(1+i),-
2
2
(1-i),-
2
2
(1+i),
2
2
(1-i)}

α2=

2
2
(1-i)时,∵
α22
=-i
,∴Mα2={
-i
α2
-1
α2
i
α2
1
α2
}=Mα1

因此,不论α取哪一个值,集合Mα是不变的,即Mα={

2
2
(1+i),-
2
2
(1-i),-
2
2
(1+i),
2
2
(1-i)}.…(8分)

于是,在Ma中任取两个数,求其和为零的概率 P=

2
C24
=
1
3
.…(10分)

(Ⅱ)证明:∵ω∈Mz,∴存在m∈N,使得ω=z2m-1.…(12分)

于是对任意n∈N,ω2n-1=z(2m-1)(2n-1),由于(2m-1)(2n-1)是正奇数,ω2n-1∈Mz,所以Mω⊆Mz.…(14分)

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