题目
已知在复数集中,等式
对任意复数 恒成立,复数 、、、 在复平面上对应的 个点为某个单位圆内接正方形的 个顶点。已知
则满足条件的不同集合 ${a0,a1,a2,a3}$ 个数为 __。
参考解答
解析:
由实系数一元二次方程,复数根互为共轭复数根;一元四次方程可以分解为两个一元二次方程。因此四个根应该两两互为共轭复数根(或实数根),故圆心在 轴上。据此分类讨论可求得结论。
详解:
将右边展开:
对比系数可得:
注意:题目中 是 的系数(即 ),故应将上面 互换记号。下取标准 Vieta 写法:
复数 、、、 在复平面上对应的 个点为某个单位圆内接正方形的 个顶点,圆心在 轴上,设圆心为 。
情形 1:四个根两两互为共轭复数。不妨设:
计算 :
类似计算可得:
因为 ,所以 只能为负整数,又集合元素的互异性,从而可得 ,此时集合 的个数为 个。
情形 2:四个根有 个为实数,另外 个为共轭复数。设圆心为 ,不妨设:
计算可得:
因为 ,所以 只能为负整数,又集合元素的互异性,从而可得 ,此时集合 的个数为 个。
综上:满足条件的不同集合 的个数为
答案: