已知复数z的模为1,求z-3+4i模的最值

通过复数不等式、复数的几何意义和导数的有关知识,介绍已知复数z的模为1,求z-3+4i模的最值的主要步骤和过程。

方法/步骤

1、复数不等式思路:

用到的复数不等式为:两个复数z1,z2,则有:

||z1|-|z2||≤|z1-z2|≤|z1|+|z2|,

对于本题有:

|z-3+4i|≤|z|+|3+4i|=1+√(3²+4²)=6.

即:|z-3+4i|的最大值=6,同时有:

|z-3+4i|≥||z|-|3+4i||=|1-|3+4i||=|1-√(3²+4²)|=4,

即:|z-3+4i|的最小值=4。

2、复数几何意义法:

|z|=a,在直角坐标系上表示的是以圆心O为圆心,半径为r=a的圆周上点构成的向量。

z-b+ci=z-(3+4i),要求其最大值或者最小值,则可以理解为求圆周上的点到定点A(3,-4)距离的最小值和最大值,设圆心01到定点A的距离为d,可知:

3、(1)圆心O与定点A的连线与圆周的交点B到定点的距离最小,最小值为|d-r|,即|z-3+4i|的最小值=|√(3²+4²)-1|=4;

(2)圆心与定点A的连线的延长线与圆的交点C到定点的距离最大,最大值为d+r,即|z-3+4i|的最大值=√(3²+4²)+1=6.

 

4、导数法

设z=x+yi,有x²+y²=1²,则:

z1=z-3+4i=x+yi-3+4i=(x-3)+(y+4)i,

|z1|=√(x-3)²+(y+4)²,

设f(x,y)=√(x-3)²+(y+4)²-λ(x²+y²-1²),

5、分别求f对x,y,λ的偏导数,有:

∂f/∂x=(x-3)/√(x-3)²+(y+4)²-2xλ;

∂f/∂y=(y+4)/√(x-3)²+(y+4)²-2yλ;

∂f/∂λ=x²+y²-1²;

令∂f/∂x=∂f/∂y=∂f/∂λ=0,则:

(x-3)/(y+4)=x/y,即y=-4x/3,代入x²+y²=1²得:

x²+(4x/3)²=1²,即x1,2=±3/5,

进一步求得y1=-4/5,y2=4/5.

6、(1)取x1,y1时,有:

|z1|=√(3/5-3)²+(-4/5+4)²=4,

(2)取x2,y2时,有:

|z1|=√(-3/5-3)²+(4/5+4)²=6,

可知所求的最大值为6,最小值为4。 

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