Cho các số phức ${z_1} = - \,2 + i,\,\,{z_2} = 2 + i$ và số phức $z$ thỏa mãn ${\left| {z - {z_1}} \right|^2} + {\left| {z - {z_2}} \right|^2} = 16.$ Gọi $M$ và $m$ lần lượt là giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của $\left| z \right|.$ Giá trị biểu thức ${M^2} - {m^2}$ bằng
Trả lời bởi giáo viên
Đặt $z = x + yi\,\,\,\,\left( {x,\,\,y \in \mathbb{R}} \right),$ khi đó ${\left| {z - {z_1}} \right|^2} + {\left| {z - {z_2}} \right|^2} = 16 \Leftrightarrow {\left( {x + 2} \right)^2} + {\left( {y - 1} \right)^2} + {\left( {x - 2} \right)^2} + {\left( {y - 1} \right)^2} = 16$
$ \Leftrightarrow 2{x^2} + 4 + 2{y^2} - 4y + 2 = 16 \Leftrightarrow {x^2} + {y^2} - 2y - 3 = 0 \Leftrightarrow {x^2} + {\left( {y - 1} \right)^2} = 4 \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}x = 2\sin t\\y = 2\cos t + 1\end{array} \right..$
Khi đó ${\left| z \right|^2} = {x^2} + {y^2} = 4{\sin ^2}t + {\left( {2\cos t + 1} \right)^2} = 4\cos t + 5$ mà $\cos t \in \left[ { - \,1;1} \right]$$ \Rightarrow \,\,4\cos t + 5 \in \left[ {1;9} \right].$
Hướng dẫn giải:
Đặt $z = x + yi,$ dựa vào giả thiết và biểu thức P đưa về tìm max – min của biểu thức chứa hai biến, sử dụng lượng giác hóa và bất đẳng thức Bunhiacopxki để tìm max – min