1. Trang chủ
  2. » Khoa Học Tự Nhiên

Một số dạng bài tập về số phức ppt

12 731 4

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 12
Dung lượng 368,19 KB

Nội dung

Giải pt này ta sẽ tìm ñược các nghiệm Ví dụ 6 Tìm nghiệm của phương trình sau:z2 =z.. Vậy có 2 số phức thoả mãn ñiều kiện... Modun số phức z chính là ñộ dài véc tơ OM... Tìm số phức z có

Trang 1

I) DẠNG ĐẠI SỐ CỦA SỐ PHỨC

Dạng 1) Bài toán liên quan ñến biến ñổi số phức

Ví dụ 1) Tìm số nguyên x, y sao cho số phức z=x+yi thoả mãn 3

18 26

Giải:

3

18 26

2 3

x y y

 − =

− =



Giải phương trình bằng cách ñặt y=tx ta ñược 1 3, 1

3

t= ⇒x= y= Vậy z=3+i

Ví dụ 2) Cho hai số phức z z thoả mãn 1; 2 z1 = z2 ;z1+z2 = 3 Tính z1−z2

Giải:

Đặt z1= +a1 b i z1; 2 = +a2 b i2 Từ giả thiết ta có

2 2 2 2

1 1 2 2

1 3

 + = + =



⇒ + = ⇒ − + − = ⇒ − =

Dạng 2) Bài toán liên quan ñến nghiệm phức

Ví dụ 1) Giải phương trình sau: 2

8(1 ) 63 16 0

z − −i z+ − i=

' 16(1 i) (63 16 )i 63 16i 1 8i

∆ = − − − = − − = − Từ ñó tìm ra 2 nghiệm là

1 5 12 , 2 3 4

z = − i z = + i

Ví dụ 2) Giải phương trình sau: 2(1+i z) 2−4(2−i z) − − =5 3i 0

Giải: Ta có ∆’ = 4(2 – i)2 + 2(1 + i)(5 + 3i) = 16 Vậy phương trình cho hai nghiệm là:

i

i i

i

2

5 2

3 2

) 1 )(

4 ( 1

4 ) 1 ( 2

4 ) 2

(

2

=

= +

= +

+

i

i i

i

2

1 2

1 2

) 1 )(

( 1 ) 1 ( 2

4 ) 2

(

+

= +

Ví dụ 3) Giải phương trình z3−9z2+14z− =5 0

Giải: Ta có phương trình tương ñương với ( ) ( 2 )

2z−1 z −4z+ =5 0 Từ ñó ta suy ra phương trình có 3 nghiệm là 1 1; 2 2 ; 3 2

2

z = z = −i z = +i

Ví dụ 4) Giải phương trình: 3 2

2z −5z + + +3z 3 (2z+1)i=0 biết phương trình có nghiệm thực

Giải: Vì phương trình có nghiệm thực nên

3 2

z

+ =

1 2

z

⇒ = thoả mãn cả hai phương trình của hệ:Phương trình ñã cho tương ñương với

2z+1 z − + + =3z 3 i 0 Giải phương trình ta tìm ñược 1; 2 ; 1

2

z= − z= −i z= +i

www.laisac.page.tl 

M Ộ Ộ  T S  S Ố D  D Ạ Ạ  N N  G B  B À À  I T  T Ậ Ậ  P 

V Ề S  S Ố P  P H H  Ứ Ứ  C 

Nguyễn Trung Kiên

Trang 2

Ví dụ 5) Giải phương trình: z3+ −(1 2 )i z2+ −(1 i z) − =2i 0 biết phương trình có nghiệm thuần ảo:

Giải: Giả sử nghiệm thuần ảo của phương trình là z=bi thay vào phương trình ta có

bi + − i bi + −i bi − = ⇔ −i b b + − +b b + −b i=

2

3 2

0

1

b b

 − =

− + + − =

ñương với ( ) ( 2 )

z iz + −i z+ = Giải pt này ta sẽ tìm ñược các nghiệm

Ví dụ 6) Tìm nghiệm của phương trình sau:z2 =z

Giải: Giả sử phương trình có nghiệm: z=a+bi thay vào ta có ( )2

a bi+ = +a bi

2 2

2

 − =

⇔

= −

 Giải hệ trên ta tìm ñược

( , ) (0; 0), (1; 0), ( ; )

trình có 4 nghiệm là 0; 1; 1 3

z= z= z= − ± i

Dạng 3) Các bài toán liên quan ñến modun của số phức:

Ví dụ 1) Tìm các số phức z thoả mãn ñồng thời các ñiều kiện sau:

z+ − i = − +z i z i− = 5

Giải:

Giả sử z=x+yi (x,y là số thực) Từ giả thiết ta có 1 ( 2) 2 (1 )

( 1) | 5

 + + − = − + −

+ − =



( )

2 2

 + + − = − + −

⇔

3

=

⇔

− − =

,

x= − y= − Vậy có 2 số phức thoả mãn ñiều kiện

Ví dụ 2) Xét số phức z thoả mãn ;

i m

a) Tìm m ñể 1

2

z z =

4

z i− ≤

c) Tìm số phức z có modun lớn nhất

Giải:

a) Ta có

2

z

Trang 3

( )

2

1

m

+

2

2 2

2

m

m

+

+ b) Ta có

2

1

 

− ≤ ⇔ + + + −  ≤ ⇔ + − + ≤ ⇔

c) Ta có

2

max

2

1 1

m

m m

+

+ +

Ví dụ 3) Trong các số phức z thoả mãn ñiều kiện z− −2 4i = 5 Tìm số phức z có modun lớn nhất, nhỏ nhất

Giải: Xét số phức z = x+yi Từ giả thiết suy ra ( ) (2 )2

x− + y− = Suy ra tập hợp

ñiểm M(x;y) biểu diễn số phức z là ñường tròn tâm I(2;4) bán kính R= 5

Dễ dàng có ñược M(2+ 5 sin ; 4α + 5 cos )α Modun số phức z chính là ñộ dài véc tơ

OM

Ta có |z|2=OM2 = +(2 5 sin )α 2+ +(4 5 cos )α 2 =25 4 5(sin+ α+2 cos )α

(sinα +2 cos )α ≤ +(1 4) sin α+cos α =5

5 sinα 2 cosα 5

min

max

Ví dụ 4) Trong các số phức thoả mãn ñiều kiện z− −2 4i = −z 2i .Tìm số phức z có moodun nhỏ nhất

Giải: Xét số phức z = x+yi Từ giả thiết suy ra

( ) (2 )2 2 ( )2

x− + −y =x + −y ⇔ + − =x y Suy ra tập hợp ñiểm M(x;y) biểu diễn

số phức z là ñường thẳng y=-x+4

Ta có z = x2+y2 = x2+ −(4 x)2 = 2x2− +8x 16 = 2(x−2)2+ ≥8 2 2 Từ ñó suy

Dạng 4) Tìm tập hợp ñiểm biểu diễn số phức

Ví dụ 1) Tìm tập hợp các ñiểm M trong mặt phẳng phức biểu diễn số phức z biết:

z i =

b) z = − +z 3 4i c) z i− + + =z i 4

Trang 4

Giải:

Gọi z=x+yi

a) Từ giả thiết ta có 3 2 2 9( 2 ( 1) )2 2 ( 9)2 9

z = z i− ⇔x +y = x + −yx + −y =

Vậy tập hợp ñiểm M là ñường tròn tâm (0; ),9 3

b) Từ giả thiết ta có 2 2 ( )2 2

x +y = −x + −yx+ y= Vậy tập hợp các ñiểm

M là ñường thẳng 6x+8y-25=0

c) Giả sử z =x+yi thì z i− + + =z i 4 2 ( )2 2 ( )2

2

2

2

 + + ≤  + + ≤

+ − = +

2

2 2

1 16(1)

4

4(3)

y

y

 + + ≤

 + + ≤ 

 ≥ −  ≥ −

Ta thấy các ñiểm nằm trong hình tròn (1) và Elip (2) và tung ñộ các ñiểm nằm trên (Elip) luôn thoả mãn ñiều kiện y >-4 Vậy tập hợp ñiểm M là Elip có pt

2 2

1

x + y =

Ví dụ 2) Tìm tập hợp các ñiểm biểu diễn trong mặt phẳng phức số

phứcω= +(1 i 3)z+2 biết rằng số phức z thoả mãn: z− ≤1 2

Giải: Đặt z= +a bi a b( , ∈R)

Ta có z− ≤1 2 ( )2 2

⇔ − + ≤ (1)

Từ

(1 3) 2 (1 3) ( ) 2 3 2 3 1 3

ω= + + ⇒ + = + + + ⇔ = − + ⇔ − = − +

Từ ñó ( )2 ( )2 ( )2

2

x− + −y ≤  a− +b ≤ do (1)

Vậy tập hợp các ñiểm cần tìm là hình tròn ( )2 ( )2

x− + −y ≤ ; tâm I( )3; 3 , bán kính R=4

Ví dụ 3) Xác ñịnh tập hợp các ñiểm M(z) trong mặt phẳng phức biểu diễn các số

phức z sao cho số 2

2

z z

− + có acgumen bằng 3

π

Giải:

Trang 5

Giả sử z=x+yi, thì ( )

( ) ( ) ( )2( 2 )

2 2

z

   

− +

i

Vì số phức 2

2

z

z

+ có acgumen bằng 3

π

, nên ta có:

2 2

π π τ

 

2 2

2 2

2 2

4 2 2

2 2

y

τ τ

 + − =

− +

⇒ 

 =

 − +

Từ ñó suy ra y>0 (1) và

2 2

   

= ⇔ + − = ⇔ + −  = 

tập hợp các ñiểm M là ñường tròn tâm nằm phía trên trục thực(Trên trục Ox)

Dạng 5) Chứng minh bất ñẳng thức:

Ví dụ 1) Chứng minh rằng nếu z ≤1 thì 2 1 1

2

z iz

− ≤ +

Giải:

Giả sử z =a+bi (a, b ∈R) thì z = a2+b2 ≤ ⇔1 a2+ ≤b2 1 Ta có

2 2

với

2 2

(2 )

− +

Ví dụ 2) Cho số phức z khác không thoả mãn ñiều kiện 3

3

1 2

z z

+ ≤ Chứng minh

rằng: z 1 2

z

+ ≤

Giải: Dễ dàng chứng minh ñược với 2 số phức z z bất kỳ ta có 1, 2 z1+z2 ≤ z1 + z2

Ta có

   

   

   

Đặt z 1

z

aa− ≤ ⇔ aa+ ≤ ⇒dpcm

Trang 6

II) DẠNG LƯỢNG GIÁC CỦA SỐ PHỨC

Dạng 1: VIẾT DẠNG LƯỢNG GIÁC

Ví dụ 1) Viết dưới dạng lượng giác của các số phức:

a) 1 (cos sin )

1 cos sin

i i

ϕ ϕ

ϕ ϕ

+ + b) 1−(cosϕ+isinϕ) ( 1 cos+ ϕ+isinϕ)

Giải:

ϕ ϕ ϕ ϕ

ϕ ϕ ϕ ϕ

2

2

i

ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ

ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ

- Khi tan 0

2

ϕ >

dạng lượng giác là: tan cos sin

ϕ  π   π 

   

   

- Khi tan 0

2

ϕ <

dạng lượng giác là: tan cos sin

ϕ π π 

−   +  

   

- Khi tan 0

2

ϕ =

thì không có dạng lượng giác

ϕ ϕ ϕ ϕ

ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ

π π

ϕ ϕ  ϕ 

=   − +  − 

   

- Khi sinϕ=0 thì dạng lượng giác không xác ñịnh

- Khi sinϕ>0 thì dạng lượng giác là: 2sin cos sin

π π

ϕ ϕ− + ϕ− 

   

- Khi sinϕ<0 thì dạng lượng giác là: ( 2 sin ) cos sin

π π

ϕ  ϕ  ϕ 

−   + +  + 

   

Ví dụ 2): Viết dưới dạng lượng giác của các số phức:

a) 1 (cos sin )

1 cos sin

i i

ϕ ϕ

ϕ ϕ

+ + b) [1 (cos− ϕ+isin ) 1 cosϕ ][ + ϕ+isinϕ]

Giải:

2

i

i

ϕ ϕ

ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ

ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ

ϕ ϕ

Khi tan

2

ϕ

>0 thì dạng lượng giác là tan

2

ϕ

π π

    

   

   

Trang 7

Khi tan

2

ϕ

<0 thì dạng lượng giác là - tan

2

ϕ

π π

    

+

   

   

Khi tan

2

ϕ

=0 thì không tồn tại dạng lượng giác

b) [1 (cos− ϕ+isin ) 1 cosϕ ][ + ϕ+isinϕ]

i

ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ

π π

ϕ ϕ ϕ

    

=   − +  − 

   

- Khi sinϕ=0 thì dạng lượng giác không xác ñịnh

- Khi sinϕ>0 thì dạng lượng giác là: 2sin cos sin

π π

ϕ ϕ− + ϕ− 

   

- Khi sinϕ<0 thì dạng lượng giác là:( 2 sin ) cos sin

π π

ϕ  ϕ  ϕ 

−   + +  + 

   

Dạng 2: MÔĐUN VÀ ACGUMEN

Ví dụ 1) Tìm phần thực và phần ảo của số phức z, biết 2

2 2 3

z = − + i

Do ñó: 2 2 2 3 2 4 cos2 sin2

2 cos sin

π π

π π

  

    = +

 = −  +   = − −

  

 

Từ ñó suy ra phần thực và phần ảo của z tương ứng là 1 và 3 hoặc -1 và − 3

Ví dụ 2) Tìm một acgumen của số phức: z− +(1 i 3) biết một acgumen của z

bằng

3

π

Giải: z có một acgumen bằng

3

π

=  + 

 

Do ñó: z− +(1 i 3)=( 2) 1 3

−  + 

 

- Khi z >2, một aacgumen của z− +(1 i 3) là

3

π

- Khi 0< <z 2, một acgumen củaz− +(1 i 3) là 4

3

π

Trang 8

- Khi z =2 thì z− +(1 i 3)=0 nên acgumen không xác ñịnh

Ví dụ 3) Cho số phức z có môñun bằng 1 Biết một acgumen của z là ϕ, tìm một acgumen của:

a) 2

2z b) 1

2z

c) z+z d) 2

z +z

Giải:

1

z = , z có một acgumen là ϕ Do ñó z=cosϕ+isinϕ

Vậy 2z2 có một acgumen là 2ϕ

b) z=cosϕ+isinϕ⇒z=cosϕ−isinϕ⇒2z=2 cos( ϕ−isinϕ)

2

2

z

z

ϕ ϕ ϕ ϕ

ϕ ϕ ϕ π ϕ ϕ π

⇒ = − − − = +

⇒− = − − = + + +

Vậy 1

2z

− có một acgumen là ϕ π+

c) Ta có: z+ =z 2 cosϕ

Nếu cosϕ >0 thì có một acgumen là 0

Nếu cosϕ<0 thì có một acgumen làπ

Nếu cosϕ =0 thì acgumen không xác ñịnh

d) z2+ =z cos 2ϕ+isin 2 ,ϕ z=cosϕ−isinϕ

cos 2 cos sin 2 sin 2 cos cos 2 cos sin

3

2 cos cos sin

i

ϕ ϕ ϕ ϕ

ϕ ϕ ϕ ϕ

ϕ ϕ ϕ

⇒ + = + + − = +

 

 

Vậy acgumen 2

z +z

2

ϕ

nếu cos3 0

2

ϕ >

, là 2

ϕ π+ nếu cos3 0

2

ϕ <

và không xác ñịnh

nếu cos3 0

2

ϕ =

Ví dụ 4) Cho số phức 1 cos sin

z= − π −i π

Tính môñun, acgumen và viết z dưới dạng lượng giác

Giải:

Ta có:

2

     

Đặt ϕ=arg z( ) thì

2

8

4

1 cos 2 sin

π π

π π

ϕ= − π = π = = − 

 

Trang 9

Suy ra: ,

14 k k z

π

ϕ= − + π ∈

Vì phần thực 1 cos 0

7

π

− > , phần ảo sin 0

7

π

− < nên chọn một acgumen là

14

π

Vậy 2 cos4 cos i sin

=  − + − 

   

Ví dụ 5) Viết dưới dạng lượng giác của một số phức z sao cho 1

3

z = và một

acgumen của

1

z i

+

3 4

π

Giải:

Theo giả thiết 1

3

cos sin 3

⇒ = − = − + −

+ =  + =  + 

 

 

z

i

π π

ϕ ϕ

    

=  − − + − − 

π π π

ϕ π ϕ π

− − = − + ⇔ = + ∈ Ζ vậy 1 os sin

 

Ví dụ 6) Tìm số phức z sao cho: z 3i 1

z i

+ = + và z+1 có một ácgumen là 6

π

Giải: Từ giả thiết

3

1

z i

z i

+ =

2

y

⇒ = −

z+1 có 1 acgumen bằng

6

π

+ = − + −  = −

Ta có z+1=x+1-2i suy ra

3

2 3 1 2

2

x

x

τ

τ τ

+ =

  =



− = −



Dạng 3) ỨNG DỤNG SỐ PHỨC TRONG BÀI TOÁN TỔ HỢP

Ví dụ 1) Tính các tổng sau khi n=4k+1

a) S =C20n+1−C22n+1+C24n+1− +C22n n+−12−C22n n+1

2 1 2 1 2 1 2n1 2n1

S =C + −C + +C + − +C +− −C ++

Giải:

Trang 10

Xét

2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1

1+i n+ =C n+ +iC n+ +i C n+ + +i n+C n n++ =C n+ −C n+ + − C n n+ +i C( n+ −C n+ + − C n n++) Mặt khác ta lại có:

n

=2 2 cos(2 1) sin(2 1) 2 2 cos(8 3) sin(8 3)

π π π π

π π

Từ ñó ta có

a) S=-2n

b) S=2n

Ví dụ 2) Tính các tổng hữu hạn sau:

1 n n n

S = −C +CC +

S =CC +CC +

Giải:

1+i n =C n +iC n+i C n + +i C n n n = −1 C n +C n − + i C( nC n +C nC n + )

( )

n

Từ ñó ta có kết quả

4

b) 2 sin

4

Ví dụ 3) Chứng minh rằng: 3 6 1

n

n

 

Giải: Ta có 2n =C n0+C1n+C n2+C n3+ C n n (1)

π π

ε = + ⇒ε =

Ta có

1+ε n =C nC nC n + εn C n n =C nC nC n +C nC n + (2)

1+ε n =C nC nC n + ε n C n n=C nC nC n +C nC n + (3)

ε ε ε ε

Cộng (1) (2) (3) theo vế ta có

3

n n

n

ε ε

n

n

 

Trang 11

MỘT SỐ BÀI TẬP TỰ LUYỆN

1) Giải phương trình sau trên tập số phức:

3

)

a z =z b z) + = +z 3 4i 2 ( )2

c zz = i d z) 2+2z+ − =1 i 0

2

e z + z+ = f)(1+i z) 2+ +2 11i=0 g z) 2−2(z+ + =z) 4 0

2) Tìm số thực x thoả mãn bất phương trình:

) 1 4 2 x 5

a + −i − ≤ )1 7 log2 1

4

i

)1 log2 1 2 2 0

2 1

 

3) Tìm số phức z sao cho A= −(z 2)(z+i) là số thực

4) Tìm số phức z thoả mãn ñiều kiện 5; 7

1

z z

+

= + là số thực

5) Tìm tập hợp các ñiểm M trong mặt phẳng phức biểu diễn các số phức z thoả mãn ñiều kiện

( )2

2

2

z i b

z i

− = + )3c z+ = + −i z z 3i )d z+ − =3i 4 2 )e z+ ≥ +1 z i

f z = + −z i ) 2 1

2

z i g

− >

+ )2h z i− = − +z z 2i 1

3

2 2

z k

z

− + >

− −

6) Trong các số phức thoả mãn ñiều kiện 2 3 3

2

z− + =i Tìm số phức z có modun lớn nhất,nhỏ nhất

7) Tìm số phức z thoả mãn ñiều kiện (z−1)(z+2i) là số thực và z nhỏ nhất

8) Tìm một acgumen của số phức z khác 0 biết z+ z i = z

9) Tìm số phức z thoả mãn 2

2

z + =z z =2

10) Giải hệ pt sau trong tập số phức:

2 2

)

4

a

 − = − +

− =



1 2

1 2

3

5

+ = −

+

+ =

2

1 2 2

2 1

1 0 )

1 0

c

 − + =

− + =



12 5

) 4 1 8

z

z i d

z z

 − =

 −

 =

 −

3 2

2010 2011

)

1 0

e

 + + + =



11) Cho phương trình 2z3−(2i+1)z2+(9i−1)z+ =5i 0có nghiệm

thực Hãy tìm tất cả các nghiệm của phương trình

12) Tìm phần thực phần ảo của 12011 w2011

w

w+ =

13) Tìm n nguyên dương ñể các số phức sau là số thực, số ảo:

)

3 3

n i

a z

i

− + 

= 

+

 

4 6 )

1 5

n i

b z

i

+

 

=− + 

7 4 )

4 3

n i

c z

i

+

 

= − 

)

3 3

i

d z

i

 − 

= 

 

Trang 12

14) Cho n nguyên dương, chứng minh rằng

( )

2

3

n

15) Tìm số phức z sao cho z = −z 2 và một acgumen của z-2 bằng một acgumen của z+2 cộng với

2

π

16) Giải phương trình

0

2

tan 10 4 2 os10

z

0

2

cot 12 6 7 sin12

z

Mọi thắc mắc xin vui lòng liên hệ thầy Nguyễn Trung Kiên 0988844088

Ngày đăng: 27/06/2014, 20:20

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w