TOÁN CẤP 3 - CHUYÊN ĐỀ SỐ PHỨC

TRUNG TÂM BDVH & LTĐH NHÂN TÀI 245/40 Nguyễn Công Hoan - ĐN ĐT: 0905.652.581 – 0905.620.855 WWW.ToanCapBa.Net A. A. ĐỊNH NGHĨA & CÁC PHÉP TOÁN SỐ PHỨC ĐỊNH NGHĨA & CÁC PHÉP TOÁN SỐ PHỨC I. LÝ THUYẾT: I. LÝ THUYẾT: 1. Khái niệm số phức :  Là biểu thức có dạng a + b i , trong đó a, b là những số thực và số i thoả 2 i = –1. Kí hiệu là z = a + b i với a là phần thực, b là phần ảo, i là đơn vị ảo.  Tập hợp các số phức kí hiệu là C = {a + b i / a, b∈ R và 2 i = –1}. Ta có R ⊂ C .  Số phức có phần ảo bằng 0 là một số thực: z = a + 0. i = a∈ ¡ ⊂ £  Số phức có phần thực bằng 0 là một số ảo: z = 0.a + b i = b i . Đặc biệt i = 0 + 1. i  Số 0 = 0 + 0. i vừa là số thực vừa là số ảo. 2. Số phức bằng nhau :  Cho hai số phức z = a + b i và z’ = a’ + b’ i . Ta có z = z′ ⇔ ' ' a a b b =   =    VD: Tìm các số thực x, y biết: (2x – 3) – (3y+1) i = (2y + 1) + (3x – 7) i (1) (1) ⇔ 2 3 2 1 2 2 3 1 3 7 2 0 x y x y x y x x y y − = + − = =    ⇔ ⇔    − − = − + = =    3. Biểu diễn hình học của số phức:  Mỗi số phức z = a + b i được xác định bởi cặp số thực (a; b).  Trên mặt phẳng Oxy, mỗi điểm M(a; b) được biểu diễn bởi một số phức và ngược lại.  Mặt phẳng Oxy biểu diễn số phức được gọi là mặt phẳng phức. Gốc tọa độ O biểu diễn số 0, trục hoành Ox biểu diễn số thực, trục tung Oy biểu diễn số ảo.   VD: Các điểm A, B, C, D biểu diễn các số phức là: A z = 1 + 4 i , B z = –3 + 0. i , C z = 0 –2 i , D z = 4 – i 4. Môđun của số phức:  Số phức z = a + b i được biểu diễn bởi điểm M(a; b) trên mặt phẳng Oxy. Độ dài của véctơ OM uuuur được gọi là môđun của số phức z. Kí hiệu 2 2 z = a + bi = a + b   VD: z = 3 – 4 i có 2 2 3 4 3 ( 4)z i = − = + − = 5   Chú ý : 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 ( ) 4z a b abi a b a b a b z= − + = − + = + = 5. Số phức liên hợp:  Cho số phức z = a + b i , số phức liên hợp của z là z a bi = − . ⇔ z = a + bi z = a - bi ; z z = , z = z * Chú ý n n (z ) (z) ;i i; i i= = − − = • z là số thực ⇔ z z = • z là số ảo ⇔ z z = − * Môđun số phức z = a + b.i (a; b ∈ R) 2 2 z OM a b z.z = = + = Chú ý: z z = z ∀ ∈ C  Hai điểm biểu diễn z và z đối xứng nhau qua trục Ox trên mặt phẳng Oxy. 6. Cộng, trừ số phức:  Số đối của số phức z = a + b i là –z = –a – b i  Cho z a bi = + và ' ' 'z a b i = + . Ta có z ± z' = (a ± a')+ (b ± b')i  Phép cộng số phức có các tính chất như phép cộng số thực. 7. Phép nhân số phức: Chuyên đề: Số Phức Biên soạn: ThS. Trương Nhật Lý WWW.ToanCapBa.Net 1 TRUNG TÂM BDVH & LTĐH NHÂN TÀI 245/40 Nguyễn Công Hoan - ĐN ĐT: 0905.652.581 – 0905.620.855 WWW.ToanCapBa.Net  Cho hai số phức z a bi = + và ' ' 'z a b i = + . Nhân hai số phức như nhân hai đa thức rồi thay 2 i = –1 và rút gọn, ta được: z.z' = a.a' -b.b' + (a.b' + a'.b)i  k.z = k(a + b i ) = ka + kb i . Đặc biệt 0.z = 0 ∀z∈ £  z. z = (a + b i )(a – b i ) hay 2 2 2 z.z = a + b = z   VD: Phân tích 2 z + 4 thành nhân tử. 2 z + 4 = 2 z – 2 (2 )i = (z – 2 i )(z + 2 i ).  Phép nhân số phức có các tính chất như phép nhân số thực. 8. Phép chia số phức:  Số nghịch đảo của số phức z a bi = + ≠ 0 là -1 2 1 z z = = z z hay 2 2 1 a - bi = a + bi a + b  Cho hai số phức z a bi = + ≠ 0 và ' ' 'z a b i = + thì 2 ' '.z z z z z = hay 2 2 a' + b'i (a' + b'i)(a - bi) = a + bi a + b   VD: Tìm z thoả (1 + 2 i )z = 3z – i . Ta có (3 – 1 – 2 i )z = i ⇔ z = 2 2 i i − ⇔ (2 2 ) 2 2 1 1 4 4 8 4 4 i i i z z z i + − + = ⇔ = ⇔ = − + + 9. Lũy thừa của đơn vị ảo: Cho k ∈ N  4k 4k+1 4k+2 4k+3 i = 1; i = i; i = -1; i = -i   VD: Tìm phần thực và ảo của số phức: z = 13 (2 2 )i− 6 2 6 6 6 19 19 (2 2 ) (2 2 ) (8 ) (2 2 ) 8 .2 8 .2 2 2z i i i i i i   = − − = − = − + = − +   Phần thực a = 19 2 − , phần ảo b = 19 2 II. BÀI TẬP ÁP DỤNG II. BÀI TẬP ÁP DỤNG 1) Tìm các số thực x, y biết: a) (3x –2) + (2y +1)i = (x + 1) – (y – 5)i; c) (1 – 2x) – i 3 = 5 + (1 – 3y)i; b) (2x + y) + (2y – x)i = (x – 2y + 3) + (y + 2x +1)i;  ĐS : a) x = 3 2 , y = 4 3 b) x = 0, y = 1 c) x = 1 5 2 − , y = 1 3 3 + 2) Trên mặt phẳng tọa độ, tìm tập hợp điểm biểu diễn bởi số phức z thỏa: a) Phần thực của z bằng –2; b) Phần ảo của z bằng 3; c) Phần thực của z thuộc khoảng (–1; 2); d) Phần ảo của z thuộc đoạn [1; 3]; e) Phần thực và phần ảo của z đều thuộc đoạn [–2; 2].  Hướng dẫn : a) Là đường thẳng x = –2; b) Là đường thẳng y = 3; c) Là miền trong giới hạn bởi hai đường thẳng song song x = –1 và x = 2 không tính biên; d) Là miền trong giới hạn bởi hai đường thẳng song song y = 1 và y = 3 tính cả biên; e) Là miền trong giới hạn bởi bốn đường thẳng đôi một song song x = –2, x = 2 và y = –2, y = 2 tính cả biên. 3) Trên mặt phẳng tọa độ, tìm tập hợp điểm biểu diễn bởi số phức z thỏa: a) |z| = 1; b) |z| ≤ 1 c) 1 < |z| ≤ 2 d) |z| = 1 và phần ảo của z bằng 1.  Hướng dẫn: a) Tập hợp các điểm M(a; b) thỏa 2 2 1a b + = , là đường tròn tâm O, bán kính R = 1; b) Tập hợp các điểm M(a; b) thỏa 2 2 1a b + ≤ , là hình tròn tâm O, bán kính R = 1 tính cả biên; Chuyên đề: Số Phức Biên soạn: ThS. Trương Nhật Lý WWW.ToanCapBa.Net 2 TRUNG TÂM BDVH & LTĐH NHÂN TÀI 245/40 Nguyễn Công Hoan - ĐN ĐT: 0905.652.581 – 0905.620.855 WWW.ToanCapBa.Net c) Tập hợp các điểm M(a; b) thỏa 2 2 1 2a b < + ≤ , là hình vành khăn tâm O, bán kính r = 1 không tính biên, bán kính lớn R = 2 tính biên; 4) Thực hiện các phép tính sau: a) 2i(3 + i)(2 + 4i)b) 2 3 (1 ) (2 ) 2 i i i + − + 5) Giải phương trình sau: b) (3 – 2i)z + (4 + 5i) = 7 + 3i; b) (1 + 3i)z – (2 + 5i) = (2 + i)z c) (2 3 ) 5 2 4 3 z i i i + − = − −  Hướng dẫn : a) z = 1 b) z = 8 9 5 5 i− c) z = 15 – 5i. 6) Xác định các số phức biểu diễn bởi các đỉnh của một lục giác đều có tâm là gốc tọa độ O trong mặt phẳng phức, biết rằng một đỉnh biểu diễn số i.  Hướng dẫn :Gọi A là điểm biểu diễn số phức i thì D biểu diễn số –i. cos ;sin 6 6 F π π    ÷   nên F biểu diễn số 3 1 2 2 i+ . C đối xứng F qua O nên C biểu diễn số 3 1 2 2 i − − . E đối xứng F qua Ox nên E biểu diễn số 3 1 2 2 i− . B đối xứng E qua O nên B biểu diễn số 3 1 2 2 i− + 7) Cho 1 3 2 2 z i = − + . Hãy tính: 2 3 2 1 ; ; ;( ) ;1z z z z z z + + .  Hướng dẫn : Ta có 1z = nên 1 1 3 2 2 i z z = − − = ; 2 1 3 2 2 z i = − − ; 3 2 . 1z z z = = ; 2 1 0z z + + = 8) Chứng minh rằng: a) Phần thực của số phức z bằng ( ) 1 2 z z+ , phần ảo của số phức z bằng ( ) 1 2 z z i − b) Số phức z là số ảo khi và chỉ khi z z = − . c) Số phức z là số thực khi và chỉ khi z z = . d) Với mọi số phức z, z ′ , ta có ' ', ' . 'z z z z zz z z + = + = và nếu z ≠ 0 thì ' 'z z z z   =  ÷    Hướng dẫn : ,z a bi z a bi = + = − (1) a) Lấy vế cộng vế ⇒ Phần thực của số phức z bằng ( ) 1 2 z z+ . Lấy vế trừ vế ⇒ phần ảo của số phức z bằng ( ) 1 2 z z i − . b) Số phức z là số ảo khi và chỉ khi phần thực bằng 0 ⇔ 0z z z z + = ⇔ = − . c) Số phức z là số thực khi và chỉ khi phần ảo bằng 0 ⇔ 0z z z z − = ⇔ = . d) 2 2 ; ' ' ' ;z a bi z a b i z z a b= + = + = + là số thực ' ( ') ( ') ( ') ( ') ( ) ( ' ' ) 'z z a a b b i a a b b i a bi a b i z z + = + + + = + − + = − + − = + Chuyên đề: Số Phức Biên soạn: ThS. Trương Nhật Lý WWW.ToanCapBa.Net 3 TRUNG TÂM BDVH & LTĐH NHÂN TÀI 245/40 Nguyễn Công Hoan - ĐN ĐT: 0905.652.581 – 0905.620.855 WWW.ToanCapBa.Net ' ( ' ') ( ' ' ) ( ' ') ( ' ' ) ( )( ' ' ) . 'zz aa bb ab a b i aa bb ab a b i a bi a b i z z = − + + = − − + = − − = ' '. '. '. ' . . . z z z z z z z z z z z z z z z z     = = = =  ÷  ÷     9) Chứng minh rằng với mọi số nguyên m > 0, ta có 4 4 1 4 2 4 3 1; ; 1; m m m m i i i i i i + + + = = = − = −  Hướng dẫn : Ta có 4 2 2 . 1i i i = = ( ) 4 4 4 4 1 4 1 4 2 4 2 4 3 1 1 . 1. . . 1 . 1. m m m m m m m m m i i i i i i i i i i i i i i i i i + + + + + = ⇔ = ⇔ = ⇔ = ⇔ = ⇔ = − ⇔ = − ⇔ = − 10) Chứng minh rằng: e) Nếu u r của mặt phẳng phức biểu diễn số phức z thì | | | |u z = r và từ đó nếu hai điểm 1 2 ,A A theo thứ tự biểu diễn số phức 1 2 ,z z thì 1 2 2 1 A A z z= − uuuur . f) Với mọi số phức z, z ′ , ta có |z.z ′ | = |z|.|z ′ | và khi z ≠ 0 thì ' ' z z z z = g) Với mọi số phức z, z ′ , ta có ' 'z z z z + ≤ +  Hướng dẫn : a) z a bi = + thì 2 2 z a b = + , u r biểu diễn số phức z thì u r = (a; b) ⇒ 2 2 u a b = + r do đó | | | |u z = r 1 2 ,A A theo thứ tự biểu diễn số phức 1 2 ,z z thì 1 2 2 1 2 1 1 2 2 1 A A OA OA z z A A z z= − = − ⇒ = − uuuur uuuur uuur uuuur b) z a bi = + , ' ' 'z a b i = + , ( ) ( ) . ' ' ' ' 'z z aa bb ab a b i = − + + , 2 2 2 2 , ' ' 'z a b z a b = + = + Ta có ( ) ( ) 2 2 2 2 2 2 . ' ' 'z z a b a b = + + Ta có ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 . ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' 'z z aa bb ab a b aa bb ab a b a b a b = − + + = + + + = + + Vậy |z.z′| = |z|.|z′| Khi z ≠ 0 ta có 2 2 ' . ' . ' ' '. . z z z z z z z z z z z z z z = = = = c) u r biểu diễn z, 'u ur biểu diễn z′ thì 'u u + r ur biểu diễn z + z′ và ' 'z z u u+ = + r ur Khi , ' 0u u ≠ r ur r , ta có ( ) ( ) 2 2 2 2 2 2 ' ' 2 ' cos , ' ' 2 ' 'u u u u u u u u u u u u u u + = + + ≤ + + = + r ur r ur r ur r ur r ur r ur r ur ⇒ ' 'u u u u+ ≤ + r ur r ur do đó ' 'z z z z + ≤ + 11) Xác định tập hợp các điểm trong mặt phẳng phức biểu diễn số phức z thỏa điều kiện sau: h) 1z i − = b) 1 z i z i − = + c) 3 4z z i = − +  Hướng dẫn : Gọi M(x; y) là điểm biểu diễn số phức z trên mặt phẳng phức. a) Với z x yi = + ⇒ ( ) 2 2 2 2 1 ( 1) 1 ( 1) 1 1 1z i x y i x y x y − = ⇔ + − = ⇔ + − = ⇔ + − = Tập hợp các điểm M là đường tròn tâm I(0; 1) bán kính R = 1. b) Với z x yi= + ⇒ ( ) ( ) 2 2 2 2 1 ( 1) ( 1) 1 1 0 z i x y i x y i x y x y y z i − = ⇔ + − = + + ⇔ + − = + + ⇔ = + Tập hợp các điểm M là trục thực Ox. c) Với z x yi = + ⇒ 2 2 2 2 3 4 ( 3) (4 ) ( 3) (4 )z z i x yi x y i x y x y = − + ⇔ + = − + − ⇔ + = − + − 6 8 25 0x y ⇔ + − = . Tập hợp các điểm M là đường thẳng 6 8 25 0x y + − = Chuyên đề: Số Phức Biên soạn: ThS. Trương Nhật Lý WWW.ToanCapBa.Net 4 TRUNG TÂM BDVH & LTĐH NHÂN TÀI 245/40 Nguyễn Công Hoan - ĐN ĐT: 0905.652.581 – 0905.620.855 WWW.ToanCapBa.Net 12) Tìm số phức thỏa mãn đk ở bài 11 mà có mô đun nhỏ nhất. 13) Chứng minh rằng với mọi số phức z ≠ 1, ta có 10 2 9 1 1 1 z z z z z − + + + + = −  Hướng dẫn : Với z ≠ 1, ( ) ( ) ( ) 2 9 2 9 10 2 9 10 1 1 1 1z z z z z z z z z z z z + + + + − = + + + + − + + + + = − Chia hai vế cho z – 1 hằng đẳng thức được chứng minh.(Cấp số nhân) 14) Hỏi mỗi số sau đây là số thực hay số ảo (z là số phức tùy ý sao cho biểu thức xác định)? a) 2 2 ( )z z + b) 3 3 ( ) z z z z − + c) 2 2 ( ) 1 z z zz − +  Hướng dẫn : Ta có ,z a bi z a bi = + = − , 2 2 2 2 2 2 ( ) 2 , ( ) 2 ,z a b abi z a b abi= − + = − − Và 3 3 2 2 3 3 3 2 2 3 ( 3 ) (3 ) , ( 3 ) (3 )z a ab a b b i z a ab a b b i= − + − = − − − Vậy 2 2 2 2 ( ) 2( )z z a b+ = − là số thực; 3 3 3 2 ( ) 3 z z b i z z a ab − = + − là số ảo; 2 2 2 2 ( ) 4 1 . 1 z z ab i z z a b − = + + + là số ảo. 15) Xác định tập hợp các điểm trong mặt phẳng phức biểu diễn số phức z thỏa điều kiện sau: i) 2 z là số thực âm; b) 2 z là số ảo ; c) 2 2 ( )z z = d) 1 z i− là số ảo.  Hướng dẫn : M(x; y) biểu diễn z thì 2 2 2 2 2 2 2 ; 2z x yi z x y xyi z x y xyi= + ⇒ = − + = − − a) 2 z là số thực âm khi xy = 0 và 2 2 0x y − < ⇔ x = 0 và y ≠ 0. Tập hợp các điểm M là trục Oy trừ O b) 2 z là số ảo khi 2 2 0x y − = ⇔ y = ± x. Tập hợp các điểm M là 2 đường phân giác của gốc tọa độ. c) 2 2 ( )z z = khi xy = 0 ⇔ x = 0 hoặc y = 0. Tập hợp các điểm M là 2 trục tọa độ. d) 1 z i− = 2 2 1 ( 1) ( 1) ( 1) x y i x y i x y − − = + − + − là số ảo khi x = 0, y ≠ 1. Tập hợp M là trục Oy bỏ điểm M(0; 16) Tìm nghiệm phức của phương trình sau: j) 2 0iz i + − = c) ( ) 2 4 0i z − − = e) 2 4 0z + = k) ( ) 2 3 1i z z + = − d) ( ) ( ) ( ) 1 3 2 3 0iz z i z i − + − + =  Hướng dẫn : a) 1 2z i = + b) 1 3 10 10 z i= − + c) 8 4 5 5 z i= − d) ; 3 ; 2 3i i i − − + e) 2z i = ± 2) Tìm : 17) a) Cho số phức z x yi= + (x, y∈R). Khi z ≠ 1, hãy tìm phần thực và phần ảo của số phức z i z i + − b) Xác định tập hợp các điểm trong mặt phẳng phức biểu diễn số phức z thỏa điều kiện z i z i + − là số thực dương.  Hướng dẫn : a) Phần thực là 2 2 2 2 1 ( 1) x y x y + − + − , phần ảo 2 2 2 ( 1) x x y+ − b) Là số thực dương khi 0x = và 2 2 1 0x y + − > ⇒ Tập hợp là trục Oy bỏ đoạn IJ với I, J là điểm biểu diễn hai số phức ,i i − . 18) a) Trong mặt phẳng phức cho 3 điểm A, B, C không thẳng hàng theo thứ tự biểu diễn số phức 1 2 3 , ,z z z . Hỏi trọng tâm ∆ABC biểu diễn số phức nào? Chuyên đề: Số Phức Biên soạn: ThS. Trương Nhật Lý WWW.ToanCapBa.Net 5 TRUNG TÂM BDVH & LTĐH NHÂN TÀI 245/40 Nguyễn Công Hoan - ĐN ĐT: 0905.652.581 – 0905.620.855 WWW.ToanCapBa.Net b) Xét 3 điểm A, B, C của mặt phẳng phức theo thứ tự biểu diễn số phức 1 2 3 , ,z z z thỏa 1 2 3 z z z = = . Chứng minh rằng A, B, C là 3 đỉnh của một tam giác đều khi và chỉ khi 1 2 3 0z z z+ + =  Hướng dẫn : a) Gọi G là trọng tâm ∆ABC, ta có ( ) ( ) 1 2 3 1 1 3 3 OG OA OB OC z z z = + + = + + uuur uuur uuur uuur vậy G biểu diễn số phức ( ) 1 2 3 1 3 z z z z = + + b) Vì OA OB OC= = uuur uuur uuur nên A, B, C thuộc đường tròn tâm O. Tam giác ABC đều khi trọng tâm G trùng O hay 1 2 3 0z z z+ + = . B. CĂN BẬC HAI CỦA SỐ PHỨC & PHƯƠNG TRÌNH BẬC HAI B. CĂN BẬC HAI CỦA SỐ PHỨC & PHƯƠNG TRÌNH BẬC HAI I. LÝ THUYẾT I. LÝ THUYẾT 1. Căn bậc hai của số phức: Cho số phức w, mỗi số phức z = a + b i thoả 2 z = w được gọi là căn bậc hai của w.   w là số thực: w = a∈ ¡  a = 0: Căn bậc hai của 0 là 0  a > 0: Có hai căn bậc hai đối nhau là a và – a  a < 0: Có hai căn bậc hai đối nhau là .a i và – .a i   w là số phức: w = a + b i (a, b∈ ¡ , b ≠ 0) và z = x + y. i là 1 căn bậc hai của w khi 2 z w  = ⇔ ⇔   2 2 2 x - y = a (x + yi) = a + bi 2xy = b  Mỗi số phức đều có hai căn bậc hai đối nhau.   VD: Tính căn bậc hai của w = –3 + 4 i . ĐS: có 2 căn bậc hai của w là 1 z = 1 + 2 i , 2 z = –1 – 2 i . 2. Phương trình bậc hai: a) Phương trình bậc hai với hệ số a, b, c là số thực: 2 2 0 ( 0), 4ax bx c a b ac+ + = ≠ ∆ = − .  ∆ ≥ 0: Phương trình có 2 nghiệm thực 1,2 2 b x a − ± ∆ =  ∆ < 0: Phương trình có 2 nghiệm phức 1,2 | |. 2 b i x a − ± ∆ =   VD: Giải phương trình 3 8 0x + = ĐS: Phương trình có 3 nghiệm 1 2 3 1 3. , 1 3. , 2x i x i x = + = − = − b) Phương trình bậc hai với hệ số phức: 2 2 0 ( 0), 4Ax Bx C A B AC+ + = ≠ ∆ = − , a bi∆ = +  ∆ = 0: Phương trình có nghiệm kép 2 B x A − =  ∆ ≠ 0: Phương trình có 2 nghiệm 1,2 2 B x A δ − ± = với δ là 1 căn bậc hai của ∆ .  VD: Giải phương trình: a) 2 1 02z iz − + = ; b) 2 (3 2 ) 5 5 0z i z i+ − + − = Chuyên đề: Số Phức Biên soạn: ThS. Trương Nhật Lý WWW.ToanCapBa.Net 6 TRUNG TÂM BDVH & LTĐH NHÂN TÀI 245/40 Nguyễn Công Hoan - ĐN ĐT: 0905.652.581 – 0905.620.855 WWW.ToanCapBa.Net a) 2 1 02z iz − + = có ∆ = –1 – 8 = – 9 = 2 (3 )i . Phương trình có 2 nghiệm phức 1 3 4 i i z i + = = , 2 3 1 4 2 i i z i − = = − b) 2 (3 2 ) 5 5 0z i z i+ − + − = có ∆ = 2 2 (3 2 ) 4(5 5 ) 9 12 4 20 20 15 8i i i i i i− − − = − + − + = − + = 2 (1 4 )i + Phương trình có 2 nghiệm phức 1 3 2 1 4 1 3 2 i i z i − + + + = = − + ; 2 3 2 1 4 2 2 i i z i − + − − = = − − B. BÀI TẬP ÁP DỤNG B. BÀI TẬP ÁP DỤNG 1) Giải các phương trình sau trên tập phức: a) 2 3 2 1 0z z − + − = b) 2 7 3 2 0z z + + = ; c) 2 5 7 11 0z z − + =  Hướng dẫn : a) 1 2 3 i ± b) 3 47 14 i − ± c) 7 171 10 i ± 2) Giải các phương trình sau trên tập phức: a) 4 2 6 0z z + − = b) 4 2 7 10 0z z + + =  Hướng dẫn : a) 2; 3i ± ± b) 2; 5i i ± ± 3) Cho a, b, c ∈ R, a ≠ 0, 1 2 ,z z là hai nghiệm phương trình 2 0az bz c + + = . Hãy tính 1 2 z z+ và 1 2 z z theo các hệ số a, b, c.  Hướng dẫn : 1 2 z z+ = b a − , 1 2 z z = c a 4) Cho z = a + bi là một số phức. Hãy tìm một phương trình bậc hai với hệ số thực nhận z, z làm nghiệm.  Hướng dẫn : Phương trình ẩn x nhận z, z làm nghiệm nên có (x – z)(x – z ) = 0 ⇔ 2 ( ) 0x z z x zz− + + = . Với z + z = 2a, z z = 2 2 a b + . Vậy phương trình đó là 2 2 2 2 0x ax a b − + + = 5) Chứng minh rằng nếu z là một căn bậc hai của w thì z w =  Hướng dẫn : z a bi = + là một căn bậc hai của w ⇒ 2 2 2 z w z w z w z w = ⇔ = ⇔ = ⇔ = VD: ( ) 2 3 4 2i i − = − tức 2z i = − là một căn bậc hai của 3 4w i = − thì z w = 6) Tìm nghiệm phức của các phương trình sau: a) 2 1z z = + b) 2 2 5 0z z + + = c) 2 (1 3 ) 2(1 ) 0z i z i+ − − + =  Hướng dẫn : a) 2 2 1 1 5 1 5 1 5 2. . 2 4 4 2 4 2 2 z z z z   − + = ⇔ − = ⇔ = ±  ÷   b) ( ) ( ) ( ) 2 2 2 2 2 5 0 1 4 1 2 1 2 1 2z z z z i z i z i + + = ⇔ + = − ⇔ + = ⇔ + = ± ⇔ = − ± c) ( ) ( ) ( ) 2 2 1 3 8 1 2 1i i i i ∆ = − + + = = + Phương trình có hai nghiệm phức là 1 2 2 ; 1z i z i= = − + . 7) a) Hỏi công thức Viét về phương trình bậc hai với hệ số thực có đúng cho phương trình bậc hai với hệ số phức không? Vì sao? b) Tìm hai số phức, biết tổng của chúng bằng 4 – i và tích của chúng bằng 5(1 – i). c) Có phải mọi phương trình bậc hai 2 0z Bz C + + = (B, C là hai số phức) nhận hai nghiệm là hai số phức liên hợp không thực phải có các hệ số B, C là hai số thực? Vì sao? Điều ngược lại có đúng không?  Hướng dẫn : Chuyên đề: Số Phức Biên soạn: ThS. Trương Nhật Lý WWW.ToanCapBa.Net 7 TRUNG TÂM BDVH & LTĐH NHÂN TÀI 245/40 Nguyễn Công Hoan - ĐN ĐT: 0905.652.581 – 0905.620.855 WWW.ToanCapBa.Net a) Hai nghiệm của phương trình bậc hai hệ số phức là ( ) 2 2 1,2 4 2 B z B AC A δ δ − ± = = ∆ = − nên 1 2 1 2 ; B C z z z z A A + = − = . b) Hai số cần tìm là nghiệm phương trình ( ) ( ) 2 4 5 1 0z i z i − − + − = Có ( ) 2 5 12 2 3i i ∆ = − + = − nên hai số cần tìm là 1 2 3 ; 1 2z i z i= + = − . c) Phương trình 2 0z Bz C + + = có hai nghiệm là ;z a bi z a bi = + = − thì ( ) 2B z z a = − + = − là số thực và 2 2 .C z z a b = = + là số thực. Điều ngược lại không đúng. 8) a) Giải phương trình sau: ( ) ( ) 2 2 2 1 0z i z iz + − − = b) Tìm số phức B để phương trình 2 3 0z Bz i + + = có tổng bình phương hai nghiệm bằng 8.  Hướng dẫn : a) ( ) ( ) 2 2 0z i z i + − = có 3 nghiệm là 2 2 2 2 ; ; 2 2 2 2 i i i − − + . b) Ta có 1 2 1 2 ; . 3z z B z z i+ = − = nên ( ) ( ) ( ) 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 1 2 8 2 8 6 8 3 3z z z z z z B i B i B i + = ⇔ + − = ⇔ − = ⇔ = + ⇔ = ± + 9) Tìm nghiệm của phương trình 1 z k z + = trong các trường hợp sau: a) k = 1; b) k = 2 ; c) k = 2i.  Hướng dẫn : 2 1 1 0z k z kz z + = ⇔ − + = có 2 nghiệm ( ) 2 2 1,2 4 2 k z k δ δ ± = = ∆ = − a) k = 1 thì 1,2 1 3 2 2 z i = ± b) k = 2 thì 1,2 2 2 2 2 z i = ± c) ( ) 1,2 2 1 2k i z i= ⇒ = ± 10) Giải phương trình và biểu diễn tập nghiệm trên mặt phẳng phức mỗi phương trình sau: a) 3 1 0z + = ; b) 4 1 0z − = ; c) 4 4 0z + = ; d) 4 3 8 8 1z z z + = +  Hướng dẫn : a) ( ) ( ) 3 2 1 3 1 3 1 0 1 1 0 1, , 2 2 2 2 z z z z z z i z i + = ⇔ + − + = ⇔ = − = + = − . b) 4 4 2 1 0 1 1 1,z z z z z i− = ⇔ = ⇔ = ± ⇔ = ± = ± c) ( ) ( ) 4 4 2 4 0 4 2 1 , 1z z z i z i z i + = ⇔ = − ⇔ = ± ⇔ = ± − = ± + d) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 3 2 1 1 3 1 8 1 0 1 2 1 4 2 1 0 1, , 2 4 4 z z z z z z z z z i + − = ⇔ + − + + = ⇔ = − = = − ± 11) a) Tìm các số thực b, c để phương trình 2 0z bz c + + = nhận 1z i = + làm nghiệm. b) Tìm các số thực a, b, c để phương trình 3 2 0z az bz c + + + = nhận 1z i = + và z = 2 làm nghiệm.  Hướng dẫn : a) ( ) ( ) ( ) 2 1 1 0 2 0 0 2 0 2, 2 vaøi b i c b c b i b c b b c + + + + = ⇔ + + + = ⇔ + = + = ⇔ = − = b) Lần lượt thay 1z i = + và z = 2 vào phương trình, ta được 2 (2 2 ) 0 8 4 2 0 b c a b i a b c + − + + + =   + + + =  ⇔ 2 4 2 2 6 4 2 8 4 b c a a b b a b c c + = = −     + = − ⇔ =     + + = − = −   C. DẠNG LƯỢNG GIÁC CỦA SỐ PHỨC (Tham khảo) C. DẠNG LƯỢNG GIÁC CỦA SỐ PHỨC (Tham khảo) I. LÝ THUYẾT I. LÝ THUYẾT Chuyên đề: Số Phức Biên soạn: ThS. Trương Nhật Lý WWW.ToanCapBa.Net 8 TRUNG TÂM BDVH & LTĐH NHÂN TÀI 245/40 Nguyễn Công Hoan - ĐN ĐT: 0905.652.581 – 0905.620.855 WWW.ToanCapBa.Net 1. Số phức dưới dạng lượng giác : a) Acgumen của số phức z ≠ 0 :  Cho số phức z = a + b i ≠ 0 được biểu diễn bởi điểm M(a; b) trên mặt phẳng Oxy. Số đo (rađian) của góc ( , )Ox OM ϕ = uur uuuur được gọi là một acgumen của z.  Mọi acgumen của z sai khác nhau là k2π tức là có dạng ϕ + k2π (k∈ ¢ ) (z và nz sai khác nhau k2π với n là một số thực khác 0).   VD: Biết z ≠ 0 có một acgumen là ϕ . Hãy tìm một acgumen của mỗi số phức sau: –z; z ; – z ; 1 z .  z biểu diễn bởi OM uuuur thì –z biểu diễn bởi – OM uuuur nên có acgumen là ϕ + (2k + 1)π  z biểu diễn bởi M′ đối xứng M qua Ox nên có acgumen là – ϕ + k2π  – z biểu diễn bởi – 'OM uuuuur nên có acgumen là – ϕ + (2k + 1)π  1 z = 1 2 | | z z z − = , vì 2 1 | |z là một số thực nên 1 z − có cùng acgumen với z là – ϕ + k2π. b) Dạng lượng giác của số phức z = a + b i :  Dạng lượng giác của số phức z ≠ 0 là z = r (cos ϕ + i sin ϕ ) với ϕ là một acgumen của z. ( ) Vôùi ⇔ 2 2 a b z = a + bi z = r cosφ+ isinφ r = a + b ; cosφ = ; sinφ = r r   VD :  Số –1 có môđun là 1 và một acgumen bằng π nên có dạng lượng giác là z = cosπ + i sinπ  Số 1 + 3 i có môđun bằng 2 và một acgumen bằng ϕ thoả cos ϕ = 1 2 và sin ϕ = 3 2 . Lấy ϕ = 3 π thì 1 + 3 i = 2(cos 3 π + i sin 3 π )  Số 0 có môđun là 0 và một acgumen tuỳ ý nên có dạng lượng giác 0 = 0(cos ϕ + i sin ϕ )   Chú ý :  Số – cos ϕ – i sin ϕ có dạng lượng giác là cos( ϕ + π) + i sin( ϕ + π)  Số cos ϕ – i sin ϕ có dạng lượng giác là cos(– ϕ ) + i sin(– ϕ )  Số – cos ϕ + i sin ϕ có dạng lượng giác là cos(π – ϕ ) + i sin(π – ϕ ) 2. Nhân, chia số phức dưới dạng lượng giác: Cho z = r (cos ϕ + i sin ϕ ) và z′ = r ′(cos ϕ ’ + i sin ϕ ’) với r , r ′≥ 0 z.z' = r.r'[cos(φ+ φ')+ isin(φ+ φ')] và z r = [cos(φ - φ')+ isin(φ - φ')] z' r' ( r ′≠ 0)  Ta có 1 'z và z có cùng acgumen là – ϕ ’ + k2π nên 1 1 [cos( ') sin( ')] ' ' i z r ϕ ϕ = − + − . Do đó [cos( - ') sin( - ')] ' ' z r i z r ϕ ϕ ϕ ϕ = + ( r ’ ≠ 0)   VD: 1 3 3 2 cos sin 4 4 z i π π   = +  ÷   và 2 5 5 2 sin cos 12 12 z i π π   = +  ÷   . Tính 1 2 .z z và 1 2 z z Với 2 2 cos sin 12 12 z i π π   = +  ÷   ; 1 2 .z z = 5 5 3 1 2 2 cos sin 2 2 6 2. 6 6 2 2 i i i π π     + = − + = − +  ÷  ÷  ÷     và 1 2 z z = 2 2 2 1 3 2 6 cos sin 2 3 3 2 2 2 2 2 i i i π π     + = − + = − +  ÷  ÷  ÷     3. Công thức Moa–vrơ (Moivre) và ứng dụng: Chuyên đề: Số Phức Biên soạn: ThS. Trương Nhật Lý WWW.ToanCapBa.Net 9 TRUNG TÂM BDVH & LTĐH NHÂN TÀI 245/40 Nguyễn Công Hoan - ĐN ĐT: 0905.652.581 – 0905.620.855 WWW.ToanCapBa.Net a) Công thức Moa–vrơ : Cho số phức z = r (cos ϕ + i sin ϕ )  [ ] n n r(cosφ+ isinφ) = r (cosnφ+ isinnφ) (n∈ * ¥ ) b) Căn bậc hai số phức dạng lượng giác :`  Mọi số phức z = r (cos ϕ + i sin ϕ ) ( r > 0) có 2 căn bậc hai là δ   =  ÷   φ φ r cos + isin 2 2 và 2 2 cos sin 2 2 r i ϕ ϕ δ δ         = − + ⇒ =  ÷  ÷  ÷           φ φ r cos +π + isin + π 2 2   VD: Đổi sang dạng lượng giác rồi tính: ( ) 100 1 i + và căn bậc hai của w = 1 + 3.i  Ta có 1 + i = 1 1 2 2 cos sin 4 4 2 2 i i π π     + = +  ÷  ÷     . Do đó ( ) 100 1 i + = ( ) 100 50 2 cos sin 2 cos25 sin 25 4 4 i i π π π π     + = +  ÷        w = 1 + 3.i = 2 cos sin 3 3 i π π   +  ÷   có 2 căn bậc hai là 2 cos sin 6 6 i π π   +  ÷   và 7 7 2 cos sin 6 6 i π π   +  ÷   . II. BÀI TẬP ÁP DỤNG 1) Dùng công thức khai triển nhị thức Niutơn ( ) 19 1 i+ và công thức Moavrơ để tính 0 2 4 16 18 19 19 19 19 19 − + − + − ð ð ð ð ð .  Hướng dẫn : 1 2 cos sin 4 4 i i π π   + = +  ÷   Ta có ( ) 19 19 0 0 1 1 2 2 18 18 19 19 19 19 19 19 19 0 1 n k k n k i i i i i i i = = + = = + + + + + ∑ ð ð ð ð ð ð với phần thực là 0 2 4 16 18 19 19 19 19 19 − + − + − ð ð ð ð ð ( ) 19 19 19 9 9 19 19 2 2 1 2 cos sin 2 2 2 4 4 2 2 i i i i π π     + = + = − + = − +  ÷  ÷  ÷     có phần thực 9 2 512 − = − Vậy 0 2 4 16 18 19 19 19 19 19 − + − + − ð ð ð ð ð = –512. 2) Tính: 21 2004 5 3 3 ; 1 1 2 3 i i i i   +    ÷  ÷  ÷ + −      Hướng dẫn : ( ) 2004 2004 2004 1002 1002 1 2 1 1 cos sin cos sin 1 2 2 4 4 2 2 i i i i i π π π π   +       = = + = + = −    ÷  ÷  ÷ +         ( ) ( ) 21 21 21 21 21 5 3 3 2 2 1 3 2 cos sin 2 cos14 sin14 2 3 3 1 2 3 i i i i i π π π π   +     = − + = + = + =  ÷  ÷    ÷ −       3) Cho số phức ( ) 1 1 3 2 w i= − + . Tìm các số nguyên dương n để n w là số thực. Hỏi có số nguyên dương m để m w là số ảo?  Hướng dẫn : ( ) 1 4 4 4 4 1 3 cos sin cos sin 2 3 3 3 3 n n n w i i w i π π π π = − + = + ⇒ = + Chuyên đề: Số Phức Biên soạn: ThS. Trương Nhật Lý WWW.ToanCapBa.Net 10 [...]... 1 + 3i ; b 9 ; c z  3 3 ( ) ( 16 CMR: 3( 1+i)2011= 4i(1+i)200 9- 4(1+i)2007 3 +i ) z  3 − 3i   17 Hỏi với số nguyên dương n nào, số phức   3 − 3i    18 Viết dạng lượng giác số z = z n là số thực, là số ảo? 1 3 − i Suy ra căn bậc hai số phức z ? 2 2 19 Với giá trị nguyên dương n nào thì số phức sau là số thực, số ảo ? 1) ( 3 i 3 n ) 3 − 3i 2) ( 7+i n ) 4 − 3i BÀI TẬP TỰ LUYỆN 1) Tìm các số thực... biểu diễn số phức z là đường thẳng d: x + y – 1 = 0 2m − 6   x = 13 m − 2i 2m − 6 3m + 4  ⇔z= − i⇒ ⇒ 3x + 2 y + 2 = 0 d) (2 + 3i ) z + 2i − m = 0 ⇔ z = 3m + 4 2 + 3i 13 13 y = −  13  Tập hợp điểm biểu diễn số phức z là đường thẳng d: 3x + 2y + 2 = 0 18) Dùng công thức Moa-vrơ để tính (1 + i )5 , Hướng dẫn: −4 ( 1 + i )  19) Tìm phần thực và phần ảo của số phức ( ( ) 6 3 −i ) 8 3 +i  3 1  π... nghiệm phức 29) Tìm đa thức bậc hai hệ số thực nhận α làm nghiệm biết: a α = 2−5i b α = −2−i 3 c α = 3 - i 2 30 ) Giải phương trình sau biết chúng có một nghiệm thuần ảo: a z3−iz2−2iz−2 = 0 b z3+(i 3) z2+(4−4i)z−7+4i = 0 x2 31 ) Xác định tập hợp các điểm trên mặt phẳng biểu diễn số phức: 2 z − i = z − z + 2i ĐS: y = 4 3 32) Trong các số phức thỏa mãn z − 2 + 3i = Tìm số phức z có môđun nhỏ nhất 2 3 9... ( z + 3 − i ) − 6 ( z + 3 − i ) + 13 = 0 ⇔   z + 3 − i = 3 + 2i  z = 3i 1 5  iz + 3   z − 2i = −1  (1 + i ) z = 3 + 2i z = − 2 + 2 i iz + 3  iz + 3  −4=0⇔  ⇔ ⇔ b)  ÷ 3 z − 2i  z − 2i   (4 − i ) z = 3 − 8i  iz + 3 = 4  z = 4 + 35 i  z − 2i  17 17   2 c) ( z 2 + 1) − ( z + 3) i  = 0 ⇔ ( z 2 + 1 − ( z + 3) i ) ( z 2 + 1 + ( z + 3) i ) = 0   2 Phương trình z − iz + 1 − 3i = 0... z=x+yi z − 2 + 3i = ⇒ … ⇒ ( x − 2 ) + ( y + 3) = 2 4 • Vẽ hình ⇒|z|min ⇒z HD: Chia hai vế phương trình cho z2 z= ĐS: 26 − 3 13 78 − 9 13 + i 13 26 33 ) Tìm phần thực và phần ảo của số phức sau: 1+(1+i)+(1+i)2+(1+i )3+ … + (1+i)20 HD: Áp dụng công thức tính tổng của CSN, ĐS: phần thực −210, phần ảo: 210+1 34 ) Trong các số phức thỏa mãn z = z − 1 + i Tìm số phức z có môđun nhỏ nhất MỘT SỐ ĐỀ THI ĐẠI HỌC... mặt phẳng phức biểu diễn các số phức z thỏa mãn z = k , (k là số thực dương cho trước) z −i z −1 = 1 và 7 Tìm số phức z thỏa mãn đồng thời: z −i z − 3i = 1 z+i 4  z+i  =1  z −i  8 Tìm số phức z thỏa mãn  9 Tìm phần thực ;phần ảo ;mô đun số phức: 10 Giải các phương trình sau trên C : 1 + i tan α 1 − i tan α 1 z2 a z − z + + z + 1 = 0 bằng cách đặt ẩn số phụ w = z − ; z 2 4 3 b ( z 2 + 3 z + 6 )... z thoả điều kiện | z − (3 − 4i) |= 2  Hướng dẫn: Đặt z = x + y i (x, y∈ ¡ ) ⇒ z − (3 − 4i ) = x + yi − 3 + 4i = ( x − 3) + ( y + 4)i Ta có | z − (3 − 4i) |= 2 ⇔ ( x − 3) 2 + ( y + 4) 2 = 2 ⇔ ( x − 3) 2 + ( y + 4)2 = 4 Tập hợp điểm biểu diễn các số phức z là đường tròn tâm I (3; –4), bán kính R = 2 Bài 3 (Đề thi Đại học năm 2009 – Khối B) Chương trình Chuẩn (1 điểm) Tìm số phức z thoả: | z − (2 + i... − 3i = 1 ; c) z = z − 1 + i ; z + 3i d) (2 + 3i ) z + 2i − m = 0 (m là tham số) Hướng dẫn: a) z − i = 2 ⇔ x + ( y − 1)i = 2 ⇔ x 2 + ( y − 1) 2 = 2 ⇔ x 2 + ( y − 1) 2 = 4 Tập hợp điểm biểu diễn số phức z là đường tròn tâm I(0; 1), bán kính R = 2 x 2 + ( y − 3) 2 z − 3i x + ( y − 3) i =1⇔ =1⇔ b) z + 3i x + ( y + 3) i =1⇔ y = 0 x 2 + ( y + 3) 2 Tập hợp điểm biểu diễn số phức z là trục Ox c) z = z − 1 + i... của mỗi số phức sau : π π π π π  a -1 -i 3 ; b cos − i sin c − sin − i cos ; d 1 − sin ϕ + i cosϕ  0 < ϕ < ; 2 4 4 8 8  13 Cho PT : z + kz + 1=0 (-2 . thẳng song song x = –1 và x = 2 không tính biên; d) Là miền trong giới hạn bởi hai đường thẳng song song y = 1 và y = 3 tính cả biên; e) Là miền trong giới hạn bởi bốn đường thẳng đôi một song song. Chuyên đề: Số Phức Biên so n: ThS. Trương Nhật Lý WWW .ToanCapBa. Net 1 TRUNG TÂM BDVH & LTĐH NHÂN TÀI 245/40 Nguyễn Công Hoan - ĐN ĐT: 0905.652.581 – 0905.620.855 WWW .ToanCapBa. Net  Cho hai. biên; Chuyên đề: Số Phức Biên so n: ThS. Trương Nhật Lý WWW .ToanCapBa. Net 2 TRUNG TÂM BDVH & LTĐH NHÂN TÀI 245/40 Nguyễn Công Hoan - ĐN ĐT: 0905.652.581 – 0905.620.855 WWW .ToanCapBa. Net c) Tập hợp