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复数
2001新资料  
(第3页,共5页)
例7 设复数,z = x+yi(x、y∈R),w = -又复
数 a = 1+wz,b = 在复平面内对应的点依次为A、B,且OA┴OB。
 (1)证明|z-w|为定值,并求出定值。

 (2)求 arg(z-1) 的取值范围
解:(1)这是一道定值问题,其实质是计算 |z-w| 为一常数,可以通过向理垂直的充要条件来实现。

   OA┴OB<=>a、b的实部为零

   ∵ a、b = (1 + wz)(z + wz)

       =(1 + w·z)(z + wz)

       =(z+wz+wz·z+wz·wz)

   ∵ww =1,zz =x2+y2
 

  ∴ 
  即  = 1
 亦即
  ∴ |z-w|=1 为定值,定值为1。

  (2)考查圆的复数形式方程、辐角主值的几何意义,用数形结合法解决这类问题形象、直观、十分有效。
      
   由(1)知 z 对应的点 z(x、y)在⊙W:上,而 z-1 对应的向量是以
A(1、0)为始点,从Z(x、y)为终点的 AZ,如图可知 当 AZ 为⊙W 的切线时,arg(z-1) 取得最大或最小值,设 AZ 的斜率为k,则 AZ 的方程为y = (k-1):
由解析几何知识有
  
解得:
 即
 由于由图象可知









 

例8 已知复数 z1=cosα+isinα,z2=k(cosβ+isinβ),
z3=(z-k)cosx+isinx且满足 z1+z2+z3=0,问 k 为何值时,
cos(β-α)分别取最大值,最小值(0<k<2)

解:本例是复数与三角关系的问题,利用虚实转化思想,由
z1+z2+z3=0,应用复数相等的充要条件,可转化为三角条件最值问题,则有
  解法1:由 z1+z2+z3=0 得

  

 

由 ①2+②

  若注意到复数的性质,可以考虑用整体思想求解,则有
  解法2:由 z1+z2+z3=0 得 |z2+z3|=|z1|

  两边平方,得 |z2+z3|2=|z1|2  ∴(z2+z3)( z2+z3)=1

       即 |z2|2+|z|2+z2zz2z=1

注意到 z2z+z2z=2|z2|·|z|cos(β-x)   
  
  则 k2+(2-k)2+2k(2-k)cos(β-x)=1

  
  若注意到复数及其运算的几何意义,则可以考虑利用数形结合的思想求解,从而有
  解法3:∵ |z2-z3|2=2(|z2|2+|z3|2)-|z2+z3|2(*)

           =2(|z2|2+|z3|2)-|z1|2
           
(*)--运用平行四边形对角线的平方和等于各边的平方和这一几何性质。
  而且注意到复平面内的余弦定理:
    
  上面三种不同的解法是在三种不同的基本思想的启迪下得到的,这正是灵活运用基本数学思想的具体体现,应予足够的重视。
  下面完成此题的解答。
  令
   ∵| cos(β-α)| ≤1   ∴ - 1≤y≤
   由,ymax=
   由,ymix=-1得
  所以当 k=1 时,cos(β-α)取得最大值
时,cos(β-α)取得最小值-1。

  此题实际上是以复数作为载体,求绘条件的余弦函数的最值,进而又转化为求条件分式函数的最值,运用了均值不等式,也可利用判别式法求上述分式函数的最值(留给读者自己完成)。

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