Lý thuyết phần bài toán tìm số phức thỏa mãn điều kiện cho trước thi ĐGNL ĐHQG HN


I. Các bất đẳng thức tìm min, max liên quan đến số phức

– Mô đun của số phức (z = a + bi) là (left| z right| = sqrt {{a^2} + {b^2}}  ge 0)

– Bất đẳng thức Cô-si: (x + y ge 2sqrt {xy} ) với (x,y > 0)

– Bất đẳng thức Bunhiacopxki: (left( {{a^2} + {b^2}} right)left( {{c^2} + {d^2}} right) ge {left( {ac + bd} right)^2})

– Bất đẳng thức chứa dấu giá trị tuyệt đối: (left| {left| {{z_1}} right| – left| {{z_2}} right|} right| le left| {{z_1} pm {z_2}} right| le left| {{z_1}} right| + left| {{z_2}} right|) 

II. Tìm số phức thỏa mãn điều kiện có mô đun nhỏ nhất, lớn nhất

Phương pháp:

– Bước 1: Gọi số phức (z = x + yileft( {x,y in R} right)).

– Bước 2: Thay (z) và biểu thức đã cho tìm mối quan hệ của (x,y).

– Bước 3: Đánh giá biểu thức có được để tìm max, min, từ đó suy ra (x,y Rightarrow z).

Ví dụ: Cho ({z_1};{z_2}) thỏa mãn (left| {{z_1} – {z_2}} right| = 1;left| {{z_1} + {z_2}} right| = 3.) Tính max(T = left| {{z_1}} right| + left| {{z_2}} right|.)

A. (8)

B. (10)

C. (4)

D. (sqrt {10} )

Giải

Đặt ({z_1} = {x_1} + {y_1}i;{z_2} = {x_2} + {y_2}i.) (({x_1},{y_1},{x_2},{y_2} in R)). Điều kiện đã cho trở thành

+) (left| {{z_1} – {z_2}} right| = 1)( Rightarrow left| {{x_1} + {y_1}i – {x_2} – {y_2}i} right| = 1 Leftrightarrow sqrt {{{({x_1} – {x_2})}^2} + {{({y_1} – {y_2})}^2}}  = 1) 

( Leftrightarrow {x_1}^2 + {x_2}^2 + {y_1}^2 + {y_2}^2 – 2{x_1}{x_2} – 2{y_1}{y_2} = 1)  (1)

+) (left| {{z_1} + {z_2}} right| = 3 Rightarrow left| {{x_1} + {y_1}i + {x_2} + {y_2}i} right| = 3)

( Leftrightarrow {x_1}^2 + {x_2}^2 + {y_1}^2 + {y_2}^2 + 2{x_1}{x_2} + 2{y_1}{y_2} = 9)  (2)

Cộng vế với vế của (1) và (2) ta được ({x_1}^2 + {x_2}^2 + {y_1}^2 + {y_2}^2 = 5)

+) (T = left| {{z_1}} right| + left| {{z_2}} right| = sqrt {{x_1}^2 + {y_1}^2}  + sqrt {{x_2}^2 + {y_2}^2} )

Áp dụng bất đẳng thức Bunhiacopxki ta được

(T = 1.sqrt {{x_1}^2 + {y_1}^2}  + 1.sqrt {{x_2}^2 + {y_2}^2}  le sqrt {left( {1 + 1} right).left( {{x_1}^2 + {x_2}^2 + {y_1}^2 + {y_2}^2} right)}  ) 

( = sqrt {2.5}  = sqrt {10} Rightarrow ) (max T = sqrt {10} .)

Đáp án D.

III. Sử dụng phương pháp hình học để giải các toán tìm min, max liên quan đến số phức

Phương pháp:

Bước 1: Tìm tập hợp điểm biểu diễn của số phức. Có 4 tập hợp điểm thường gặp

+) Đường thẳng

+) Đường tròn

+) Đường elip

+) Parabol

Bước 2: Vẽ tập hợp điểm biểu diễn của số phức. Từ đó tìm max, min của mô đun

Số phức (z = x + yi(x,y in R))  có điểm biểu diễn là (M(x,y)). Mô đun của số phức (z) là độ dài đoạn thẳng (OM) với (O) là gốc tọa độ.

Ví dụ: Cho số phức (z = x + yi) thỏa mãn (left| {z – 2 – 4i} right| = left| {z – 2i} right|) đồng thời có mô đun nhỏ nhất. Tính (N = {x^2} + {y^2}.)

A. (N = 8)

B. (N = 10)

C. (N = 16)              

D. (N = 26)

Giải

Gọi (M(x,y)) là điểm biểu diễn của số phức (z = x + yi)

+) (left| {z – 2 – 4i} right| = left| {z – 2i} right|)( Rightarrow {(x – 2)^2} + {(y – 4)^2} = {x^2} + {(y – 2)^2} Leftrightarrow  – 4x + 4 – 8y + 16 =  – 4y + 4)

( Leftrightarrow 4x + 4y = 16 Leftrightarrow x + y – 4 = 0)

Suy ra tập hợp điểm biểu diễn của (z) là một đường thẳng (x + y – 4 = 0)

+) (N = {x^2} + {y^2} = {left| z right|^2})

( Rightarrow N)min( Leftrightarrow left| z right|)min( Leftrightarrow OM)min ( Rightarrow OM bot d:x + y – 4 = 0)

Sử dụng phương pháp hình học để giải toán tìm min, max liên quan đến số phức

( Rightarrow M(2,2))  ( Rightarrow N = {2^2} + {2^2} = 8)

Đáp án A.

IV. Tìm GTLN, GTNN của mô đun số phức thỏa mãn điều kiện cho trước

Phương pháp:

– Sử dụng các bất đẳng thức Cô si, Bunhiacopxki và bất đẳng thức tam giác.

Ví dụ: Cho (z) thỏa mãn (left| {z – 2 – 4i} right| = sqrt 5 .) Tìm max(left| z right|.)

A. (3sqrt 5 )

B. (5)

C. (sqrt 5 )                                     

D. (sqrt {13} )

Giải

Dấu hiệu: Đề bài yêu cầu tính max của một mô đun ta sử dụng bất đẳng thức chứa dấu giá trị tuyệt đôi.

Ta có: (left| z right| – left| { – 2 – 4i} right| le left| {z – 2 – 4i} right| Leftrightarrow left| z right| – sqrt {20}  le sqrt 5  Leftrightarrow left| z right| le sqrt {20}  + sqrt 5  = 3sqrt 5 )

( Rightarrow ) max(left| z right| = 3sqrt 5 )

Đáp án A.





Link Hoc va de thi 2021

Chuyển đến thanh công cụ