分式线性变换下的复数模长
对非零复数 ,设
若 ,求 的取值范围;
设复数 满足 ,且
求 。
这是解答题,请在纸上写出完整过程。写完后对照解答给自己评分。
第一问把 写成 后直接比较分子、分母的模。
第二问中直线 经 映到单位圆;把两个像之比记为单位复数,条件便只含一个夹角。
(1) 写成 ,其中 。则
当 时取得最大值 ;当 时趋近于 但不能等于 。故
(2) 对任意 ,有
所以 。记
则 。设 ,题设条件化为
右端非负,所以 。两边平方得
即
结合 ,只能有 ,于是单位复数 ,即 。
分式线性函数 在非零复数上为单射,故 。因此
当 且实部为 时,,题设两边分别为 与 ,条件确实成立。平方前已由原等式排除右端为负的情形,故没有增解。
形如 的模可用到两定点的距离比处理。若某条直线被映到单位圆,把两个像之比写成 ,模与实部条件通常会化成关于 的一元方程。
第二问先发现实部2的直线被分式映为单位圆,再除去单位模因子把复杂条件化为比值实部方程,并用右端非负排掉赘根。
已记下,谢谢!