Bài tập số phức ( 98 bài tập có lời giải)
Như tên sách, ‘’Complex Numbers from A to Z’’, nội dung nguyên bản phủ hầu khắp các vấn đề liên quan số phức: từ xây dựng trường số phức, số phức dạng lượng giác, đến hình học phức...Người dịch chỉ chọn lọc một số vấn đề lý thuyết , bài tập cơ bản, nâng cao của số phức để giới thiệu bằng tiếng Việt, ngõ hầu phục vụ đối tượng bạn đọc là học sinh trung học phổ thông, sinh viên, người không chuyên làm toán với số phức...
TITU ANDREESCU
DORIN ANDRICA
Người dịch LÊ LỄ (CĐSP NINH THUẬN)
BÀI TẬP SỐ PHỨC
(98 VÍ DỤ VÀ BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI)
Bài tập số phức
LỜI GIỚI THIỆU
Như tên sách, ‘’Complex Numbers from A to Z’’, nội dung nguyên bản phủ hầu khắp các
vấn đề liên quan số phức: từ xây dựng trường số phức, số phức dạng lượng giác, đến
hình học phức...
Người dịch chỉ chọn lọc một số vấn đề lý thuyết, bài tập cơ bản, nâng cao của số phức
để giới thiệu bằng tiếng Việt, ngõ hầu phục vụ đối tượng bạn đọc là học sinh trung học
phổ thông, sinh viên, người không chuyên làm toán với số phức.
Trong khả năng có thể, người dịch cố gắng dùng những thuật ngữ phổ biến nhất hiện
nay. Tuy nhiên không thể không dùng những thuật ngữ nếu thiếu nó thì khó lòng diễn
đạt các vấn đề về số phức.
Mọi việc dù muốn hay không, cũng có thể gây ra thiếu, sót (hạn chế sai, lầm). Mong các
em học sinh, sinh viên và quý vị thông cảm.
Người dịch.
Lê Lễ [email protected] Page 2
Bài tập số phức
Mục lục1
Mục lục............................................................................................................................................. 3
1. Dạng đại số của số phức .................................................................................................................. 5
1.1 Định nghĩa số phức................................................................................................................. 5
1.2 Tính chất phép cộng ................................................................................................................ 5
1.3 Tính chất phép nhân ............................................................................................................... 5
1.4 Dạng đại số của số phức .......................................................................................................... 6
1.5 Lũy thừa của đơn vị ảo i .......................................................................................................... 8
1.6 Số phức liên hợp .................................................................................................................... 8
1.7 Môđun của số phức............................................................................................................... 10
1.8 Giải phương trình bậc hai ...................................................................................................... 14
1.9 Bài tập............................................................................................................................... 17
1.10 Đáp số và hướng dẫn ............................................................................................................. 22
2. Biểu diễn hình học của số phức ....................................................................................................... 25
2.1 Biểu diễn hình học của số phức................................................................................................ 25
2.2 Biểu diễn hình học của Môđun ................................................................................................ 26
2.3 Biểu diễn hình học các phép toán ............................................................................................. 26
2.4 Bài tập............................................................................................................................... 29
2.4 Đáp số và hướng dẫn ............................................................................................................. 30
3 Dạng lượng giác của số phức .......................................................................................................... 31
3.1 Tọa độ cực của số phức ......................................................................................................... 31
3.2 Biểu diễn lượng giác của số phức ............................................................................................. 33
3.2 Các phép toán trên dạng lượng giác số phức............................................................................... 37
3.4 Biểu diễn hình học của tích hai số phức ..................................................................................... 40
3.5 Bài tập ............................................................................................................................... 41
3.6 Đáp số và hướng dẫn ............................................................................................................. 44
4 Căn bậc n của đơn vị .................................................................................................................... 45
4.1 Định nghĩa căn bậc n của số phức ............................................................................................ 45
4.2 Căn bậc n của đơn vị ............................................................................................................ 47
4.3 Phương trình nhị thức ........................................................................................................... 51
4.4 Bài tập............................................................................................................................... 52
4.5 Đáp số và hướng dẫn .................................................................................................................. 53
1
Có thể click chuột lên tiêu đề để nhảy đến nội dung tương ứng
Lê Lễ [email protected] Page 3
Bài tập số phức
Lê Lễ [email protected] Page 4
Bài tập số phức
1. Dạng đại số của số phức
1.1 Định nghĩa số phức
Xét R2 R R {( x, y) | x, y R} .
x1 x2
Hai phần tử ( x1 , y1 ) và ( x2 , y2 ) bằng nhau ⇔ .
y1 y2
∀ ( x1 , y1 ), ( x2 , y2 ) ∈ ℝ2:
Tổng z1 z2 ( x1 , y1 ) ( x2 , y2 ) ( x1 x2 , y1 y2 ) ∈ ℝ2.
Tích z1.z2 ( x1 , y1 ).( x2 , y2 ) ( x1 x2 y1 y2 , x1 y2 x2 y1 ) ∈ ℝ2.
Phép toán tìm tổng hai số phức gọi là phép cộng.
Phép toán tìm tích hai số phức gọi là phép nhân.
Ví dụ 1.
a) z1 ( 5,6), z2 (1, 2)
z1 z2 ( 5,6) (1, 2) ( 4, 4) .
z1 z2 ( 5,6)(1, 2) ( 5 12,10 6) (7,16) .
1 11
b) z1 ( ,1), z2 ( , )
2 32
11 1 53
z1 z2 ( ,1 ) ( , )
23 2 62
1111 17
z1z2 ( , )( , )
6243 3 12
Định nghĩa. Tập ℝ2, cùng với phép cộng và nhân ở trên gọi là tập số phức ℂ . Phần tử (x,y)∈ℂ
gọi là một số phức.
1.2 Tính chất phép cộng
(1) Giao hoán: z1 z2 z2 z1, z1, z 2 C .
(2) Kết hợp: ( z1 z2 ) z3 z1 ( z2 z3 ), z1 , z2 , z3 C .
(3) Tồn tại phần tử không: 0 (0,0) C , z 0 0 z z , z C .
(4) Mọi số có số đối: z C , z C : z ( z) ( z) z 0 .
Số z1 z2 z1 ( z2 ) : hiệu của hai số z1 , z2 . Phép toán tìm hiệu hai số gọi là phép trừ,
z1 z2 ( x1 , y1 ) ( x2 , y2 ) ( x1 x2 , y1 y2 ) ∈ ℂ.
1.3 Tính chất phép nhân
(1) Giao hoán: z1.z2 z2 .z1 , z1 , z2 C .
Lê Lễ [email protected] Page 5
Bài tập số phức
(2) Kết hợp: ( z1.z2 ).z3 z1.( z2 .z3 ), z1 , z2 , z3 C .
(3) Tồn tại phần tử đơn vị: 1 (0,1) C , z.1 1.z z, z C .
(4) Mọi số khác 0 có số nghịch đảo: z C* , z 1 C : z.z 1 z 1.z 1 .
Giả sử z ( x, y) C* , để tìm z 1 ( x ', y ') ,
xx yy 1
. Giải hệ, cho ta
( x, y).( x ', y ') (1, 0)
yx xy 0
x y
. Vậy
x' ,y
x2 y 2 x2 y 2
1 x y
z1 (2 ,2 )
2
x y2
z xy
Thương hai số z1 ( x1 , y1 ), z ( x , y ) ∈ ℂ*là
z1 x y x x y y x y y1x
z1.z 1 ( x1, y1 ).( 2 ) ( 1 2 12 , 12 ) C.
,2
2 2
x y2
z xy xy xy
Phép toán tìm thương hai số phức gọi là phép chia.
Ví dụ 2.
a) Nếu z (1,2) thì
1 2 12
z1 (2 ) ( , ).
,2
1 2 2 1 22 55
b) Nếu z1 (1,2), z2 (3,4) thì
z1 38 46 11 2
) ( , ).
( ,
z2 9 16 9 16 25 25
Lũy thừa số mũ nguyên của số phức: z∈ ℂ , *
z 0 1; z1 z; z 2 z.z; z n , n nguyên dương.
z.z. z
n
z ( z ) n , n nguyên âm.
n 1
0 n 0 , mọi n nguyên dương.
(5) Tính phân phối của phép nhân với phép cộng:
z1.( z2 z3 ) z1.z2 z1.z3 , z1 , z2 , z3 C
Những tính chất trên của phép nhân và cộng, chứng tỏ ℂ cùng hai phép toán cộng và nhân là
một trường.
1.4 Dạng đại số của số phức
Dạng đại số của số phức được nghiên cứu sau đây:
Lê Lễ [email protected] Page 6
Bài tập số phức
Xét song ánh2
R {0}, f ( x) ( x,0) .
f :R
Hơn nữa
y,0) ; ( x,0).( y ,0) ( xy ,0) .
( x,0) ( y,0) ( x
Ta đồng nhất
(x,0)=x.
Đặt i=(0,1)
z ( x, y ) ( x,0) (0, y ) ( x,0) ( y,0).(0,1)
x yi ( x,0) (0,1)( y,0) x iy .
Định lý . Số phức bất kỳ z=(x,y) được biểu diễn duy nhất dạng z=x+yi, x,y∈ ℝ ,
trong đó i2=-1.
Hệ thức i2=-1, được suy từ định nghĩa phép nhân :
i 2 i.i (0,1).(0,1) ( 1,0) 1 .
Biểu thức x+yi gọi là dạng đại số của số phức z=(x,y). Do đó:
C {x yi | x R, y R, i 2 1} .
x=Re(z): phần thực của z. y=Im(z): phần ảo của z. Đơn vị ảo là i.
(1) Tổng hai số phức
z1 z2 ( x1 y1i ) ( x2 y2i ) ( x1 x2 ) ( y1 y2 )i C .
Tổng hai số phức là một số phức , mà phần thực ( phần ảo) của nó bằng tổng hai phần thực
(phần ảo) của hai số đã cho.
(2) Tích hai số phức
z1.z2 ( x1 y1i ).( x2 y2i ) ( x1 x2 y1 y2 ) ( x1 y2 x2 y1 )i C .
(3) Hiệu hai số phức
z1 z2 ( x1 y1i ) ( x2 y2i ) ( x1 x2 ) ( y1 y2 )i C .
Hiệu hai số phức là một số phức , mà phần thục ( phần ảo) của nó bằng hiệu hai phần
thực(phần ảo) của hai số phức đã cho.
Khi thực hành cộng, trừ , nhân số phức thực hiện tương tự quy tắc tính đa thứ c chỉ cần lưu ý
1 là đủ.
i2
Ví dụ 3.
a) z1 5 6i, z2 1 2i
z1 z2 ( 5 6i ) (1 2i) 4 4i .
z1 z2 ( 5 6i )(1 2i ) 5 12 (10 6)i 7 16i .
1 11
b) z1 i , z2 i
2 32
2
f là một đẳng cấu
Lê Lễ [email protected] Page 7
Bài tập số phức
1 11 11 1 53
z1 z2 ( i) ( i) (1 )i i
2 32 23 2 62
1 1 1 1 1 11 17
i.
z1z2 ( i)( i) ( )i
2 3 2 6 2 43 3 12
1.5 Lũy thừa của đơn vị ảo i
i 0 1; i1 i; i 2 1; i3 i 2 .i i,
.
4 3 5 4 6 5 7 6
i i .i 1; i i .i i; i i .i 1; i i .i i
Bằng quy nạp được :
i, ∀ n∈ ℕ*
i 4n 1; i 4n 1 i; i 4n 2 1; i 4n 3
Do đó
i n { 1,1, i, i}, ∀ n∈ ℕ .
Nếu n nguyên âm , có
1
i n (i 1 ) n ( ) n ( i) n .
i
Ví dụ 4.
a) i105 i 23 i 20 i 34 i 4.26 1 i 4.5 3 i 4.5 i 4.8 2 i i 1 1 2 .
b) Giải phương trình : z3 18 26i, z x yi, x, y Z .
Ta có
( x yi)3 ( x yi)2 ( x yi) ( x2 y 2 2xyi)( x yi)
( x3 3xy 2 ) (3x2 y y3 )i 18 26i.
Sử dụng định nghĩa hai số phức bằng nhau, được:
x3 3xy 2 18
3x 2 y y 3 26
Đặt y=tx, 18(3x2 y y3 ) 26( x3 3xy 2 ) ( cho ta x≠ 0 và y≠ 0)
⇒ 18(3t t 3 ) 26(1 3t 2 ) ⇒ (3t 1)(3t 2 12t 13) 0.
Nghiệm hữu tỷ của phương trình là t=1/3. Do đó
x=3, y=1⇒ z=3+i.
1.6 Số phức liên hợp
Cho z=x+yi. Số phức z x yi gọi là số phức liên hợp của z.
Định lý.
(1) z z z R,
(2) z z ,
(3) z.z là số thực không âm,
Lê Lễ [email protected] Page 8
Bài tập số phức
(4) z1 z2 ,
z2 z1
(5) z1.z2 z1.z2 ,
(z ) 1 , z C* ,
1
(6) z
z1 z1
, z2 C* ,
(7)
z2 z2
zz zz
(8) Re( z ) , Im(z)=
2 2i
Chứng minh.
(1) zz x yi x yi.
Do đó 2yi=0⇒ y=0⇒ z=x∈ ℝ .
(2) z x yi, z x yi z.
z.z ( x yi)( x yi) x2 y 2
(3) 0
(4) z1 z2 ( x1 x2 ) ( y1 y2 )i ( x1 x2 ) ( y1 y2 )i
z2 .
( x1 y1i) ( x2 y2i) z1
(5) z1.z2 ( x1x2 y1 y2 ) i( x1 y2 x2 y1 ) ( x1x2 y1 y2 ) i ( x1 y2 x2 y1 )
z1 z2 .
( x1 iy1 )( x2 iy2 )
1 1 1
(6) z. z .( ) 1,
1 ( z. ) 1
z z z
tức là ( z ) ( z ) 1.
1
z1 1 1 1 z1
(7) ( z1.
) z1.( ) z1. .
z2 z2 z2 z2 z2
(8) z z ( x yi ) ( x yi) 2 x.
z z ( x yi ) ( x yi ) 2 yi.
zz zz
Do đó: Re( z ) , Im(z)=
2 2i
Lưu ý.
a) Việc tính số nghịch đảo của số phức khác 0, được tiến hành:
1z x yi x y
i
2 2 2 2
x y2
2
z z.z x y xy
b) Tính thương hai số phức:
z1 z1.z2 ( x1 y1i )( x2 y2i ) ( x1 x2 y1 y2 ) x1 y2 x2 y1
i
2 2 2 2 2 2
z2 z2 .z2 x2 y2 x2 y2 x2 y2
Lê Lễ [email protected] Page 9
Bài tập số phức
Khi thực hành tìm số nghịch đảo, tìm thương thực hiện tương tự quy tắc tính đa thức chỉ cần lưu
1 là đủ.
ý i2
Ví dụ 5.
a) Tìm số nghịch đảo của z 10 8i .
1 1(10 8i) 10 8i
1 1
z (10 8i)
102 82
10 8i (10 8i)(10 8i)
10 8i 5 2
i
164 82 41
5 5i 20
b) Tính z .
3 4i 4 3i
(5 5i)(3 4i) 20(4 3i) 5 35i 80 60i
z .
9 16i 2 16 9i 2 25 25
75 25i
3 i.
25
C . Chứng tỏ E z1.z2 z1.z2 là một số thực
c) Cho z1 , z2
R.
E z1 z2 z1z2 z1z2 z1.z2 E E
1.7 Môđun của số phức
Số | z | x 2 y 2 gọi là Môđun của số phức z=x+yi.
Ví dụ 6. Cho
z1 4 3i, z2 3i, z3 2,
42 32 02 ( 3)2 22
| z1 | 5, | z2 | 3, | z3 | 2.
Định lý.
(1) | z | Re( z ) | z |, | z | Im( z ) | z | .
(2) | z | 0,| z | 0 z 0.
(3) | z | | z | | z | .
(4) z.z z 2 .
(5) | z1 z2 | | z1 || z2 | .
(6) | z1 | | z2 | | z1 z2 | | z1 | | z2 | .
(7) | z 1 | | z | 1 , z C*
z | z1 |
, z2 C * .
(8) | 1 |
z2 | z2 |
(9) | z1 | | z2 | | z1 z2 | | z1 | | z2 | .
Lê Lễ [email protected] Page 10
Bài tập số phức
Chứng minh
Dễ kiểm tra (1)-(4) đúng
(5) | z1.z2 |2 ( z1.z2 )( z1z2 ) ( z1.z1 )( z2 z2 ) | z1 |2| z2 |2
| z1 z2 | | z1 || z2 | .
z2 |2 ( z1 z2 ) ( z1 z2 )( z1 z2 ) | z1 |2 z1 z 2 z1z 2 | z 2 |2
(6) | z1 z2 )( z1
Bởi vì z1 z2 z1z2 , kéo theo
z1 z2
2 e( z1 z2 ) 2 | z1 z2 | 2 | z1 || z2 | 2 | z1 || z2 | .
z1 z2 z1z2
Do đó
| z1 z2 |2 (| z1 | | z2 |)2 . Nên | z1 z2 | | z1 | | z2 | .
Bất đẳng thức bên trái có được do:
| z1 | | z1 z2 z2 | | z1 z2 | | z2 | | z1 z2 | | z2 |
| z1 | | z2 | | z1 z2 |
1 1 1 1
(7) z. 1 | z |. 1 .
z z z |z|
Nên
| z 1 | | z | 1 , z C* .
z1 1 | z1 |
| z1 | | z1z2 1 | | z1 || z2 1 | | z1 || z2 | 1
(8) .
z2 z2 | z2 |
(9) | z1 | | z1 z2 z2 | | z1 z2 | | z2 | Nên | z1 z2 | | z1 | | z2 | .
Mặt khác
| z1 z2 | | z1 ( z2 ) | | z1 | | z2 | | z1 | | z2 | .
Bất đẳng thức | z1 z2 | | z1 | | z2 | là đẳng thức Re( z1 z2 ) | z1 || z2 | ,
tức là z1 tz2 , t là số thực không âm.
Bài tập 1. Chứng minh
| z1 z2 |2 | z1 z2 |2 2(| z1 |2 | z2 |2 ) .
Lời giải. Sử dụng tính chất (4),
| z1 z2 |2 | z1 z2 |2 ( z1 z2 )( z1 z2 ) ( z1 z2 )( z1 z2 )
| z1 |2 z1 z2z2 z1 | z2 |2 | z1 |2 z1 z2 z2 z1 | z2 |2
2(| z1 |2 | z2 |2 ) .
zz
Bài tập 2. Chứng minh nếu | z1 | | z2 | 1, z1 z2 1 thì 1 2 là số thực.
1 z1 z2
Lời giải. Sử dụng tính chất (4),
Lê Lễ [email protected] Page 11
Bài tập số phức
1
z1 z1 | z1 |2 1, z1 .
z1
1
Tương tự, z2 , đặt số trên là A,
z2
1 1
z1 z2 z1 z2
z1 z2
A.
A
11 1 z1 z2
1 z1 z2 1
z1 z2
Vậy A là số thực.
Bài tập 3. Cho a là số thực dương và đặt
1
z C * ,| z
M0 | a.
z
Tìm giá trị nhỏ nhất và giá trị lớn nhất của |z| khi z∈ M0.
Lời giải.
z2 z 2
12 1 1 1
2 2
a |z | (z )( z ) |z| 2
| z |2
z z z |z|
| z |4 ( z z ) 2 2 | z |2 1
.
| z |2
Do đó
| z |4 | z |2 (a2 2) 1 ( z z )2 0.
a2 a4 4a 2 a 2 a4 4a 2
2 2
2
|z| [ ; ]
2 2
a2 4 a a2 4
a
|z| [ ; ].
2 2
a2 4 a2 4
a a
max | z | ,min | z | .
2 2
z M,z z.
Bài tập 4. Chứng minh mọi số phức z,
1
, hoặc | z 2 1 | 1.
| z 1|
2
Lời giải. Phản chứng
1
và | z 2 1 | 1.
| z 1|
2
Đặt z=a+bi⇒ z a b 2abi.
2 2 2
Lê Lễ [email protected] Page 12
Bài tập số phức
1
(1 a 2 b 2 ) 2 4a 2b 2 1,(1 a) 2 b2 ,
2
(a2 b2 )2 2(a2 b2 ) 0,2(a2 b2 ) 4a 1 0.
Cộng các bất đẳng thức được
(a2 b2 )2 (2a 1)2 0. Mâu thuẫn
Bài tập 5. Chứng minh
7 7
|1 z | |1 z z 2 | 3 , ∀ z, |z|=1.
2 6
Lời giải. Đặt
t | 1 z | [0;2] .
t2 2
t 2 (1 z )(1 z ) 2 2 Re( z ) Re( z ) .
2
Khi đó | 1 z z 2 | | 7 2t 2 |. Xét hàm số
| 7 2t 2 |.
f :[0;2] R, f (t ) t
Được
7 7 7 7
| 7 2t 2 |
f( ) t f( )3 .
2 2 6 6
Bài tập 6. Xét
H {z C , z x 1 xi, x R} .
Chứng minh rằng tồn tại duy nhất số phức z H ,| z | | w |, w H .
Lời giải. Đặt
y 1 yi, y R.
Là đủ nếu chứng minh được ,tồn tại số thực duy nhất x sao cho
Lê Lễ [email protected] Page 13
Bài tập số phức
y 2 , ∀ y∈ R.
( x 1)2 x2 ( y 1)2
Nói cách khác , x là điểm cực tiểu hàm số
12 1
R, f ( y ) ( y 1) 2 y2 2 y2
f :R 2 y 1 2( y ) ,
2 2
Do đó điểm cự tiểu là
1 11
x z i.
2 22
Bài tập 7. Cho x,y,z là các số phức phân biệt sao cho
y tx (1 t ) z , t (0;1).
Chứng minh rằng
| z| | y| | z| | x| | y| | x|
.
|z y| | z x| | y x|
Lời giải. Từ hệ thức y tx (1 t ) z ,
z y t ( z x).
Bất đẳng thức
| z| | y| | z| | x|
.
|z y| | z x|
trở thành
| z | | y | t (| z | | x |),
hay
| y | (1 t ) | z | t | x | .
Vận dụng bất đẳng thức tam giác cho
y (1 t ) z tx , ta có kết quả.
Bất đẳng thức thứ hai , được chứng minh tương tự, bởi
y tx (1 t ) z
tương đương với
y x (1 t )( z x).
1.8 Giải phương trình bậc hai
Phương trình bậc hai với hệ số thực
ax2 bx c 0, a 0
vẫn có nghiệm phức trong cả trường hợp biệt thức b 2 4ac âm.
Phân tích vế trái
b2
a[( x ) ]0
4a 2
2a
Lê Lễ [email protected] Page 14
Bài tập số phức
b2 2
)2
hay ( x 0.
) i(
2a 2a
bi bi
Do đó x1 , x2 .
2a 2a
Rõ ràng hai nghiệm là hai số phức liên hợp và phân tích nhân tử được
ax2 bx c a( x x1 )( x x2 )
trong cả trường hợp Δ Bài tập số phức
632 162 65 .
r| |
Phương trình
y2 63 16i
65 63 65 63
Có nghiệm y1,2 (1 8i) . Kéo theo
( i )
2 2
z1,2 4 4i (1 8i).
Do đó z1 5 12i, z2 3 4i
Ta có thể dùng cách khác để giải phương trình bậc hai trên.
(4 4i)2 (63 16i) 63 16i
Tìm hai căn bậc hai của 63 16i , tức là tìm z x yi, z 2 63 16i
x2 y 2 x 1
63
2 2
x y 2 xyi 63 16i .
y 8
xy 8
Δ’ có hai căn bậc hai là 1-8i, -1+8i.
Phương trình có hai nghiệm
z1 4(1 i ) (1 8i) 5 12i,
z2 4(1 i ) (1 8i ) 3 4i
Bài tập 9. Cho p, q là hai số phức , q≠ 0. Chứng minh rằng nếu các nghiệm phương trình bậc
p
hai x2 px q 0 có Môđun bằng nhau, thì là một số thực
q
Lời giải. gọi x1, x2 là các nghiệm phương trình và r | x1 | | x2 | . Khi đó
p 2 ( x1 x2 ) 2 x1 x2 x1 x2 x2 x1 2
2 22 Re( x1 x2 )
q2 r2 r2 r2
x1 x2 x2 x1
Là số thực. Hơn nữa
p2
r 2 , do đó 0.
Re( x1 x2 ) | x1 x2 |
q2
p
Vậy là một số thực.
q
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 az 2 bz c 0 có Môđun bằng 1 thì
b2=ac.
b) Nếu mỗi phương trình
az 2 bz c 0, bz 2 cz a 0 có một nghiệm có Môđun bằng 1 thì
|a-b|=|b-c|=|c-a|.
Lê Lễ [email protected] Page 16
Bài tập số phức
Lời giải.
c1
a) gọi z1 , z2 là các nghiệm phương trình với |z1|=1. Từ z2 kéo theo
.
a z1
c1 b
1. Bởi vì z1 z2 |2 1. Hệ thức tương
,| a | | b |, ta có | z1
| z2 | | |. z2
a | z1 | a
đương với
1 1
z2 ) 1 , tức là ( z1 z2 )( ) 1.
( z1 z2 )( z1
z1 z2
b2 c
⇒ b 2 ac .
z2 )2 z1z2 , hay (
( z1 )
a a
ab . Nhân các hệ thức được b2c 2 a 2bc bc. Do đó
a2
b) Theo câu a) b2 ac, c2
a 2 b 2 c 2 ab bc ca.
Hệ thức tương đương với
(a b)2 (b c)2 (c a)2 0,
Tức là
(a b)2 (b c)2 2(a b)(b c) (c a)2 2(a b)(b c).
Kéo theo (a c)2 (a b)(b c) . Lấy giá trị tuyệt đối, được 2 ,
ở đây | c a |, | a b | . Tương tự được . Cộng
2 2
| b c |, ,
các hệ thức, được
2 2 2
Tức là ( 0 . Do đó α=β=γ.
)2 ( )2 ( )2
1.9 Bài tập
1. Cho các số phức z1 1 2i, z2 2 3i, z3 1 i . Tính
a) z1 z2 z3 ,
b) z1 z2 z2 z3 z3 z1 ,
c) z1 z2 z3 ,
d) z12 2 2
z2 z3 ,
z z2 z3
e) 1 ,
z2 z3 z1
z12 z22
f) 2 .
2
z 2 z3
2. Giải phương trình
a) z 5 7i 2 i;
Lê Lễ [email protected] Page 17
Bài tập số phức
b) 2 3i z 5 i;
c) z (2 3i) 4 5i ;
z
d) 3 2i .
1 3i
3. Trong C, giải phương trình sau
a) z 2 z 1 0;
b) z 3 1 0.
n
z k , tùy theo số nguyên dương n .
4. Cho z=i. Tính
k0
5. Giải phương trình
a) z (1 2i) 1 3i;
b) (1 i) z 2 1 7i.
6. Cho z=a+bi. Tính z 2 , z 3 , z 4 .
7. Cho z0 a bi. Tìm z∈ C sao cho z 2 z0 .
8. Cho z=1-i. Tính z n , n nguyên dương.
9. Tìm các số thực x, y sao xho
a) (1 2i) x (1 2 y)i 1 i;
x3y3
b) i;
3i 3i
12
c) (4 3i ) x 2 4 y2 (3xy 2 y 2 )i.
(3 2i ) xy x
2
10. Tính
a) ( 2 i )( 3 2i )(5 4i );
b) (2 4i)(5 2i ) (3 4i)( 6 i);
1 i 16 1 i 8
c) ( ) ( );
1 i 1i
1 i 36 1 i 76
d) ( )( );
2 2
3 7i 5 8i
e) .
2 3i 2 3i
11. Tính
a) i 2000 i1999 i 201 i82 i 47 ;
i n ; n≥ 1;
b) En 1 i i 2 i3
c) i1.i 2 .i3. i 2000 ;
Lê Lễ [email protected] Page 18
Bài tập số phức
d) i 5 ( i) 7 ( i)13 i 100
( i)94 ;
12. Giải phương trình
a) z 2 i;
b) z 2 i;
1 2
c) z 2 i ;
2 2
1
13. Tìm các số phức z≠ 0 sao cho z R
z
14. Chứng minh rằng
a) E1 (2 i 5)7 (2 i 5)7 R;
n n
19 7i 20 5i
b) E2 R.
9i 7 6i
15. Chứng minh
a) | z1 z2 |2 | z2 z3 |2 | z3 z1 |2 | z1 |2 | z2 |2 | z3 |2 | z1 z3 |2 ;
z2
b) |1 z1 z2 |2 z2 |2 (1 | z1 |2 )(1 | z2 |2 );
| z1
c) |1 z1 z2 |2 | z1 z2 |2 (1 | z1 |2 )(1 | z2 |2 );
d) | z1 z2 z3 |2 | z1 z2 z3 |2 | z1 z2 z3 |2 | z1 z3 |2
z2
4(| z1 |2 | z2 |2 | z3 |2 )2 .
1 1
| 2. Chứng minh | z
16. Cho z C * , | z 3 | 2.
3
z z
17. Tìm tất cả các số phức z sao cho
| z | 1,| z 2 z 2 | 1 .
18. Tìm tất cả các số phức z sao cho
4z 2 8 | z |2 8.
19. Tìm tất cả các số phức z sao cho z 3 z .
20. Xét z∈ ℂ , Re(z)>1. Chứng minh
111
| |.
z22
1 3
21. Cho các số thực a,b và i . Tính
2 2
c 2 )(a b 2 c ) .
(a b
22. Giải phương trình
a) | z | 2 z 3 4i;
Lê Lễ [email protected] Page 19
Bài tập số phức
b) | z | z 3 4i;
c) z3 2 11i, z x yi, x, y Z
d) iz 2 (1 2i) z 1 0;
e) z 4 6(1 i) z 2 5 6i 0;
f) (1 i) z 2 2 11i 0.
23. Tìm tất cả các số thực m sao cho phương trình
z3 (3 i) z 2 3z (m i) 0
Có ít nhất một nghiệm thực.
24. Tìm tất cả các số phức z sao cho
z ' ( z 2)( z i )
là số thực.
1
25. Tìm tất cả số phức z sao cho | z | | | .
z
26. Cho z1 , z2 C , sao cho | z1 z2 | 3,| z1 | | z2 | 1 . Tính | z1 z2 | .
27. Tìm tất cả các số nguyên dương n sao cho
1 i 3n 1 i 3n
( )( ) 2.
2 2
28. Cho số nguyên n>2. Tìm số nghiệm phương trình
z n 1 iz .
29. Cho z1 , z2 , z3 là ba số phức | z1 | | z2 | | z3 | R 0 .
Chứng minh
| z1 z2 || z2 z3 | | z3 z1 || z1 z2 | | z2 z3 || z3 z1 | 9R2 .
v(u z )
30. Cho u,v,w là ba số phức | u | 1,| v | 1, w . Chứng minh | w | 1 | z | 1 .
u .z 1
31. Cho z1 , z2 , z3 là ba số phức sao cho
z1 z2 z3 0,| z1 | | z2 | | z3 | 1.
Chứng minh
z12 z2 z3 0 .
2 2
32. Cho các số phức z1 , z2 , , zn sao cho
| z1 | | z2 | | zn | r 0
Chứng tỏ
( z1 z2 )( z2 z3 ) ( zn 1 zn )( zn z1 )
là số thực.
E
z1 z2 zn
33. Cho các số phức phân biệt z1 , z2 , z3 sao cho
Lê Lễ [email protected] Page 20
