IMG-LOGO
Trang chủ Đánh giá năng lực ĐHQG Hà Nội Bài toán tìm số phức thỏa mãn điều kiện cho trước

Bài toán tìm số phức thỏa mãn điều kiện cho trước

Bài toán tìm số phức thỏa mãn điều kiện cho trước

  • 976 lượt thi

  • 15 câu hỏi

  • 30 phút

Danh sách câu hỏi

Câu 1:

Với hai số phức bất kì \[{z_1},{z_2}\], khẳng định nào sau đây đúng:

Xem đáp án
Ta có:\[\left| {\left| {{z_1}} \right| - \left| {{z_2}} \right|} \right| \le \left| {{z_1} \pm {z_2}} \right| \le \left| {{z_1}} \right| + \left| {{z_2}} \right|\]  nên A đúng.

Đáp án cần chọn là: A


Câu 2:

Cho số phức z thỏa mãn \[\left| {z - 2 - 2i} \right| = 1\]. Số phức z−i có mô đun nhỏ nhất là:

Xem đáp án

Ta có:

\[\left| {z - i} \right| = \left| {\left( {z - 2 - 2i} \right) + \left( {i + 2} \right)} \right| \ge \left| {\left| {z - 2 - 2i} \right| - \left| {i + 2} \right|} \right| = \left| {1 - \sqrt 5 } \right| = \sqrt 5 - 1\]

Vậy\[\left| {z - i} \right| \ge \sqrt 5 - 1\]nên\[\min \left| {z - i} \right| = \sqrt 5 - 1\]

Đáp án cần chọn là: A


Câu 3:

Xác định số phức z thỏa mãn \[\left| {z - 2 - 2i} \right| = \sqrt 2 \] mà \[\left| z \right|\;\]đạt giá trị lớn nhất.

Xem đáp án

Sử dụng bất đẳng thức chứa dấu giá trị tuyệt đối ta có:

\[\sqrt 2 = |z - 2 - 2i| \ge |z| - | - 2 - 2i| = |z| - 2\sqrt 2 \Rightarrow |z| \le 3\sqrt 2 \]

Suy ra\[\max |z| = 3\sqrt 2 \]

Kiểm tra các đáp án đã cho chỉ có đáp án C thỏa mãn.

Đáp án cần chọn là: C


Câu 4:

Cho số phức z có \[\left| z \right| = 2\;\]thì số phức \[w = z + 3i\;\] có mô đun nhỏ nhất và lớn nhất lần lượt là

Xem đáp án

Sử dụng bất đẳng thức chứa dấu giá trị tuyệt đối ta có

\[\left| {|z| - |3i|} \right| \le |z + 3i| \le \left| {|z| + |3i|} \right| \Leftrightarrow |2 - 3| \le |w| \le |2 + 3| \Leftrightarrow 1 \le |w| \le 5\]

Nhận thấy với\[z = - 2i\] thì \[\left| w \right| = 1\] và với\[z = 2i\] thì\[\left| w \right| = 5\] nên 1 và 5 là GTNN và GTLN của \[\left| w \right|\]

Đáp án cần chọn là: D


Câu 5:

Cho số phức z thoả \[\left| {z - 3 + 4i} \right| = 2\;\]và \[w = 2z + 1 - i\]. Khi đó \[\left| w \right|\] có giá trị lớn nhất là:

Xem đáp án

Ta có\[|z - 3 + 4i| = 2 \Leftrightarrow |2z - 6 + 8i| = 4.\]

Theo bất đẳng thức chứa dấu giá trị tuyệt đối có

\[4 = |2z - 6 + 8i| = |(2z + 1 - i) - (7 - 9i)| \ge |2z + 1 - i| - |7 - 9i| = |w| - \sqrt {130} \]

\[ \Rightarrow |w| - \sqrt {130} \le 4 \Rightarrow |w| \le 4 + \sqrt {130} \]

Đáp án cần chọn là: D


Câu 6:

Cho số phức z thỏa mãn \[\left| {{z^2} - i} \right| = 1\]. Tìm giá trị lớn nhất của \(\left| {\overline z } \right|\)

Xem đáp án

Theo bất đẳng thức chứa dấu giá trị tuyệt đối ta có

\[1 = \left| {{z^2} - i} \right| \ge \left| {{z^2}} \right| - \left| i \right| = {\left| z \right|^2} - 1 \Rightarrow {\left| z \right|^2} \le 2 \Rightarrow \left| z \right| = \left| {\bar z} \right| \le \sqrt 2 \]

Đáp án cần chọn là: D


Câu 7:

Cho số phức z thỏa mãn\[\left| {z - 1 - 2i} \right| = 4\]. Gọi M,m lần lượt là giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của \[\left| {z + 2 + i} \right|.\]Tính \[S = {M^2} + {m^2}\]

Xem đáp án

Theo bất đẳng thức chứa dấu giá trị tuyệt đối ta có

\[|z + 2 + i| = |(z - 1 - 2i) + (3 + 3i)| \ge ||z - 1 - 2i| - |3 + 3i|| = |4 - 3\sqrt 2 | = 3\sqrt 2 - 4 = m\]

\[|z + 2 + i| = |(z - 1 - 2i) + (3 + 3i)| \le |z - 1 - 2i| + |3 + 3i| = 4 + 3\sqrt 2 = M\]

Suy ra

\[{M^2} + {m^2} = {(3\sqrt 2 - 4)^2} + {(4 + 3\sqrt 2 )^2} = 2({4^2} + {(3\sqrt 2 )^2}) = 68\]

Đáp án cần chọn là: C


Câu 8:

Cho số phức z có điểm biểu diễn nằm trên đường thẳng \[3x - 4y - 3 = 0,\left| z \right|\;\]nhỏ nhất bằng.

Xem đáp án

Giả sử\[z = x + yi\] ta có\[3x - 4y - 3 = 0\]suy ra\[y = \frac{3}{4}\left( {x - 1} \right)\]

Ta có

\[\begin{array}{l}|z| = \sqrt {{x^2} + {y^2}} = \sqrt {{x^2} + \frac{9}{{16}}{{(x - 1)}^2}} = \frac{1}{4}\sqrt {16{x^2} + 9{{(x - 1)}^2}} \\ = \frac{1}{4}\sqrt {25{x^2} - 18x + 9} = \frac{1}{4}\sqrt {{{\left( {5x - \frac{9}{5}} \right)}^2} + \frac{{144}}{{25}}} \ge \frac{1}{4}.\frac{{12}}{5} = \frac{3}{5}\end{array}\]

Dấu “=” xảy ra khi\[x = \frac{9}{{25}}\]và\[y = - \frac{{12}}{{25}}\]

Đáp án cần chọn là: B


Câu 9:

Cho số phức z thỏa mãn \[\left| {z + 3} \right| + \left| {z - 3} \right| = 10.\]Giá trị nhỏ nhất của \[\left| z \right|\;\]là:

Xem đáp án

Giả sử\[z = a + bi\] theo giả thiết ta có

\[|a + bi + 3| + |a + bi - 3| = 10 \Leftrightarrow \sqrt {{{(a + 3)}^2} + {b^2}} + \sqrt {{{(a - 3)}^2} + {b^2}} = 10\]

Áp dụng bất đẳng thức Bunhiacopxki ta có

\[10 = \sqrt {{{(a + 3)}^2} + {b^2}} + \sqrt {{{(a - 3)}^2} + {b^2}} \le \sqrt {({1^2} + {1^2})[{{(a + 3)}^2} + {b^2} + {{(a - 3)}^2} + {b^2}]} \]

\[ = \sqrt {2.[2{a^2} + 2{b^2} + 18]} = 2\sqrt {{a^2} + {b^2} + 9} \]

Suy ra\[\sqrt {{a^2} + {b^2} + 9} \ge 5 \Leftrightarrow {a^2} + {b^2} + 9 \ge 25 \Leftrightarrow {a^2} + {b^2} \ge 16\]

Do đó\[|z| = \sqrt {{a^2} + {b^2}} \ge 4\]

Đáp án cần chọn là: B


Câu 10:

Cho \[{z_1},{z_2}\;\] thỏa mãn \[\left| {{z_1} - {z_2}} \right| = 1\;\]và \[\left| {{z_1} + {z_2}} \right| = 3\]. Tính \[maxT = \left| {{z_1}} \right| + \left| {{z_2}} \right|\;\]

Xem đáp án

Giả sử\[{z_1} = {x_1} + {y_1}i,{z_2} = {x_2} + {y_2}i\]

Theo giả thiết\[|{z_1} - {z_2}| = 1\] có

\[{({x_1} - {x_2})^2} + {({y_1} - {y_2})^2} = 1 \Leftrightarrow x_1^2 + x_2^2 - 2{x_1}{x_2} + y_1^2 + y_2^2 - 2{y_1}{y_2} = 1\](1)

Theo giả thiết\[|{z_1} + {z_2}| = 3\] có

\[{({x_1} + {x_2})^2} + {({y_1} + {y_2})^2} = 9 \Leftrightarrow x_1^2 + x_2^2 + 2{x_1}{x_2} + y_1^2 + y_2^2 + 2{y_1}{y_2} = 9\](2)

Cộng vế với vế của (1) và (2) ta có

\[x_1^2 + x_2^2 + y_1^2 + y_2^2 = 5\]

Ta có

\[T = \sqrt {x_1^2 + y_1^2} + \sqrt {x_2^2 + y_2^2} \]

Theo bất đẳng thức Bunhiacopxki ta có

\[T \le \sqrt {2.(x_1^2 + x_2^2 + y_1^2 + y_2^2)} = \sqrt {10} \]

Đáp án cần chọn là: D


Câu 11:

Tìm giá trị nhỏ nhất của \[\left| z \right|,\]biết rằng z thỏa mãn điều kiện \[\left| {\frac{{4 + 2i}}{{1 - i}}z - 1} \right| = 1.\]

Xem đáp án

Có\[\frac{{4 + 2i}}{{1 - i}} = 1 + 3i\]. Đặt\[z = x + yi\]thì

\[\frac{{4 + 2i}}{{1 - i}}z - 1 = (1 + 3i)(x + yi) - 1 = (x - 3y - 1) + (3x + y)i\]

Điều kiện đã cho trong bài được viết lại thành

\[{(x - 3y - 1)^2} + {(3x + y)^2} = 1\]

\[ \Leftrightarrow {(x - 3y)^2} - 2(x - 3y) + 1 + {(3x + y)^2} = 1\]

\[ \Leftrightarrow 10{x^2} + 10{y^2} - 2x + 6y = 0\]

\[ \Leftrightarrow \left( {{x^2} - \frac{1}{5}x} \right) + \left( {{y^2} + \frac{3}{5}y} \right) = 0\]

\[ \Leftrightarrow {\left( {x - \frac{1}{{10}}} \right)^2} + {\left( {y + \frac{3}{{10}}} \right)^2} = \frac{1}{{10}}\]

Điểm biểu diễn M(x,y) của z chạy trên đường tròn (*). Cần tìm điểm M(x,y) thuộc đường tròn này để OM nhỏ nhất.

Vì đường tròn này qua O nên min OM=0 khi \[M \equiv O\] hay M(0,0), do đó z=0 hay \[min\left| z \right| = 0\]

Đáp án cần chọn là: B


Câu 12:

Tìm giá trị lớn nhất của \[\left| z \right|,\]biết rằng z thỏa mãn điều kiện \[\left| {\frac{{ - 2 - 3i}}{{3 - 2i}}z + 1} \right| = 1\].

Xem đáp án

Có\[\frac{{ - 2 - 3i}}{{3 - 2i}} = - i\].Đặt\[z = x + yi\]thì

\[\frac{{ - 2 - 3i}}{{3 - 2i}}z + 1 = - i(x + yi) + 1 = (y + 1) - xi\]

Điều kiện đã cho trong bài được viết lại thành\[{(y + 1)^2} + {x^2} = 1\]

Điểm biểu diễn M(x,y) của z chạy trên đường tròn (*) có tâm I(0,−1), bán kính bằng 1.

Cần tìm điểm M(x,y) thuộc đường tròn này để OM lớn nhất.

Vì O nằm trên đường tròn nên OM lớn nhất khi OM là đường kính của (*) ⇔I là trung điểm của OM \( \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = 2{x_I}}\\{y = 2{y_I}}\end{array}} \right. \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = 0}\\{y = - 2}\end{array}} \right. \Leftrightarrow M(0, - 2)\)

Suy ra\[z = - 2i \Leftrightarrow |z| = 2\]

Vậy \[\max \left| z \right| = 2\]Đáp án cần chọn là: C


Câu 13:

Trong số các số phức z thỏa mãn điều kiện \[\left| {z - 4 + 3i} \right| = 3\], gọi \[{z_0}\] là số phức có mô đun lớn nhất. Khi đó \[\left| {{z_0}} \right|\;\]là

Xem đáp án

Gọi\[z = x + yi\]

Khi đó\[z - 4 + 3i = \left( {x - 4} \right) + \left( {y + 3} \right)i\]

\[ \Rightarrow \left| {z - 4 + 3i} \right| = \left| {\left( {x - 4} \right) + \left( {y + 3} \right)i} \right| = 3 \Rightarrow {\left( {x - 4} \right)^2} + {\left( {y + 3} \right)^2} = 9\]

Vậy quỹ tích các điểm M biểu diễn số phức z thuộc đường tròn tâm I(4;−3);R=3.

Đặt  \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = 3sint + 4}\\{y = 3cost - 3}\end{array}} \right.\)\[ \Rightarrow {x^2} + {y^2} = {\left( {3\sin t + 4} \right)^2} + {\left( {3\cos t - 3} \right)^2}\]

\[ = 9{\sin ^2}t + 9{\cos ^2}t + 24\sin t - 18\cos t + 25 = 24\sin t - 18\cos t + 34\]

Mà \[24\sin t - 18\cos t \le \sqrt {\left( {{{24}^2} + {{18}^2}} \right)\left( {{{\sin }^2}t + {{\cos }^2}t} \right)} = 30\] (theo bunhiacopxki)

\[ \Rightarrow {x^2} + {y^2} \le 30 + 34 = 64 \Rightarrow \sqrt {{x^2} + {y^2}} \le 8 \Rightarrow \left| z \right| \le 8\]

Đáp án cần chọn là: D


Câu 14:

Trong các số phức z thỏa mãn \[\left| {z + 3 + 4i} \right| = 2\;\], gọi \[{z_0}\] là số phức có mô đun nhỏ nhất. Khi đó:

Xem đáp án

Giả sử\[z = a + bi\left( {a,b \in R} \right)\] ta có:\[\left| {z + 3 + 4i} \right| = 2 \Leftrightarrow \left| {(a + 3) + (b + 4)i} \right| = 2 \Leftrightarrow {(a + 3)^2} + {(b + 4)^2} = 4\]

Do đó tập hợp điểm biểu diễn số phức z thuộc đường tròn tâm I(−3;−4) và bán kính r=2

Trong các số phức z thỏa mãn  (ảnh 1)

Từ hình vẽ ta thấy số phức \[{z_0}\] có mô đun nhỏ nhất nếu \[{z_0}\] có điểm biểu diễn là M.

Ta có\[\overrightarrow {OI} = ( - 3; - 4)\] nên đường thẳng đi qua O và I là OI:

\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = 3t}\\{y = 4t}\end{array}} \right. \Rightarrow M(3t;4t)\)

Mặt khác\[M \in \left( C \right)\] nên:

\[{(3t + 3)^2} + {(4t + 4)^2} = 4 \Leftrightarrow 25{t^2} + 50t + 21 = 0\]

\( \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{t = \frac{{ - 3}}{5}}\\{t = \frac{{ - 7}}{5}}\end{array}} \right.\)

\[M\left( {\frac{{ - 9}}{5};\frac{{ - 12}}{5}} \right)\] hoặc\[M\left( {\frac{{ - 21}}{5};\frac{{ - 28}}{5}} \right)\]

\[M\left( {\frac{{ - 9}}{5};\frac{{ - 12}}{5}} \right)\] thuộc (C)  và gần O nhất.

\[ \Rightarrow z = \frac{{ - 9}}{5} - \frac{{12}}{5}i \Rightarrow \left| z \right| = 3\]

Đáp án cần chọn là: D


Câu 15:

Đề thi THPT QG - 2021 - mã 101

Xét các số phức z,w thỏa mãn \[\left| z \right| = 1\;\]và \[\left| w \right| = 2\]. Khi \[\left| {z + i\overline {\rm{w}} - 6 - 8i} \right|\] đạt giá trị nhỏ nhất, \[\left| {z - w} \right|\;\] bằng? 

Xem đáp án

Cách 1: Dùng phương pháp hình học →→ Kỹ năng dồn số phức.

\[P = \left| {z + i\,{\rm{\bar w}} - 6 - 8i} \right| = \left| {\left( {z - 6 - 8i} \right) - \left( { - i\bar w} \right)} \right| = \left| {u - v} \right|\]

Trong đó:\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{u = z - 6 - 8i}\\{v = - i\overline {\rm{w}} }\end{array}} \right.\) u có điểm biểu diễn là A, v có điểm biểu diễn là B.

\[ \Rightarrow P = \left| {u - v} \right| = AB \Rightarrow \]Cần đạt Min.

\[\left| z \right| = 1 \Leftrightarrow \left| {\left( {z - 6 - 8i} \right) + 6 + 8i} \right| = 1 \Leftrightarrow \left| {u + 6 + 8i} \right| = 1\]

⇒ Tập hợp điểm A biểu diễn số phức uu là đường tròn: \[\left( {{C_1}} \right):\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{I( - 6; - 8)}\\{{R_1} = 1}\end{array}} \right.\]

\[\left| w \right| = 2 \Leftrightarrow \left| {\bar w} \right| = 2 \Leftrightarrow \left| { - i} \right|.\left| {\bar w} \right| = \left| { - i} \right|.2 \Rightarrow \left| { - i\bar w} \right| = 2 \Leftrightarrow \left| v \right| = 2\]

⇒ Tập hợp điểm B biểu diễn số phức v là đường tròn\[\;({C_2}):\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{O(0;0)}\\{{R_2} = 2}\end{array}} \right.\]

Có\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{IA = {R_1} = 1}\\{OB = {R_2} = 2}\\{OI = 10}\end{array}} \right.\)

Đề thi THPT QG - 2021 - mã 101Xét các số phức z,w thỏa mãn (ảnh 1)

 

\[ \Rightarrow A{B_{\min }} = IO - {R_1} - {R_2} = 10 - 1 - 2 = 7\]

Min đạt được khi:\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{\overrightarrow {OA} = \frac{9}{{10}}\overrightarrow {OI} \Rightarrow A\left( {\frac{{ - 27}}{5};\frac{{ - 36}}{5}} \right) \Rightarrow u = - \frac{{27}}{5} - \frac{{36}}{5}i}\\{\overrightarrow {OB} = \frac{1}{5}\overrightarrow {OI} \Rightarrow B\left( {\frac{{ - 6}}{5};\frac{{ - 8}}{5}} \right) \Rightarrow v = - \frac{6}{5} - \frac{8}{5}i}\end{array}} \right.\)

\( \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{z = u + 6 + 8i = \frac{3}{5} + \frac{4}{5}i}\\{ - i\overline {\rm{w}} = v \Rightarrow \overline {\rm{w}} = \frac{v}{{ - i}} = \frac{{ - \frac{6}{5} - \frac{8}{5}i}}{{ - i + \frac{6}{5}i}} = \frac{8}{5} - \frac{6}{5}i \Rightarrow {\rm{w}} = \frac{8}{5}}\end{array}} \right.\)

\[ \Rightarrow \left| {z - w} \right| = \left| {\left( {\frac{3}{5} + \frac{4}{5}i} \right) - \left( {\frac{8}{5} + \frac{6}{5}i} \right)} \right| = \frac{{\sqrt {29} }}{5}\]

Cách 2: Phương pháp dùng BĐT vectơ

Ta có BĐT cho 3 vectơ\[\vec a,\,\,\vec b,\,\,\vec c\]thì\[\left| {\vec a + \vec b + \vec c} \right| \ge \left| {\vec a} \right| - \left| {\vec b} \right| - \left| {\vec c} \right|\]

Dấu “=” xảy ra ⇔\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{\left| {\overrightarrow a } \right| \ge \left| {\overrightarrow b } \right| + \left| {\overrightarrow c } \right|}\\{\overrightarrow a = k\overrightarrow b }\\{\overrightarrow a = m\overrightarrow c }\end{array}} \right.(k;m < 0)\)

* Đặt\[P = \left| {z + i\,{\rm{\bar w}} - 6 - 8i} \right| = \left| {\underbrace {\left( { - 6 - 8i} \right)}_{ = \overrightarrow a } + \underbrace z_{ = \overrightarrow b } + \underbrace {i\overline {\rm{w}} }_{ = \overrightarrow c }} \right|\]

Đặt\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{( - 6 - 8i) \Leftrightarrow \overrightarrow a ( - 6; - 8) \Rightarrow \left| {\overrightarrow a } \right| = 10}\\{z \Leftrightarrow \overrightarrow b \Rightarrow \left| {\overrightarrow b } \right| = 1}\\{i\overline {\rm{w}} \Leftrightarrow \overrightarrow c \Rightarrow \left| {\overrightarrow c } \right| = \left| {i\overline {\rm{w}} } \right| = \left| {\rm{w}} \right| = 2}\end{array}} \right.\)

\[ \Rightarrow P = \left| {\vec a + \vec b + \vec c} \right| \ge \left| {\vec a} \right| - \left| {\vec b} \right| - \left| {\vec c} \right| = 10 - 1 - 2 = 7\]

\[ \Rightarrow {P_{\min }} = 7\]đạt Min khi\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{\left| {\overrightarrow a } \right| \ge \left| {\overrightarrow b } \right| + \left| {\overrightarrow c } \right|(dung\,do10 > 1 + 2)}\\{\overrightarrow a = - 10\overrightarrow b \Leftrightarrow \overrightarrow b = - \frac{1}{{10}}\overrightarrow a = \left( {\frac{3}{5};\frac{4}{5}} \right)}\\{\overrightarrow a = - 5\overrightarrow c \Leftrightarrow \overrightarrow c = - \frac{1}{5}\overrightarrow a = \left( {\frac{6}{5};\frac{8}{5}} \right)}\end{array}} \right.\)

\( \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{z = \frac{3}{5} + \frac{4}{5}i}\\{i\overline {\rm{w}} = \frac{6}{5} + \frac{8}{5}i \Leftrightarrow {\rm{w}} = \frac{8}{5} + \frac{6}{5}i}\end{array}} \right.\)

\[ \Rightarrow \left| {z - w} \right| = \left| {\left( {\frac{3}{5} + \frac{4}{5}i} \right) - \left( {\frac{8}{5} + \frac{6}{5}i} \right)} \right| = \frac{{\sqrt {29} }}{5}\]

Đáp án cần chọn là: D


Bắt đầu thi ngay