Bài tập về số phức
Bài tập 3. * 0 1 ,| | .M z C z a z Tìm giá trị nhỏ nhất và giá trị lớn nhất của |z| khi z∈ M0. Lời giải. 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 | | ( )( ) | | | | | | z z z z z z z z z z a z 4 2 2 2 | | ( ) 2 | | 1 . | | z z z z z Do đó 4 2 2 2| | ( 2) 1 ( ) 0| | .z az z z 2 4 2 2 4 2 2 2 4 2 4| | [ ; ] 2 2 a a a a a a z 2 24 4 | | [ ; ] 2 2 a a a a z . 2 24 4 max | | ,min | | 2 2 a a a a z z . ,z M z z . 2 1 1 1 1 1 1 | | 1, .z z z z z Tương tự, 2 2 1 ,z z đặt số trên là A, 1 2 1 21 2 1 21 2 1 2 1 1 1 1 11 1 z z z zz z A A z zz z z z . Vậy A là số thực. Bài tập 2. Chứng minh nếu 1 2 1 2| | | 1,| 1z zz z thì 1 2 1 21 z z z z là số thực. Lời giải. Sử dụng tính chất (4), Bài tập 1. Chứng minh 2 2 2 2 1 2 1 2 1 2| || | 2(| | | | )z z z z z z . Lời giải. Sử dụng tính chất (4), 2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2| | ( )(| ) )(| ( )z z z z z z z z z z z z 2 2 2 2 1 1 2 2 1 2 1 1 2 2 1 2| | | | | | || z z z z z z z z z zz z 2 2 1 2| | | )2(| z z . BÀI TẬP SỐ PHỨC Bài tập 5. Chứng minh 27 7|1 | |1 | 3 62 z z z , ∀ z, |z|=1. Lời giải. Đặt |1 | [0;2]t z . 2 2 2(1 )(1 ) 2 2 ( ) ( ) . 2 t z z Rt e z Re z Khi đó 2 2|| 7 2 .1 | |z tz Xét hàm số 2, ( ) | 7 2 |.:[0;2] R f tf t t Được 27 7 7 7) | 7 2 | ( ) 3( 2 2 6 . 6 t t ff 2 2 2 2 2 2 2( 1 ) 4 1,(1 ) , 2 1 b a b aa b 2 2 2 2 2 2 2( ) 2( ) 0,2( ) 4 1 0.a b a b a b a Cộng các bất đẳng thức được 2 2 2 2( ) (2 1) 0.a b a Mâu thuẫn Bài tập 4. Chứng minh mọi số phức z, | 1 2 1|z , hoặc 2 1 1.| |z Lời giải. Phản chứng | 1 2 1|z và 2 1 1.| |z Đặt z=a+bi⇒ 2 2 2 2 .a bz abi Bài tập 7. Cho x,y,z là các số phức phân biệt sao cho (0;1(1 ) , ).y tx t z t Chứng minh rằng | | | | | | | | | | | | . | | | | | | z y z x y x z y z x y x Lời giải. Từ hệ thức (1 )y tx t z , ( ).z y t z x Bất đẳng thức | | | | | | | | . | | | | z y z x z y z x trở thành (|| | | | | | |),z zy t x hay (1 ) | || | | .| t z t xy Vận dụng bất đẳng thức tam giác cho (1 )y t z tx , ta có kết quả. Bất đẳng thức thứ hai , được chứng minh tương tự, bởi (1 )y tx t z tương đương với (1 )( ).y x t z x 2 2 2 2( 1)( 1) x y yx , ∀ y∈ R. Nói cách khác , x là điểm cực tiểu hàm số 2 2 2 21 1, ( ) ( 1) 2 2 1 2( ) , 2 2 : R f y y y y y yf R Do đó điểm cự tiểu là 1 1 1 . 2 2 2 zx i Bài tập 6. Xét { , 1 , }C z x i xH z x R . Chứng minh rằng tồn tại duy nhất số phức ,| | | |, .H z wz w H Lời giải. Đặt 1 , .y yi y R Là đủ nếu chứng minh được ,tồn tại số thực duy nhất x sao cho Bài tập 9. Cho p, q là hai số phức , q≠ 0. Chứng minh rằng nếu các nghiệm phương trình bậc hai 2 0pxx q có Môđun bằng nhau, thì p q là một số thực Lời giải. gọi x1, x2 là các nghiệm phương trình và 1 2| .| | |r x x Khi đó 2 2 1 2 1 2 1 2 2 1 1 22 2 2 2 1 2 2 1 ( ) 2 2 2 2 ( ) p x x x x x x x x Re x x q x x x x r r r Là số thực. Hơn nữa 2 1 2 1 2) |Re( | ,x x x x r do đó 2 2 0 p q . Vậy p q là một số thực. 2 2| 63 16 65|r . Phương trình 2 63 16y i Có nghiệm 1,2 65 63 65 63 ( ) (1 8 ) 2 2 y i i . Kéo theo 1,2 4 4 (1 8 ).i iz Do đó 1 25 12 , 3 4iz z i Ta có thể dùng cách khác để giải phương trình bậc hai trên. 2(4 4 ) (63 16 ) 63 16i i i Tìm hai căn bậc hai của 63 16i , tức là tìm 2, 63 16z x yi z i 2 2 2 2 163 2 63 16 . 88 xx y x y xyi i yxy Δ’ có hai căn bậc hai là 1-8i, -1+8i. Phương trình có hai nghiệm 1 2 4(1 ) (1 8 ) 5 12 , 4(1 ) (1 8 ) 3 4 i i i i i i z z Bài tập 8. Giải phương trình hệ số phức 2 8(1 ) 63 16 0.z i z i Lời giải. 2(4 4 ) (63 16 ) 63 16i i i Lời giải. a) gọi 1 2,z z là các nghiệm phương trình với |z1|=1. Từ 2 1 1 . c a z z kéo theo 2 1 1 | | | . 1 | | . | c a z z Bởi vì 1 2 ,| | | |, b z a a z b ta có 21 2 1.| |zz Hệ thức tương đương với 1 2 1 2)( ) 1( z z zz , tức là 1 2 1 2 1 1 ( )( ) 1.z z z z 2 1 2 1 2( ) ,z z z z hay 2)( b c a a ⇒ 2b ac . b) Theo câu a) 2 2,acb c ab . Nhân các hệ thức được 2 2 2 2 .c a bc a cb b Do đó 2 2 2 .b c ab bc caa Hệ thức tương đương với 2 2 2( ) (( ) ) 0,b c c aa b Tức là 2 2 2( ) 2( )( ) ( ) 2( )( ).( ) b c a b b c c a a b ba cb Kéo theo 2 ( )( )( ) a ba bc c . Lấy giá trị tuyệt đối, được 2 , ở đây | |, | |, | |b c c a a b . Tương tự được 2 2, . Cộng các hệ thức, được 2 2 2 Tức là 2 2 2) ( ) (( ) 0 . Do đó α=β=γ. Bài tập 10. Cho a,b,c là ba số phức khác 0 phân biệt với |a|=|b|=|c|. a) Chứng minh rằng nếu một nghiệm phương trình 2 0bz caz có Môđun bằng 1 thì b 2 =ac. b) Nếu mỗi phương trình 2 20, 0az bz c bz cz a có một nghiệm có Môđun bằng 1 thì |a-b|=|b-c|=|c-a|. Bài tập 12. Tìm các số phức z sao cho | 1| |1,| z z z z z . Lời giải. Đặt cos sin , [0,2 ).x i xz x 2 2 2 | | | | | | cos2 sin 2 cos2 sin 2 | 2 | c 1 | | os2 z z z z z z z x i x x i x x Do đó 1 cos2 2 x hoặc 1 cos2 2 x . Nếu 1 cos2 2 x thì 21 3 4 5 7 11 , , , 6 6 6 6 x x x x Nếu 1 cos2 2 x thì 5 6 7 8 2 4 5 , , , 3 3 3 3 x x x x Do đó có 8 nghiệm cos sin ,8.1,2,3,k k kx i xz k a) Nếu (0, ) (0, ) 2 2 a a , P nằm góc phần tư thứ nhất . Do đó sin arctan arctan(tan ) , 1 cos 2 2 2cos (cos sin ) 2 2 2 a a a a a a a z i . b) Nếu ( ,2 ) ( , ) 2 2 a a , P nằm góc phần tư thứ tư . Do đó rctan(tan ) 2 2 , 2 2 2 2cos [cos( ) sin( )] 2 2 2 a a a a a a a z i c) Nếu a , thì z=0. Bài tập 11. Viết số phức sau dưới dạng cực cos sin , (0,2 )1z aa i a . Lời giải. 2 2 2(1 cos ) sin 2(1 cos ) 4c| | os 2 | cos | 2 2 a a z a a a . Bài tập 15. Tìm số cặp thứ tự (a,b) các số thực sao cho 2002( )a b ii a b . Lời giải. Đặt z=a+bi⇒ 2 2,| |z a bi z a b . Hệ thức đã cho trở thành 2002z z . 2002 2002 2001| | | | | | || | | (| | 1) 0.z z z z zz Do đó |z|=0, tức là (a,b)=(0,0) hoặc |z|=1. Trong trường hợp |z|=1, ta có 2002 2003 2. | | 1z z z zz z . Do phương trình 2003 1z có 2003 nghiệm phân biệt⇒ có 2004 cặp thứ tự theo yêu cầu. Bài tập 14. Tính 10 5 10 (1 ) ( 3 ) ( 1 3) i i z i . Lời giải. 10 10 5 5 10 10 10 10 7 7 2 (cos sin ) (cos sin ) 4 4 6 6 4 4 (cos sin ) 35 35 5 5 (cos sin )(cos sin ) 6 6 40 40 (cos sin ) 55 55 cos sin cos5 sin5 1 40 .2 2 3 3 2 2 2 2 3 3 40 cos s 3 3 n 3 3 i i i i i i i i z i i . Bài tập 13. Chứng minh 5 3 5 3 sin5 16sin 20sin 5sin ; cos5 16cos 20cos 5cos t t t t t t t t . Lời giải. Dùng công thức Moivre và khai triển nhị thức 5cos sin )( t i t , 5 4 2 3 2 3 2 3 4 4 5 5 cos5 sin5 cos 5 cos sin 10 cos sin 10 cos sin 5 cos sin sin t i t t i t t i t t i t t i t t i t . Do đó 5 2 2 2 2 2 2 3 3 5 cos5 sin5 cos 10cos (1 cos ) 5cos (1 cos ) [sin (1 sin ) sin 10(1 sin )sin sin ] t i t t t t t t i t t t t t t Đồng nhất hai vế cho điều phải chứng minh.
Tài liệu đính kèm: