Cho số phức z thay đổi thỏa mãn \(\left| {z - i} \right| + \left| {z + i} \right| = 6\). Gọi S là đường cong tạo bởi tất cả các điểm biểu diễn số phức \(\left( {z - i} \right)\left( {i + 1} \right)\) khi z thay đổi. Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đường cong S.
Trả lời bởi giáo viên
Đặt \(\left( {z - i} \right)\left( {i + 1} \right) = x + yi \Rightarrow \left[ \begin{array}{l}z - i = \dfrac{{x + yi}}{{i + 1}}\\z + i = \dfrac{{x + yi}}{{i + 1}} + 2i = \dfrac{{x + yi - 2 + 2i}}{{i + 1}} = \dfrac{{x - 2 + \left( {y + 2} \right)i}}{{i + 1}}\end{array} \right.\)
\( \Rightarrow \left[ \begin{array}{l}\left| {z - i} \right| = \dfrac{{\sqrt {{x^2} + {y^2}} }}{{\sqrt 2 }}\\\left| {z + i} \right| = \dfrac{{\sqrt {{{\left( {x - 2} \right)}^2} + {{\left( {y + 2} \right)}^2}} }}{{\sqrt 2 }}\end{array} \right. \Rightarrow \dfrac{{\sqrt {{x^2} + {y^2}} }}{{\sqrt 2 }} + \dfrac{{\sqrt {{{\left( {x - 2} \right)}^2} + {{\left( {y + 2} \right)}^2}} }}{{\sqrt 2 }} = 6\,\,\left( * \right)\)
Gọi \(M\left( {x;y} \right);\,\,I\left( {2; - 2} \right)\), từ (*) ta có \(\dfrac{{MO}}{{\sqrt 2 }} + \dfrac{{MI}}{{\sqrt 2 }} = 6 \Leftrightarrow MO + MI = 6\sqrt 2 \)
Do đó quỹ tích điểm M là elip nhận O; I là hai tiêu điểm và trục lớn \(2a = 6\sqrt 2 \Rightarrow a = 3\sqrt 2 \).
\(2c = OI = 2\sqrt 2 \Rightarrow c = \sqrt 2 \Rightarrow b = \sqrt {{a^2} - {c^2}} = 4\).
Vậy diện tích elip là \(S = \pi ab = \pi .4.3\sqrt 2 = 12\pi \sqrt 2 \)
Hướng dẫn giải:
+) Đặt \(\left( {z - i} \right)\left( {i + 1} \right) = x + yi \Rightarrow \) Tìm \(z - i\) và \(z + i\) theo x, y.
+) Tính $\left| {z - i} \right|;\,\,\left| {z + i} \right|$ và thay vào giả thiết \(\left| {z - i} \right| + \left| {z + i} \right| = 6\).
+) Gọi các điểm biểu diễn, đưa về bài toán hình học, tìm quỹ tích điểm \(M\left( {x;y} \right)\) và tính diện tích hình phẳng đó.