Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
 № 1854
i

3А. Рас­смат­ри­ва­ет­ся мно­же­ство A ком­плекс­ных чисел z, за­да­ва­е­мое не­ра­вен­ством  |z минус 2i| мень­ше или равно 1.

а)  Изоб­ра­зи­те на чер­те­же мно­же­ство A.

б)  Най­ди­те все корни урав­не­ния  z в квад­ра­те плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та z плюс 3=0, при­над­ле­жа­щие мно­же­ству A.

в)  Изоб­ра­зи­те на чер­те­же мно­же­ство B всех чисел u таких, что  левая круг­лая скоб­ка 1 плюс i ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка z, где  z при­над­ле­жит A.

г)  Най­ди­те все пары чисел  z при­над­ле­жит A,  v при­над­ле­жит B таких, что  \left| дробь: чис­ли­тель: \text Im v, зна­ме­на­тель: \text Re v конец дроби |=\left| дробь: чис­ли­тель: \text Im z, зна­ме­на­тель: \text Re z конец дроби |.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Ис­ко­мое не­ра­вен­ство озна­ча­ет, что рас­сто­я­ние от z до 2i не боль­ше 1 и за­да­ет круг с цен­тром в точке  левая круг­лая скоб­ка 0;2 пра­вая круг­лая скоб­ка ра­ди­у­са 1.

б)  Решим урав­не­ние:

z в квад­ра­те плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та z плюс 3=0 рав­но­силь­но z= дробь: чис­ли­тель: минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та \pm ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 минус 12 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та \pm ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: минус 9 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та \pm 3i, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Ясно, что точка  дробь: чис­ли­тель: минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та минус 3i, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби лежит ниже ве­ще­ствен­ной оси и в круг не по­па­да­ет, а точка z= дробь: чис­ли­тель: минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та плюс 3i, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби лежит в A, по­сколь­ку

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

Так что эта точка лежит на гра­ни­це круга.

в)  За­ме­тим, что

1 плюс i ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та =2 левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби i пра­вая круг­лая скоб­ка =2 левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби плюс синус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби i пра­вая круг­лая скоб­ка ,

по­это­му при умно­же­нии этого числа на z ар­гу­мент z уве­ли­чи­ва­ет­ся на  дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби , а мо­дуль удва­и­ва­ет­ся. Зна­чит, вся кар­тин­ка по­во­ра­чи­ва­ет­ся на  дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби про­тив ча­со­вой стрел­ки и затем «раз­ду­ва­ет­ся» в два раза от на­ча­ла ко­ор­ди­нат (такое пре­об­ра­зо­ва­ние на­зы­ва­ет­ся «по­во­рот­ная го­мо­те­тия»). Ясно, что при этом по­лу­ча­ет­ся круг ра­ди­у­са 2, оста­лось лишь найти его центр.

По­сколь­ку центр A это точка

2i=2 левая круг­лая скоб­ка 0 плюс 1i пра­вая круг­лая скоб­ка =2 левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс синус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби i пра­вая круг­лая скоб­ка ,

то об­ра­зом цен­тра ста­нет точка

2 умно­жить на 2 левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка плюс i синус левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка =4 левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: 5 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби плюс синус дробь: чис­ли­тель: 5 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби i пра­вая круг­лая скоб­ка =4 левая круг­лая скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби i пра­вая круг­лая скоб­ка = минус 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та плюс 2i.

г)  По­сколь­ку мно­же­ство A сим­мет­рич­но от­но­си­тель­но вер­ти­каль­ной оси, можно про­сто вы­яс­нить точки, под­хо­дя­щие в усло­вие  дробь: чис­ли­тель: Im \nu, зна­ме­на­тель: Re \nu конец дроби = дробь: чис­ли­тель: Im z, зна­ме­на­тель: Re z конец дроби , а потом еще взять сим­мет­рич­ные точки в A  — для них дробь  дробь: чис­ли­тель: Im z, зна­ме­на­тель: Re z конец дроби про­сто из­ме­нит знак и они тоже по­дой­дут в ис­ход­ное урав­не­ние.

Если z=x плюс yi, то  дробь: чис­ли­тель: Im z, зна­ме­на­тель: Re z конец дроби = дробь: чис­ли­тель: y, зна­ме­на­тель: x конец дроби , тем самым во­прос свел­ся к та­ко­му  — какие пря­мые, про­хо­дя­щие через на­ча­ло ко­ор­ди­нат (с урав­не­ни­ем  дробь: чис­ли­тель: y, зна­ме­на­тель: x конец дроби =k ) пе­ре­се­ка­ют оба круга и в каких точ­ках?

Мы уже знаем, что угол между пря­мой, про­хо­дя­щей через на­ча­ло ко­ор­ди­нат и центр B и ка­са­тель­ной к B равен  дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби . По­это­му если про­ве­сти обе ка­са­тель­ные из на­ча­ла ко­ор­ди­нат, угол между ними со­ста­вит 2 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби . При пре­об­ра­зо­ва­ни­ях, дав­ших круг B, этот угол не ме­нял­ся. По­это­му пря­мая, про­хо­дя­щая под углом  дробь: чис­ли­тель: 2 Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби через на­ча­ло ко­ор­ди­нат ка­са­ет­ся обеих окруж­но­стей. По­сколь­ку они лежат по раз­ные сто­ро­ны от нее и при этом внут­ри угла, мень­ше­го  Пи с вер­ши­ной в на­ча­ле ко­ор­ди­нат, она и будет един­ствен­ной пря­мой, пе­ре­се­ка­ю­щей обе окруж­но­сти.

Най­дем те­перь точки ка­са­ния ее с окруж­но­стя­ми. Длина от­рез­ка дру­гой ка­са­тель­ной к окруж­но­сти B равна 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­чит, длина этой такая же. Тогда сама эта точка будет

2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: 2 Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби плюс синус дробь: чис­ли­тель: 2 Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби i пра­вая круг­лая скоб­ка =2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та левая круг­лая скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби i пра­вая круг­лая скоб­ка = минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та плюс 3i.

Точка ее ка­са­ния с A оче­вид­но рас­по­ло­же­на вдвое ближе к на­ча­лу ко­ор­ди­нат, так что это  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби левая круг­лая скоб­ка минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та плюс 3i пра­вая круг­лая скоб­ка .

Окон­ча­тель­но: z= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби левая круг­лая скоб­ка \pm ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та плюс 3i пра­вая круг­лая скоб­ка , \nu= минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та плюс 3i.

 

Ответ: а) см. рис.; б)  z= дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби i; в) см. рис.; г)  левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби i; минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та плюс 3i пра­вая круг­лая скоб­ка и  левая круг­лая скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби i; минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та плюс 3i пра­вая круг­лая 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: 1849

? Источник: Вы­пуск­ной эк­за­мен по ма­те­ма­ти­ке. Ма­те­ма­ти­че­ские клас­сы, Санкт-Пе­тер­бург, 1997 год, ва­ри­ант 2
? Классификатор: Дей­ствия над ком­плекс­ны­ми чис­ла­ми , Изоб­ра­же­ние мно­жеств ком­плекс­ных чисел на плос­ко­сти
?
Сложность: 9 из 10