专题地图 › 复数的几何意义
2025 年新疆预赛
单位模复数与椭圆距离和的范围
F3填空题复数的几何意义
已知复数 z1,z2,其中
z1∈/R,z1+z11∈R,∣z2∣=2,
则
∣z1+z2∣+∣z1−z2∣
的取值范围为。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
解析
提示
先把“z1+1/z1 为实数”翻译成模长条件;非实条件会排除实轴方向,从而推出 ∣z1∣=1。
解答
设 z1=reiθ,其中 r>0。因为 z1∈/R,所以 sinθ=0。而
Im(z1+z11)=(r−r−1)sinθ=0,
故 r=1,即 ∣z1∣=1。
整体乘以单位复数不改变模,故可令 z1=1,并写
z2=2eiφ.
记
S=∣1+z2∣+∣1−z2∣.
则
S2=10+2(5+4cosφ)(5−4cosφ)=10+225−16cos2φ.
由于 0≤cos2φ≤1,有
16≤S2≤20.
两端分别在 ∣cosφ∣=1 与 cosφ=0 时取得,故取值范围为
[4,25].
复核
条件 z1∈/R 是推出 ∣z1∣=1 的必要环节;端点所需的 z2 方向均允许,且表达式随 φ 连续,所以区间内各值也都能取得。
方法总结
若非实复数 z 满足 z+1/z 为实数,比较虚部可推出 ∣z∣=1。两个模之和可先平方,将变化压缩到夹角余弦的平方上。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
先由非实性迫使z1的模为1,再消去共同方向,将两距离和平方化为单一相位余弦平方。
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、固定模的复数:倒数换共轭,高次方程先取模