Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
 № 1712
i

3А. Рас­смат­ри­ва­ют­ся ком­плекс­ные числа z и  z_1=2 минус z

а)  Пусть  z=10 . За­пи­ши­те в ал­геб­ра­и­че­ской форме все числа a такие, что  a в кубе =z_1 .

б)  Изоб­ра­зи­те на чер­те­же мно­же­ство всех ком­плекс­ных чисел z таких, что  левая круг­лая скоб­ка \overlinez минус z_1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка \overlinez минус z пра­вая круг­лая скоб­ка =0 .

в)  Пусть  |z|=1 . Изоб­ра­зи­те на чер­те­же мно­же­ство всех чисел  z_1 .

г)  Пусть  |z|=1 . Най­ди­те все числа z такие, что на­ча­ло ко­ор­ди­нат O и точки, со­от­вет­ству­ю­щие чис­лам z,  z_1 и  \barz , лежат на одной окруж­но­сти.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Пусть z=x плюс yi, тогда z_1=2 минус z=2 минус x минус yi.

а)  Если z=10, то z_1=2 минус 10= минус 8. Решим урав­не­ние

a в кубе = минус 8. рав­но­силь­но a в кубе плюс 8=0 рав­но­силь­но левая круг­лая скоб­ка a плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка a в квад­ра­те минус 2a плюс 4 пра­вая круг­лая скоб­ка =0.

Либо a= минус 2, либо a в квад­ра­те минус 2a плюс 4=0: a=1\pm ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус 4 конец ар­гу­мен­та =1\pm ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: минус 3 конец ар­гу­мен­та =1\pm ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та i. По­это­му a= минус 2, a=1\pm ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та i.

б)  Если  левая круг­лая скоб­ка \overlinez минус z_1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка \overlinez минус z пра­вая круг­лая скоб­ка =0, то либо \overlinez минус z_1=0, либо \overlinez минус z=0. То есть либо \overlinez=z_1, либо \overlinez=z.

Пер­вое урав­не­ние дает x минус yi=2 минус x минус yi, от­ку­да x=1  — это вер­ти­каль­ная пря­мая.

Вто­рое урав­не­ние дает x минус yi=x плюс yi, от­ку­да y=0  — это го­ри­зон­таль­ная ось (см. левый ри­су­нок).

в)  За­ме­тим, что це­поч­ка пре­об­ра­зо­ва­ний z\mapsto минус z\mapsto 2 минус z сна­ча­ла от­ра­жа­ет точку z от­но­си­тель­но на­ча­ла ко­ор­ди­нат, а потом сдви­га­ет по­лу­чен­ную точку на 2. Зна­чит, нужно сна­ча­ла от­ра­зить еди­нич­ную окруж­ность от­но­си­тель­но на­ча­ла ко­ор­ди­нат (она оста­нет­ся собой), а потом сдви­нуть на 2 (она пре­вра­тит­ся в окруж­ность ра­ди­у­са 1 с цен­тром в точке 2) (см. пра­вый ри­су­нок).

г)  Если z не равно 0 ве­ще­ствен­ное число, то точки z,0,2 минус z лежат на го­ри­зон­таль­ной оси. Если они все раз­лич­ны, то они не могут ле­жать на окруж­но­сти. Если же нет, то либо z=1, либо z=2 (не лежит на окруж­но­сти \absz=1 пра­вая круг­лая скоб­ка . В пер­вом слу­чае по­лу­ча­ем точки  левая круг­лая скоб­ка 0;1 пра­вая круг­лая скоб­ка и  левая круг­лая скоб­ка 1;1 пра­вая круг­лая скоб­ка , то есть всего две раз­лич­ных точки. Этот слу­чай го­дит­ся.

Если же z не ве­ще­ствен­ное, то z не равно \overlinez и точки z и \overlinez сим­мет­рич­ны от­но­си­тель­но го­ри­зон­таль­ной оси. Зна­чит, она яв­ля­ет­ся се­ре­дин­ным пер­пен­ди­ку­ля­ром к со­еди­ня­ю­ще­му их от­рез­ку и по­то­му центр любой окруж­но­сти, про­хо­дя­щей через z и \overlinez, лежит на ней.

Далее, z_1=2 минус x минус yi, а \overlinez=x минус yi, от­сю­да видно, что при x не равно 1 (а если x=1 и при этом точка лежит на еди­нич­ной окруж­но­сти, то z=1, этот слу­чай уже разо­бран) от­ре­зок, со­еди­ня­ю­щий эти точки, го­ри­зон­та­лен, по­это­му се­ре­дин­ный пер­пен­ди­ку­ляр к нему - вер­ти­каль­ная пря­мая, про­хо­дя­щая через  дробь: чис­ли­тель: 2 минус x плюс x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби =1. Итак, цен­тром окруж­но­сти долж­на быть точка 1. Зна­чит, ра­ди­ус окруж­но­сти равен \abs1 минус 0=1.

По усло­вию рас­сто­я­ние от точки z до точек 0 и 1 долж­но быть равно 1, по­это­му тре­уголь­ник с вер­ши­на­ми 0,1,z  — рав­но­сто­рон­ний и имеет углы по 60 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка . Это поз­во­ля­ет найти такие точки с точ­но­стью до двух ва­ри­ан­тов

z=1 левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус 60 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка плюс i синус 60 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби i,

z=1 левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус левая круг­лая скоб­ка минус 60 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка плюс i синус левая круг­лая скоб­ка минус 60 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби i.

Эти точки под­хо­дят, по­сколь­ку для них \overlinez про­сто за­ме­ня­ет одну из них на дру­гую (так что рас­сто­я­ния до точки 1 оста­ют­ся рав­ны­ми 1) и

\abs2 минус z минус 1=\abs1 минус z=\absz минус 1=\abs дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби \pm дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби i минус 1=\abs минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби \pm дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби i= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби конец ар­гу­мен­та =1.

Ответ: z=1, z= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби \pm дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби i.

 

Ответ: а)  минус 2,  1 плюс i ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та ,  1 минус i ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та ; б) см. рис.; в) см. рис.; г)  левая фи­гур­ная скоб­ка 1; дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби \pm дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби i пра­вая фи­гур­ная скоб­ка .

Спрятать критерии
Критерии проверки:

За за­да­ние (или за каж­дый из че­ты­рех пунк­тов сю­же­та из че­ты­рех за­да­ний)

вы­став­ля­ет­ся одна из сле­ду­ю­щих оце­нок:

+ (3 балла),    ± (2 балла),    ∓ (1 балл),    − (0 бал­лов)

При этом не­об­хо­ди­мо ру­ко­вод­ство­вать­ся сле­ду­ю­щим.

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нийБаллы
Вер­ное и пол­ное вы­пол­не­ние за­да­ния3
Ход ре­ше­ния вер­ный, ре­ше­ние до­ве­де­но до от­ве­та, но до­пу­щен один не­до­чет2
Ход ре­ше­ния вер­ный, ре­ше­ние до­ве­де­но до от­ве­та, но до­пу­ще­но два не­до­че­та или одна гру­бая ошиб­ка1
Осталь­ные слу­чаи0

К не­до­че­там от­но­сят­ся, на­при­мер: опис­ки, не­точ­но­сти в ис­поль­зо­ва­нии ма­те­ма­ти­че­ской сим­во­ли­ки; по­греш­но­сти на ри­сун­ках, не­до­ста­точ­но пол­ные обос­но­ва­ния; не­точ­но­сти в ло­ги­ке рас­суж­де­ний при срав­не­нии чисел, до­ка­за­тель­стве тож­деств или не­ра­венств; вы­чис­ли­тель­ные ошиб­ки, не по­вли­яв­шие прин­ци­пи­аль­но на ход ре­ше­ния и не упро­стив­шие за­да­чу, если за­да­ча не яв­ля­лась вы­чис­ли­тель­ной; за­ме­на стро­го знака не­ра­вен­ства не­стро­гим или на­о­бо­рот; не­вер­ное при­со­еди­не­ние либо ис­клю­че­ние гра­нич­ной точки из про­ме­жут­ка мо­но­тон­но­сти и ана­ло­гич­ные.

Гру­бы­ми ошиб­ка­ми яв­ля­ют­ся, на­при­мер: по­те­ря или при­об­ре­те­ние по­сто­рон­не­го корня; не­вер­ный отбор ре­ше­ния на про­ме­жут­ке при пра­виль­ном ре­ше­нии в общем виде; вы­чис­ли­тель­ная ошиб­ка в за­да­че на вы­чис­ле­ние; не­вер­ное из­ме­не­ние знака не­ра­вен­ства при умно­же­нии на от­ри­ца­тель­ное число, ло­га­риф­ми­ро­ва­нии или по­тен­ци­ро­ва­нии и т. п.


Задание парного варианта: 1717

? Источник: Вы­пуск­ной эк­за­мен по ма­те­ма­ти­ке. Ма­те­ма­ти­че­ские клас­сы, Санкт-Пе­тер­бург, 1995 год, ва­ри­ант 1
? Классификатор: Дей­ствия над ком­плекс­ны­ми чис­ла­ми , Изоб­ра­же­ние мно­жеств ком­плекс­ных чисел на плос­ко­сти
?
Сложность: 9 из 10