专题地图 › 复数的几何意义
2026 年云南预赛
实部约束下的复数模最值
F3填空题复数的几何意义
设 z 为复数,且 z 的实部为 1,则
z2+z4
的最小值为。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
解析
提示
条件 Rez=1 使 ∣z∣2=1+(Imz)2≥1。
思路
利用 1/z=z/∣z∣2,原式的平方只依赖 ∣z∣2,从而降为一元函数最值。
解答
令
t=∣z∣2≥1.
因为 Rez=1,所以 z=0,且
z1=∣z∣2z=tz.
于是
z2+z42=z(z+t4)2=t(t+t8+t216)=t2+8+t16.
记 φ(t)=t2+8+16/t。对 t≥1,
φ′(t)=2t−t216=t22(t3−8).
故 φ 在 [1,2] 上递减、在 [2,+∞) 上递增,并在 t=2 时取得最小值
φ(2)=20.
所以原式的最小值为
25.
复核
当 z=1+i 或 z=1−i 时,∣z∣2=2,上述最小值能够取得。计算的是模的平方, 且模非负,最后开平方不会改变最小点。
方法总结
出现共轭复数的分母时,优先使用 1/z=z/∣z∣2。若实部固定,常可把模长问题化成关于 ∣z∣2 的实变量最值。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
利用1/conjz=z/|z|²将整个目标压成t²+8+16/t,选t=|z|²≥1统一所有复量后可按标准最值处理。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:整体换元并求新变量范围
专题卡:圆上的模最值:平方后变成一个实数变量