每日一题[1903]充分简化

设 $\omega=-\dfrac 12+\dfrac{\sqrt 3}2{\rm i}$,设 $S$ 是所有形如 $a+b\omega+c\omega^2$ 的复数在复平面内对应的点的集合,其中实数 $a,b,c\in [0,1]$,则 $S$ 的面积为(       )

A.$ \dfrac{1}{2}\sqrt3 $

B.$ \dfrac{3}{4}\sqrt3 $

C.$ \dfrac{3}{2}\sqrt3$

D.$ \dfrac{1}{2}\pi\sqrt3 $

E.$ \pi$

答案    C.

解析    注意到 $1+\omega+\omega^2=0$,于是不妨设 $a,b,c$ 中的最小数为 $0$,否则 $a,b,c$ 同时减去最小数,对应的 $a+b\omega+c\omega^2$ 不变.此外若 $z\in S$,则 $z\cdot \omega\in S$,因此考虑 $c=0$ 时对应的点集,然后逆时针旋转 $\dfrac{2\pi}3$ 和 $\dfrac{4\pi}3$,将三部分求并集即得 $S$,如图.

由于 $b\omega$ 的轨迹为线段 $OA$,其中 $A\left(\dfrac{2\pi}3:1\right)$,然后将线段 $OA$ 往右平移 $a$($a\in [0,1]$),划过的区域即 $a+b\omega$ 表示的复数对应的点集,为平行四边形 $OABC$,如图所示.将该区域旋转 $2$ 次即得 $S$,其面积为 $\dfrac{3\sqrt 3}2$.

此条目发表在每日一题分类目录,贴了标签。将固定链接加入收藏夹。

发表回复