Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
 № 2088
i

3Б. Будем обо­зна­чать через M левая круг­лая скоб­ка z пра­вая круг­лая скоб­ка точку плос­ко­сти, со­от­вет­ству­ю­щую ком­плекс­но­му числу z. Рас­смот­рим точки A_i левая круг­лая скоб­ка z_i пра­вая круг­лая скоб­ка , i  =  1, 2, 3, где z_1 не равно минус z_2 и z_3=\dfrac2z_1z_2z_1 плюс z_2.

а)  До­ка­жи­те, что если z_1, z_2 не равно 0, то точки B_i левая круг­лая скоб­ка z_i в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка , i  =  1, 2, 3, лежат на одной пря­мой.

б)  До­ка­жи­те, что если z_2=\overline z_1 и z_1 не равно z_2, то тре­уголь­ник OA_1A_3  — пря­мо­уголь­ный (O  — на­ча­ло ко­ор­ди­нат).

в)  Пусть z_2=\overline z_1, |z_1 минус 2|\leqslant1. Най­ди­те наи­боль­шее зна­че­ние от­но­ше­ния пло­ща­дей тре­уголь­ни­ков OA_1A_3 и OA_1A_2.

г)  До­ка­жи­те, что точки Ai, i  =  1, 2, 3, и O лежат на одной окруж­но­сти.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а) По­сколь­ку

 дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: z_3 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: z_1 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: z_2 конец дроби , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ,

то точка B_3  — се­ре­ди­на от­рез­ка B_1B_2.

б)  Пусть z_1=a плюс bi. Тогда z_2=a минус bi, (по усло­вию a, b не равно 0) z_3= дробь: чис­ли­тель: a в квад­ра­те плюс b в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: a конец дроби . Век­тор \overrightarrowOA имеет ко­ор­ди­на­ты  левая круг­лая скоб­ка a, b пра­вая круг­лая скоб­ка , а век­тор \overrightarrowA_1A_3  — ко­ор­ди­на­ты  левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: b в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: a конец дроби , минус b пра­вая круг­лая скоб­ка . Таким об­ра­зом, ска­ляр­ное про­из­ве­де­ние

\overrightarrowOA_1 умно­жить на \overrightarrowA_1A_3= дробь: чис­ли­тель: b, зна­ме­на­тель: a конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: b, зна­ме­на­тель: a конец дроби =0,

т. е. эти век­то­ра пер­пен­ди­ку­ляр­ны  левая круг­лая скоб­ка \angle OA_1A_3=90 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка .

в)  Пусть, как выше z_1=a плюс bi. Вы­во­дим: S_1=S_\Delta OA_1A_3= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби \left| дробь: чис­ли­тель: b, зна­ме­на­тель: a конец дроби | левая круг­лая скоб­ка a в квад­ра­те плюс b в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка , S_2=S_\Delta OA_1A_2=|ab|, таким об­ра­зом,

 дробь: чис­ли­тель: S_1, зна­ме­на­тель: S_2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1 плюс левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: b, зна­ме­на­тель: a конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ,

от­ку­да сле­ду­ет, что от­но­ше­ние пло­ща­дей будет наи­боль­шим тогда, когда будет наи­боль­шим от­но­ше­ние \left| дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: b конец дроби |=| тан­генс левая круг­лая скоб­ка \arg z_1 пра­вая круг­лая скоб­ка |. Но из ри­сун­ка спра­ва ясно, что наи­боль­шее зна­че­ние вы­ра­же­ния | тан­генс левая круг­лая скоб­ка \arg z_1 пра­вая круг­лая скоб­ка | до­сти­га­ет­ся, если z_1 лежит на ка­са­тель­ной, про­ве­ден­ной из точки O к окруж­но­сти, за­да­ва­е­мой урав­не­ни­ем |z_1 минус 2|=1. Легко ви­деть, что при этом зна­че­ние \left| дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: b конец дроби | равно  дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби .

г)  Пусть дан­ные точки не лежат на одной пря­мой. До­ста­точ­но по­ка­зать, что от­ре­зок A_2A_3 виден из точек O и A_1 под рав­ны­ми уг­ла­ми и от­ре­зок A_1A_3 виден под рав­ны­ми уг­ла­ми из точек O и A_2. Но по­ка­жем, на­при­мер, пер­вое (вто­рое ана­ло­гич­но). Для этого до­ста­точ­но по­ка­зать, что \arg z_3 минус \arg z_2=\arg левая круг­лая скоб­ка z_3 минус z_1 пра­вая круг­лая скоб­ка минус \arg левая круг­лая скоб­ка z_2 минус z_1 пра­вая круг­лая скоб­ка , т. е. что

\arg дробь: чис­ли­тель: z_3, зна­ме­на­тель: z_2 конец дроби =\arg дробь: чис­ли­тель: z_3 минус z_1, зна­ме­на­тель: z_2 минус z_1 конец дроби .

Ясно, что если z_2=0 или z_2=z_1, то все дан­ные точки лежат на одной пря­мой. Од­на­ко:

 дробь: чис­ли­тель: z_3 минус z_1, зна­ме­на­тель: z_2 минус z_1 конец дроби : дробь: чис­ли­тель: z_3, зна­ме­на­тель: z_2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: z_2 левая круг­лая скоб­ка z_3 минус z_1 пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: z_3 левая круг­лая скоб­ка z_2 минус z_1 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби = дробь: чис­ли­тель: z_2, зна­ме­на­тель: z_2 минус z_1 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: дробь: чис­ли­тель: 2z_1z_2, зна­ме­на­тель: z_1 плюс z_2 конец дроби минус z_1, зна­ме­на­тель: дробь: чис­ли­тель: 2z_1z_2, зна­ме­на­тель: z_1 плюс z_2 конец дроби конец дроби =  дробь: чис­ли­тель: z_2 левая круг­лая скоб­ка z_1z_2 минус z_1 в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 2 левая круг­лая скоб­ка z_2 минус z_1 пра­вая круг­лая скоб­ка z_1z_2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

От­сю­да \arg дробь: чис­ли­тель: z_3, зна­ме­на­тель: z_2 конец дроби =\arg дробь: чис­ли­тель: z_3 минус z_1, зна­ме­на­тель: z_2 минус z_1 конец дроби .

 

Ответ: в)  дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби .

? Источники:
? Классификатор: Дей­ствия над ком­плекс­ны­ми чис­ла­ми , Изоб­ра­же­ние мно­жеств ком­плекс­ных чисел на плос­ко­сти , Урав­не­ния с ком­плекс­ны­ми чис­ла­ми и их си­сте­мы
?
Сложность: 11 из 10