Số phức về tìm tập hợp các điểm biểu diễn

Học Lớp

Administrator
Thành viên BQT
A. KIẾN THỨC CƠ BẢN
I. Các kiến thức cơ bản về số phức
1. Khái niệm số phức

  • Tập hợp số phức: $\mathbb{C}$
  • Số phức (dạng đại số) : z=a+bi $(a,b\in \mathbb{R})$ , a là phần thực, b là phần ảo, i là đơn vị ảo, i$^2$ = –1)
  • Z là số thực <=> phần ảo của Z bằng 0 (b = 0)
  • Z là thuần ảo <=> phần thực của Z bằng 0 (a = 0)
Số 0 vừa là số thực vừa là số ảo.
Hai số phức bằng nhau: Cho hai số phức $z=a+bi;z'=a'+b'i\,(a;a';b;b'\in \mathbb{R})$.
$z=z'\Leftrightarrow \left\{ \begin{align} & a=a' \\ & b=b' \\ \end{align} \right.$

2. Biểu diễn hình học:

3. Các phép toán về số phức
Cho các số phức $z=a+bi;z'=a'+bi'\,(a;b;a';b'\in \mathbb{R})$ và số $k\in \mathbb{R}$
a. Cộng, trừ hai số phức
  • z+z'=(a+a')+(b+b')i
  • z-z'=(a-a')+(b-b')i
  • Số đối của z=a+bilà $-z=-a-bi$
b. Nhân hai số phức
  • $\begin{array}{l} z.z' = (a + bi).(a' + b'i)\\ = (a.a' - b.b') + (a'b + ab')i \end{array}$
  • k.z = k.(a + bi) = ka + kbi
c. Số phức liên hợp
Số phức liên hợp của z là $\overline z = a - bi$
$\begin{align} & \overline{\overline{z}}=z;\text{ }\overline{z\pm z'}=\overline{z}\pm \overline{z'};\text{ } \\ & \overline{z.z'}=\overline{z}.\overline{z'};\text{ }\overline{\left( \frac{z}{z'} \right)}=\frac{\overline{z}}{\overline{z'}} \\ \end{align}$ ;
  • $z.\overline{z}={{a}^{2}}+{{b}^{2}}$
  • z là số thực <=>$z=\overline{z}$ ;
  • z là số ảo <=> $z=-\overline{z}$
d. Môđun của số phức :
  • $\left| z \right|=\sqrt{{{a}^{2}}+{{b}^{2}}}$
  • $|z|\ge 0,\forall z\in \mathbb{C},|z|=0\Leftrightarrow z=0$
  • $\left| z.z' \right|=\left| z \right|.\left| z' \right|$
  • $\left| \frac{z}{z'} \right|=\frac{\left| z \right|}{\left| z' \right|};\,(z'\ne 0)$
  • $\left| z \right|-\left| z' \right|\le \left| z-z' \right|\le \left| z \right|+\left| z' \right|$
e. Chia hai số phức:
  • ${{z}^{-1.}}=\frac{1}{{{\left| z \right|}^{2}}}\overline{z}\,(z\ne 0)$ (z  0)
  • $\frac{z'}{z}=z'.{{z}^{-1}}=\frac{z'.\overline{z}}{{{\left| z \right|}^{2}}}$
II. Kiến thức về hình học giải tích trong mặt phẳng
1. Các dạng phương trình đường thẳng

  • Dạng tổng quát: $ax+by+c=0$
  • Dạng đại số: $y=ax+b$
  • Dạng tham số: $\left\{ \begin{align} & x={{x}_{0}}+at \\ & y={{y}_{0}}+bt \\ \end{align} \right.$
  • Dạng chính tắc: $\frac{x-{{x}_{0}}}{a}=\frac{y-{{y}_{0}}}{b}$
  • Phương trình đoạn chắn $\frac{x}{a}+\frac{y}{b}=1$
  • Phương trình đường thẳng đi qua 1 điểm ${{M}_{0}}\left( {{x}_{0}};{{y}_{0}} \right)$ biết hệ số góc k: $y=k(x-{{x}_{0}})+{{y}_{0}}$
2. Phương trình đường tròn tâm I(a;b) bán kính R:
  • ${{(x-a)}^{2}}+{{(y-b)}^{2}}={{R}^{2}}$
  • $\Leftrightarrow {{x}^{2}}+{{y}^{2}}-2ax-2by+c=0$ với $c={{a}^{2}}+{{b}^{2}}-{{R}^{2}}$
Lưu ý điều kiện để phương trình: ${{x}^{2}}+{{y}^{2}}+2ax+2by+c=0$ là phương trình đường tròn: ${{a}^{2}}+{{b}^{2}}-c>0$ có tâm $I\left( -a,-b \right)$ và bán kính$R=\sqrt{{{a}^{2}}+{{b}^{2}}-c}$

3. Phương trình (Elip):
$\frac{{{x}^{2}}}{{{a}^{2}}}+\frac{{{y}^{2}}}{{{b}^{2}}}=1$
Với hai tiêu cự ${{F}_{1}}(-c;0),{{F}_{2}}(c;0),{{F}_{1}}{{F}_{2}}=2c$
Trục lớn 2a, trục bé 2b và ${{a}^{2}}={{b}^{2}}+{{c}^{2}}$

III. Một số chú ý trong giải bài toán tìm tập hợp điểm.
1. Phương pháp tổng quát

Giả sử số phức z = x +yi được biểu diễn bởi điểm M(x;y) . Tìm tập hợp các điểm M là tìm hệ thức giữa x và y thỏa mãn yêu cầu đề bài

2. Giả sử các điểm M, A, B lần lượt là điểm biểu diễn của các số phức z, a, b
  • $|z-a|=|z-b|\Leftrightarrow MA=MB\Leftrightarrow $ M thuộc đường trung trực của đoạn AB
  • $|z-a|=|z-b|=k(k\in \mathbb{R},k>0,k>|a-b|)\Leftrightarrow MA+MB=k$ $\Leftrightarrow M\in (E)$ nhận A, B là hai tiêu điểm và có độ dài trục lớn bằng k
3. Giả sử M và M’ lần lượt là điểm biểu diễn của số phức z và w = f(z)
Đặt z = x + yi và w = u + vi $(x,y,u,v\in \mathbb{R})$
Hệ thức w = f(z) tương đương với hai hệ thức liên hệ giữa x, y, u, v
  • Nếu biết một hệ thức giữa x, y ta tìm được một hệ thức giữa u, v và suy ra được tập hợp các điểm M’
  • Nếu biết một hệ thức giữa u, v ta tìm được một hệ thức giữa x, y và suy ra được tập hợp điểm M’
IV. Ví dụ minh họa
Câu 1.
Điểm M biểu diễn số phức $z=3+2i$ trong mặt phẳng tọa độ phức là:
A. $M(3;2)$.
B. $M(2;3)$.
C. $M(3;-2)$.
D. $M(-3;-2)$.
Lời giải​
Số phức $z$ có phần thực là 3, phần ảo là 2 nên điểm biểu diễn trên mặt phẳng tọa độ là điểm $M(3;2)$ $\Rightarrow $ Đáp án A

Câu 2. Cho số phức $z=-2i-1$. Điểm biểu diễn số phức liên hợp của $z$ trong mặt phẳng phức là:
A. $M(-1;-2)$.
B.$M(-1;2)$.
C. $M(-2;1)$.
D.$M(2;-1)$.
Lời giải​
Số phức liên hợp của z là $\left| z-1+i \right|=\left| \bar{z}+1-2i \right|$ nên $z=x+yi$ có phần thực là -1, phần ảo là 2. Vậy điểm biểu diễn số phức liên hợp là $\left| z+\overline{z}+3 \right|=4$ $x=-\frac{7}{2}$ Đáp án B

Câu 3. Gọi A là điểm biểu diễn số phức $M\left( x,y \right)$ , B là điểm biểu diễn số phức $z=x+yi$. Trong các khẳng định sau khẳng định nào sai ?
A. A và B đối xứng nhau qua trục hoành.
B. A và B trùng gốc tọa độ khi $|z+i|=|z-i|\Leftrightarrow |x+(y+1)i|=|x+(y-1)i|$.
C. A và B đối xứng qua gốc tọa độ.
D. Đường thẳng AB đi qua gốc tọa độ.
Lời giải​
Giả sử $\Leftrightarrow \sqrt{{{x}^{2}}+{{(y+1)}^{2}}}=\sqrt{{{x}^{2}}+{{(y-1)}^{2}}}\Leftrightarrow y=0$ là điểm biểu diễn số phức $M$ thì $|\overline{z}+1-i|\le 1$ là điểm biểu diễn số phức $M\left( x,y \right)$$z=x+yi$ $|\overline{z}+1-i|\le 1\Leftrightarrow |(x+1)+(-y-1)i|\le 1$ và \[\Leftrightarrow \sqrt{{{\left( x+1 \right)}^{2}}+{{\left( y+1 \right)}^{2}}}\le 1\Leftrightarrow {{\left( x+1 \right)}^{2}}+{{\left( y+1 \right)}^{2}}\le 1\] đối xứng nhau qua gốc tọa độ$Oxy$ Đáp án A.

Câu 4. Trên mặt phẳng tọa độ , tập hợp điểm biểu diễn các số phức \[Oxy\] thỏa mãn điều kiện phần thực của $z$ bằng -2 là:
A.$x=-2$.
B. $\left( II \right):z.\overline{z}=5$.
C. $\left( III \right):\left| z-2i \right|=4$
D. $\left( IV \right):\left| i\left( z-4i \right) \right|=3$
Lời giải​
Điểm biểu diễn các số phức $\left( I \right)$có phần thực bằng -2 có dạng $M(-2;b)$ nên nằm trên đường thẳng $x=-2$$M\left( x,y \right)$ Đáp án A.

Câu 5. Trên mặt phẳng tọa độ, tập hợp điểm biểu diễn các số phức $z=x+yi\left( x,y\in R \right)$ thỏa mãn điều kiện phần ảo của $\left( I \right):\left| z+\overline{z} \right|=2\Leftrightarrow \left| 2x \right|=2\Leftrightarrow x=\pm 1$ nằm trong khoảng $\left( II \right):z.\overline{z}=5\Rightarrow {{x}^{2}}+{{y}^{2}}=5$ là:
A. Các điểm nằm trong phần giới hạn bởi đường thẳng $z$ và ${{z}^{2}}$, không kể biên.
B. Các điểm nằm trong phần giới hạn bởi đường thẳng $\left( IV \right):\left| i\left( z-4i \right) \right|=3\Leftrightarrow \left| 4+iz \right|=3\Leftrightarrow {{x}^{2}}+{{\left( y-4 \right)}^{2}}=9$ và $Oxy$, kể cả biên.
C. Các điểm nằm trong phần giới hạn bởi đường thẳng $\left( III \right):\left| z-2i \right|=4\Leftrightarrow {{x}^{2}}+{{\left( y-2 \right)}^{2}}=16$ và $y=2017$, không kể biên.
D. Các điểm nằm trong phần giới hạn bởi đường thẳng ${{d}_{1}},{{d}_{2}}$ và $\alpha $, kể cả biên.
Lời giải​
Điểm biểu diễn các số phức ${{d}_{1}},{{d}_{2}}$có phần ảo nằm trong khoảng $\alpha ={{60}^{0}}$ có dạng $\alpha ={{45}^{0}}$ với $\alpha ={{30}^{0}}$ $M\left( x,y \right)$ Đáp án C.

Câu 6. Trên mặt phẳng tọa độ, tập hợp điểm biểu diễn các số phức $z=x+yi\left( x,y\in R \right)$ thỏa mãn điều kiện phần thực của ${{z}^{2}}=\left( {{x}^{2}}-{{y}^{2}} \right)+2xyi$ nằm trong đoạn $\Rightarrow $ là:
A. Các điểm nằm trong phần giới hạn bởi đường thẳng ${{x}^{2}}-{{y}^{2}}=0\wedge xy\ne 0\Rightarrow y=\pm x\Rightarrow \alpha ={{90}^{0}}$ và $Oxy$, kể cả biên.
B. Các điểm nằm trong phần giới hạn bởi đường thẳng $Z$ và $2\left| z-i \right|=\left| z-\overline{z}+2i \right|$, kể cả biên.
C. Các điểm nằm trong phần giới hạn bởi đường thẳng $\left( P \right)$ và $\left( P \right)$, không kể biên.
D. Các điểm nằm trong phần giới hạn bởi đường thẳng $\left( 0,0 \right)$ và $\left( -1,3 \right)$, kể cả biên.
Lời giải​
Điểm biểu diễn các số phức $\left( 0,1 \right)$có phần thực $\left( -1,0 \right)$nằm trong đoạn $M\left( x,y \right)$ có dạng $z=x+yi\left( x,y\in R \right)$ với $2\left| z-i \right|=\left| z-\overline{z}+2i \right|\Leftrightarrow 2\sqrt{{{x}^{2}}+{{\left( y-1 \right)}^{2}}}=\sqrt{{{\left( 2y+2 \right)}^{2}}}\Leftrightarrow y=\frac{{{x}^{2}}}{4}$ $O\left( 0,0 \right)$ Đáp án A.

Câu 7. Tập hợp các điểm biểu diễn số phức $S=\pi $ thỏa mãn $S=2\pi $ trên mặt phẳng tọa độ là:
A. Hình tròn tâm $S=3\pi $, bán kính $S=4\pi $, không kể biên.
B. Hình tròn tâm $M\left( x,y \right)$, bán kính $z=x+yi\left( x,y\in R \right)$, kể cả biên.
C. Đường tròn tâm ${{\left| z \right|}^{2}}+z+\overline{z}=0\Leftrightarrow {{x}^{2}}+{{y}^{2}}+x+yi+x-yi=0\Leftrightarrow {{x}^{2}}+{{y}^{2}}+2x=0$, bán kính $\Rightarrow $.
D. Đường tròn tâm bất kì, bán kính $R=1\Rightarrow S=\pi {{R}^{2}}=\pi $.
Lời giải​
Gọi $Oxy$. Ta có: $1\le \left| z+1-i \right|\le 2$ Đáp án A.

Câu 8. Tập hợp các điểm M biểu diễn số phức $-1+i$ sao cho ${{z}^{2}}=|z{{|}^{2}}$ là:
A. Gốc tọa độ.
B. Trục hoành.
C. Trục tung và trục hoành.
D. Trục tung.
Lời giải​
Gọi $M\left( a,b \right)$ là điểm biểu diễn số phức $A\left( -1,1 \right),R=1$
$\begin{array}{*{20}{l}}
{{z^2} = |z{|^2}}\\
{ \Rightarrow {{(a + bi)}^2} = {a^2} + {b^2}}\\
{ \Leftrightarrow 2{b^2} - 2abi = 0}\\
{ \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}
{2{b^2} = 0}\\
{ - 2ab = 0}
\end{array}} \right. \Rightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{l}}
{a = b = 0}\\
{b = 0}
\end{array}} \right.}
\end{array}$

Câu 9. Trong mặt phẳng phức Oxy, giả sử M là điểm biểu diễn số phức $z$ thỏa mãn $\left| 2+z \right|>\left| z-2 \right|$ . Tập hợp những điểm M là ?
A. Nửa mặt phẳng ở bên dưới trục Ox
B. Nửa mặt phẳng ở bên trái trục Oy.
C. Nửa mặt phẳng ở bên trên trục Ox
D. Nửa mặt phẳng ở bên phải trục Oy.
Lời giải​
Gọi $M\left( x,y \right)$ là điểm biểu diễn số phức $z=x+yi\left( x,y\in R \right)$
Gọi $A(-2;0)$ là điểm biểu diễn số phức $-2$
Gọi $B(2;0)$ là điểm biểu diễn số phức $2$
Ta có : $\left| 2+z \right|>\left| z-2 \right|\Leftrightarrow MA>MB$$\Rightarrow M$ thuộc nửa mặt phẳng ở bên phải trục ảo $Oy$
Vậy đáp án D

Câu 10. Tập hợp các điểm biểu diễn số phức $z$ sao cho $|z-2|<1$ là:
A. Một hình tròn.
B. Một đường tròn.
C. Một hình vuông.
D. Một parabol
Lời giải​
Gọi $M\left( a,b \right)$ là điểm biểu diễn số phức $A\left( -1,1 \right),R=1$.
Ta có: $|z-2|<1\Rightarrow |a+bi-2|<1\Rightarrow {{(a-2)}^{2}}+{{b}^{2}}<1\Rightarrow $ Đáp án A.
 
Sửa lần cuối: