Chuyên Đề Số Phức Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Gv Chuyên luyện thi THPT Quốc gia, TP Huế Page 1 Chuyên Đề Số Phức Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Gv Chuyên luyện thi THPT Quốc gia, TP Huế Page 2 MỤC LỤC CHỦ ĐỀ 5. TÌM SỐ PHỨC THỎA MÃN ĐIỀU KIỆN .......................................................... 3 I. MỘT SỐ VÍ DỤ RÈN LUYỆN KĨ NĂNG ......................................................................... 3 II. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN ....................................... 18 Chuyên Đề Số Phức Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Gv Chuyên luyện thi THPT Quốc gia, TP Huế Page 3 CHỦ ĐỀ 5. TÌM SỐ PHỨC THỎA MÃN ĐIỀU KIỆN Phương pháp Tìm số phức z x yi, x,y thật ra là tìm phần thực x và phần ảo y của nó. Chú ý rằng: 2 2 z z , 2 2 z z khi z là số thực x 0 z x yi 0 y 0 , 1 1 1 2 2 2 z x y i; z x y i . Khi đó: 1 2 1 2 1 2 x x z z y y z x yi, x,y . Khi đó z là số ảo (thuần ảo) khi x 0 , z là số thực khi y 0 . Trong trường hợp tìm số phức có môđun lớn nhất, nhỏ nhất ta làm như sau: Bước 1: Tìm tập hợp điểm ( ) các điểm biểu diễn của z thỏa mãn điều kiện. Bước 2: Tìm số phức z tương ứng với điểm biểu diễn M ( ) sao cho khoảng cách OM có giá trị lớn nhất ( hoặc nhỏ nhất ) I. MỘT SỐ VÍ DỤ RÈN LUYỆN KĨ NĂNG Ví dụ 1. Tìm số phức z thỏa mãn 2 a) z z 0; 2 b) z z 0; 2 c)z 2z. d) 2z z z ; e) 3z z z f) z 2. z Giải a) Đặt z x yi, x,y . Phương trình 2z z 0 trở thành : 2 2 2 2 2 2 2 2 x y x y 0 x y 2xyi x y 0 2xy 0 22 2 2 2 2 2 2 x 0 y 0 x 0 y 0 x 0y yy y 0 x x 0 x 0 x 0 x 0y 0 y 0 x 0 x 0y y y y 0 y y 0 x 0 x 0 x 0 y 0 y 1 y 1 Vậy số phức cần tìm là z 0, z i, z i . b) Đặt 2 2 2 z x -yi z x yi, x,y z x y 2xyi Phương trình 2z z 0 trở thành: Chuyên Đề Số Phức Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Gv Chuyên luyện thi THPT Quốc gia, TP Huế Page 4 2 2 2 2 2 2 2 22 2 x y 2xyi x yi 0 x x y 2xy y i 0 x x y 0 * x x y 0x x y 0 y 0 y 2x 1 02xy y 0 1 x 2 Với y 0 thay vào (*) ta được: 2 x 0 x x 0 x 1 Với 1 x 2 thay vào (*) ta được: 3 y 2 3 y 2 Vậy các số phức cần tìm là 1 3 1 3 z 0, z 1, z i, z i. 2 2 2 2 c) Đặt z x yi x,y R z x yi. Phương trình 2z 2z trở thành 2 2 2 2 x y 2x (1) x y 2xyi 2x 2yi xy y (2) (2) y x 1 0 y 0,x 1. Với y 0 , (1) 2x 2x 0 x 0 x 2. với x 1 , (1) 2y 3 y 3 Vậy số phức cần tìm là: z 0,z 2,z 1 i 3,z 1 i 3 . d) Giả sử z x yi x,y . Khi đó: 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 z z z x yi x y x yi x y x y x x y x y 2xyi x yi 2xy y TH1: 1 x 2 ta được 2 2 2 21 1 1 1 3 y y y y 4 4 2 4 4 2 2 2 4 2 4 2 3 3y 0 y 5 2 54 y4 21 3 19 y y y 16y 40y 5 0 4 2 16 TH2: 2y 0 x x x x 0 x y 0. Chuyên Đề Số Phức Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Gv Chuyên luyện thi THPT Quốc gia, TP Huế Page 5 Vậy có 3 số phức thỏa mãn là: 1 5 2 5 z 0;z i 2 2 e) Giả sử z x yi x,y z x yi 3 3 3 2 2 3 2 2 3 2 2 3 2 2 2 2 2 2 2 2 z z x yi x yi x 3xy 3x y y i x yi x x 3y x x 3xy x 3x y y y y 3x y y x 0 x 0,y 0 z 0 x 3y 1 0 x 0,y 1 z i y 0 x 1,y 0 z 1 3x y 1 0 Vậy phương trình cho có 5 nghiệm z 0,z i,z 1 Cách 2: 2 4 2 2 2 3 3 z z z.z z.z z z z z z 1 0 2 z 0 hoặc 2 z 1 0 Khi 2 z 0 thì z 0 , do đó z 0 là một nghiệm của phương trình 3z z Khi z 1 0 z 0 nên phương trình 3 3z z z.z z.z hay 4z z.z 1 2 2 2 2 z 1 0 z 1 z 1 z 1 0 z iz 1 0 Vậy phương trình đã cho có 5 nghiệm z 0,z i,z 1 . f) Gọi số phức za bi; a,b . Điều kiện: a 0 z 0 b 0 Ta có: 2 2 z z 2 z z.z 2z a bi a b 2 a bi z 2 2 2 2 a a b 2a a a b bi 2a 2bi b 2b Giải hệ ta được: a 1 b 0 hoặc a 0 b 0 (loại) Thử lại ta thấy z 1 thỏa mãn bài toán. Vậy số phức cần tìm là z 1 . Ví dụ 2. Tìm số phức z thỏa mãn phương trình a) 3 z 2z 8 ; b) 2z 2011 0 ; 2 3 c) z z Giải Chuyên Đề Số Phức Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Gv Chuyên luyện thi THPT Quốc gia, TP Huế Page 6 a) Đặt t z 2z . Ta có phương trình 3 3 2 2 t 8 t 8 0 t 2 . t 2t 4 0 t 2 t 2 t 1 3i t 2t 4 0 t 1 3i Gọi z a bi a,b Ta có t z 2z a bi 2 a bi a 3bi Với a 2 a 2 t 2 a 3bi 2 z 2 3b 0 b 0 Với t 1 3i a 3bi 1 3i a 1 a 1 3 z 1 .i 3 33b 3 b 3 Vậy 3 z 2;z 1 i 3 b) Đặt z a bi a,b Khi đó: 2 2 2 2 2 2 2 2 2z a b 2abi z a b 2abi z 2011 a b 2011 2abi Do đó 2 2 2 2 2 a b 2011 0 z 2011 0 a b 2011 2abi 0 2ab 0 Nếu b 0 thì 2a 2011 0 (vô lý). Do đó b 0 a 0 . Dẫn đến b 2011 Vậy số phức z cần tìm là: 2011.i c) Đặt z x yi . Ta có: 2 3 2 2 3 2 2 3 xy 0 z z x y 2xyi z 0 x y z 0 * x 0 thay vào (*) 2 2 3 3 y 0 y z 0 y 0 z 0 z 0 y 0 z x , thay vào (*) 2 3x x 0 x 0, x 1 . Vậy z 0, z 1 Ví dụ 3 . Tìm phần thực và phần ảo của số phức z thỏa mãn: a) 2 1 i 2 i z 8 i 1 2i z ; b) 2 2 3i z 4 i z 1 3i . Chuyên Đề Số Phức Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Gv Chuyên luyện thi THPT Quốc gia, TP Huế Page 7 c) 2 2 3i z 4 i z 1 3i ; d) z 2z 3 2i . Giải a) Ta có: 2 1 i 2 i z 8 i 1 2i z 2 z 1 i 2 i 1 2i 8 i z 2i 2 i 1 2i 8 i 8 i 1 2i8 i z 2 3i 2i 1 5 Vậy số phức z đã cho có phần thực là 2, phần ảo là 3 . b) Đặt z x yi z x yi, x,y . Lúc đó: 2 2 2 3i z 4 i z 1 3i 2 3i x yi 4 i x yi 1 3i 6x 4y 8 x 2 6x 4y 2 x y i 8 6i . 2x yb 6 y 5 Vậy phần thực của z là 2 , phần ảo là 5 . c) Đặt z a bi, (a,b ) , ta có: 2 2 2 3i z 4 i z 1 3i 2 3i a bi 4 i a bi 1 3i 6a 2b 8 a 7 6a 2b 4a 2b i 8 6i 4a 2b 6 b 17 Vậy số phức z cần tìm có phần thực bằng 7 và phần ảo bằng 17. Phần thực của số phức cần tìm là 3 , phần ảo là 1. d) Đặt z a bi, (a,b ) . Từ giả thiết ta có: 3a 3 a 1 a bi 2 a bi 3 2i 3a bi 3 2i b 2 b 2 Vậy số phức z có phần thực bằng 1, phần ảo bằng 2 . Ví dụ 3. a) Cho số phức z thỏa mãn z 1 2i z 2 1 2i . Tìm phần thực và phần ảo của số phức 2w z 3z . b) Tìm phần thực và phần ảo của số phức 25i z , biết rằng z 4 3i z 26 6i 2 i . Giải a) Giả sử z x yi (x,y ) . Từ giả thiết suy ra 2x 4 x 2 z 2 i x y 1 y 1 . Do đó 2 2 w z 3z 2 i 3 2 i 3 i . Chuyên Đề Số Phức Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Gv Chuyên luyện thi THPT Quốc gia, TP Huế Page 8 b) Gọi z a bi, (a,b ) . Ta có z 4 3i z 26 6i 2 i a bi 5 4 3i a bi 5 26 6i 2 i 22a 16b 14a 18b i 130 30i 22a 16b 130 a 3 z 3 4i 14a 18b 30 b 4 Do đó 25i 3 4i25i 4 3i z 25 . Vậy phần thực là -4, phần ảo là 3. Ví dụ 4. a) Tìm số phức z thỏa mãn z 2 và 2z là số thuẩn ảo. b) Tìm số phức z thỏa mãn z 2 và z là số ảo. c) Tìm số phức z thỏa mãn z 5 và phần thực của nó bằng 2 lần phần ảo. d) Cho số phức z thỏa mãn 1 3i z là số thực và z 2 5i 1 e) Tìm số phức z biết iz 1 2 và 1 i z 1 2i là số thuần ảo. Giải a) Đặt z x yi, x,y . Ta có: 2 2 2 2z 2 x y 2 x y 2 Mặt khác: 2 2 2 2 z x yi x y 2xyi là số thuần ảo nên 2 2x y 0 Ta có hệ: 2 2 2 2 2 2 x y 2 x 1 x y 0 y 1 Vậy các số phức cần tìm là: 1 2 3 4 z 1 i, z 1 i, z 1 i, z 1 i. b) Đặt z x yi, x,y . Ta có: 2 2 2 2z 2 x y 2 x y 4 * Mặt khác: z x yi là số ảo nên x 0 . Thay x 0 vào (*) ta được 2 y 2 y 4 . y 2 Vậy các số phức cần tìm là: 1 2 z 2i, z 2i. c) Đặt z x yi, x,y . Ta có: 2 2 2 2z 5 x y 5 x y 25 * Chuyên Đề Số Phức Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Gv Chuyên luyện thi THPT Quốc gia, TP Huế Page 9 Mặt khác: Số phức có phần thực của nó bằng 2 lần phần ảo nên x 2y thay vào phương trình (*) ta được: 2 25y 25 y 5 y 5. Vậy số phức cần tìm là: 1 1 z 2 5 5i, z 2 5 5i . d) Gọi z a bi; a,b Ta có 1 3i z 1 3i a bi a 3b 3ai bi a 3b b 3a i 1 3i z là số thực b 3a 0 b 3a z a bi ta có 2 2 z 2 5i 1 a 2 b 5 i 1 a 2 5 3a 1 a 2 7 a 5 (thỏa mãn) Vậy có hai số phức z thỏa mãn là 7 21 z 2 6i;z i. 5 5 e) Đặt z ' 1 z ' iz 1 z * i và 2 z ' 2 z ' z ' , khi đó ta có: 1 i 1 i 1 i z 1 2i iz 1 1 2i 1 i z ' i i Số phức này là số ảo, do đó ta có: 1 i z ' 1 i z ' 1 i z ' 1 i z ' 2 1 i .2 1 i z ' z' 2i z ' 1 i z ' . Thay vào (*) ta có z 1;z 1 2i . Ví dụ 5. a) Tìm số phức z thỏa mãn z 2 i 10 và zz 25 b) Tìm số phức z thỏa mãn: 22 z 2z.z z 8 và z z 2 . c) Tìm số phức z biết: z 2 và z 1 2 i 3 z 1 2 i 3 14 d) Tìm số phức z thỏa mãn đồng thời: z i 1 z 1 và z i 1 z 3i e) Tìm số phức z thỏa mãn z 1 5 và 17 z z 5zz 0 . f) Tìm số phức z thỏa mãn z 1 2i 5 và z.z 34 . Giải a) Gọi z = a + bi a R,b R , Ta có: z 2 i a 2 b 1 i; Chuyên Đề Số Phức Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Gv Chuyên luyện thi THPT Quốc gia, TP Huế Page 10 Từ giả thiết ta có: z 2 i 10 2 2 a 2 b 1 10 1 và z.z 25 2 2a b 25 2 Giải hệ (1) và (2) ta được a 3 a 5 b 4 b 0 Vậy các số phức cần tìm là: z 3 4i hoặc z 5 b) Gọi z x yi , ta có: 2 2 2 z x yi; z z zz x y x,y 22 2 2 z 2z.z z 8 4 x y 2 1 z z 2 2x 2 x 1 2 Từ (1) và (2) tìm được x 1; y 1 . Vậy các số phức cần tìm là 1 i và 1 i . c) Ta có: 2z z 3i 2z z 3i 10 2 z z 3i z z 10 Đặt z a bi, z a bi Dẫn đến: 5 3b 2a 3b 5 a 2 Kết hợp với giả thiết ban đầu: 2 2z 2 a b 4 Nên kết hợp lại ta được số phức: 13 3 3 z 1 3i; z i 7 7 d) Gọi z x yi, x,y x 1 y,x 0 y 3 . Từ bài toán suy ra: 2 2 2 2 2 2 2 2 x y 1 x 10 y x y x y 1 8y 8 x y 1 x y 3 . Vậy z 1 i e) Đặt z a bi , ta có: 2 2 2 2 z 1 5 a 1 b 5 a b 2a 24 1 Mặt khác 2 2 3417 z z 5z.z 0 a b a 2 5 Thay (2) vào (1) được 24 a 24 a 5 5 . Kết hợp với (1) có 2b 9 b 3 Chuyên Đề Số Phức Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Gv Chuyên luyện thi THPT Quốc gia, TP Huế Page 11 Vậy có hai số phức thỏa mãn bài toán là 5 3i và 5 3i . f) Gọi z a bi z 1 2i 5 a 1 b 2 i 5 2 2 a 1 b 2 5 1 Ta có 2 2z.z 34 a bi a bi 34 a b 34 2 Từ (1) và (2) ta có hệ 2 2 2 22 2 a 3 b 5 a 2b 7a b 2a 4b 20 3 a a b 34a b 34 5 29 b 5 Vậy 29 3 z 3 5i, z i 5 5 . Ví dụ 6. a) Cho số phức z thỏa mãn phương trình 1 i z 2 i z 4 i . Tính mô-đun của z. b) Tìm mô-đun của số phức z biết z 3z 1 2i . c) Cho số phức z thỏa mãn hệ thức 2z 1 i z 11i . Tính mô-đun của số phức z. d) Tìm mô-đun của số phức z, biết rằng z 4 3i z 26 6i 2 i e) Cho hai số phức 1 2 z ,z thỏa các điều kiện sau: 1 2 z 3z 4 và 1 2 z z 1. Hãy tính 1 2 3z z . Giải a) Ta có: 1 i z 2 i z 4 i * Gọi z a bi (a,b ) a 2 * 1 i a bi 2 i a bi 4 i 3a 2b bi 4 i b 1 z 5 b) Đặt z a bi, (a,b ) . Khi đó theo giả thiết ta có: 1 a 1 a bi 3 a bi 1 2i 4a 2bi 1 2i z i4 4 b 1 1 17 z 1 16 4 Chuyên Đề Số Phức Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Gv Chuyên luyện thi THPT Quốc gia, TP Huế Page 12 c) Đặt z a bi, (a,b ) 2 2 2 2 2 22 2 2 z 1 i z 11i a b 2abi 1 i a bi 11i a b 2abi a b a b 11 i a b a 2 a b 2a 2a 11 0 (VN) b 3a b a b a b 1 a b 1 a 32ab a b 11 2ab a b 11 b 22b 2b 12 0 Vậy 2 2z a b 13 . d) Gọi z a bi a,b . Ta có: z 4 3i z 26 6i 2 i a bi 5 4 3i a bi 5 26 6i 2 i 22a 16b 14a 18b i 130 30i 22a 16b 130 a 3 14a 18b 30 b 4 Vậy z 3 4i z 5 Cách 1. 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 1 1 2 1 2 2 2 2 2 1 1 2 1 2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 z 3z 4 z 3z 16 z 3z z 3z 16 z 3z z 3z 16 z z 3 z z z z 9z z 16 z 3 z z z z 9 z 16 1 3 z z z z 9 16 z z z z 2 Ta có: 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 1 1 2 2 1 2 2 3z z 3z z 3z z 3z z 3z z 9z z 3 z z z z z z 9 3.2 1 4 Vậy 1 2 3z z 2. Cách 2. Đặt 1 1 1 2 2 2 1 1 2 2 z x y i, z x y i, x ,y ,x ,y Ta có 2 2 2 2 1 2 1 1 2 2 z z 1 x y x y 1 Chuyên Đề Số Phức Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Gv Chuyên luyện thi THPT Quốc gia, TP Huế Page 13 2 2 1 2 1 2 1 2 2 2 2 2 1 1 2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 z 3z 4 x 3x y 3y 16 x y 9 x y 6 x x y y 16 6 x x y y 6 x x y y 1 Lúc đó: 2 2 2 1 2 1 2 1 2 2 2 2 2 1 1 2 2 1 2 1 2 3z z 3x x 3y y 9 x y x y 6 x x y y 10 6 4 Do đó: 1 2 3z z 2. Ví dụ 7. a) Tìm số phức z thỏa mãn: 2 2z i z z 0 . b) Tìm số phức z thỏa mãn z 1 1 iz i 1 z z . c) Tìm số phức z thỏa mãn 1 i z 1 i z . 1 i z d) Tìm số phức z thỏa mãn 2z i z 1 1 i z 1 i . e) Tìm số phức z thỏa mãn 2 iz z 2i 2z 2 i 1 2i . Giải a) Ta có: 2 2 2 2 z i 0 1 z i z z 0 z z 0 2 Giải (1): Đặt z x yi, x,y . Phương trình (1) trở thành: 2 2 2 2 2 2 x y 2xyi i 0 x y 2xy 1 i 0 x y x y 0 x y 2xy 1 0 2xy 1 0 * Với x y thay vào (*) ta được: 22x 1 0 (vô nghiệm) Với x y thay vào (*) ta được: 2 2 2x 1 0 x 2 Vậy 1 2 2 2 2 2 z i, z i. 2 2 2 2 Chuyên Đề Số Phức Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Gv Chuyên luyện thi THPT Quốc gia, TP Huế Page 14 Giải (2): Đặt z a bi, a,b . Phương trình (2) trở thành: 2 2 2 2 2 2 2 2 a b 2abi a bi 0 a b a 2ab b i 0 a b a 0 ** a b a 0 b 0 2ab b 0 1 a 2 Với b 0 thay vào (**) ta được: 2 a 0 a a 0 a a 1 0 a 1 Vậy ta được 3 4 z 0, z 1 Với 1 a 2 thay vào (**) ta được: 2 2 1 1 3 3 b 0 b b 4 2 4 2 Vậy ta được 5 6 1 3 1 3 z i, z i. 2 2 2 2 b) Điều kiện: z 0, z 1 . 2 2 z z 1 1 iz z z 1 1 iz PT i i z 1 iz z 1 i z 1 z 1z 1 z i z z 1 i * Giả sử z x yi; x,y . Khi đó * trở thành: 2 2 2 2 2 2 2 2 22 2 2 2 x yi x y i x y 1 i x x y x y y 1 i 0 x 0 x 0 x 0 y 1 y y y 1 0x y x y y 1 0 y 1 2 Nếu x 0,y 1 2 thì z 1 2 i , thỏa mãn điều kiện. Nếu x 0,y 1 thì z i , khi đó z 1 không thỏa mãn điều kiện. Vậy số phức cần tìm là z 1 2 i . c) Đặt (z x yi với 2 2x,y ;x y 0 ). Ta có Chuyên Đề Số Phức Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Gv Chuyên luyện thi THPT Quốc gia, TP Huế Page 15 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 i 1 i z 1 i z z.z z 1 i z 1 i1 i z x y i x y x y x y i x y x y x y x y x y 1 x y x y x y x y 1 x y 0 1 xy 0 x y x y 1 2 +) Với x 0, tac có 22 y y 1 y 1, thỏa mãn (1). Suy ra z i +) Với y 0, tac có 22 x x 1 x 1, không thỏa mãn (1), loại d) Đặt z x yi với x,y . Khi đó 2z i z 1 1 i z 1 i 2 2 2 2 2 2 2 x 1 yi 1 i x 1 yi 1 i x y 2 3x 1 y 3x 1 y i 2 x y x 0,y 1 y 3x 13x 1 y 2 x y 3 1 x ,y10x 3x 03x 1 y 0 10 10 Vậy z i hoặc 3 1 z i 10 10 e) Ta có 2 iz z 2i 2z 2 iz 1 2i z 2i 2 i 2 2 i 1 2i z 2 i 1 2i 2 4i 2 i z 4 3i z (1). +) Gỉa sử z a bi a,b . Lúc đó: (1) 2 4i 2 i a bi 4 3i a bi 2 2a b 4 a 2b i 4a 3b 3a 4b i 2 2a b 4a 3b 3a 2b 1 a 1 z 1 i 4 a 2b 3a 4b a b 2 b 1 Vậy số phức cần tìm là z i 1 . Ví dụ 8. a) Tính môđun của số phức z biết 3z 12i z và z có phần thực dương. Chuyên Đề Số Phức Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Gv Chuyên luyện thi THPT Quốc gia, TP Huế Page 16 b) Tìm số phức z có phần ảo bằng 164 và *n thỏa : z 4i z n . c) Tìm số phức z thỏa mãn hai điều kiện: z 1 2i z 3 4i và z 2i z i là một số thuần ảo. d) Tìm số phức z thỏa mãn: z 1 . z
Tài liệu đính kèm: