Trên tập hợp các số phức, xét phương trình \({z^2} - 2\left( {m + 1} \right)z + {m^2} = 0\) (\(m\) là tham số thực). Có bao nhiêu giá trị nguyên của \(m\) để phương trình đó có nghiệm \({z_0}\) thỏa mãn \(\left| {{z_0}} \right| = 8\)?
Trả lời bởi giáo viên
Đặt \({z^2} - 2\left( {m + 1} \right)z + {m^2} = 0\) (*).
TH1: \({z_0}\) là nghiệm thực \( \Rightarrow \left| {{z_0}} \right| = 8 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}{z_0} = 8\\{z_0} = - 8\end{array} \right.\).
+ Nếu \({z_0} = 8\) thay vào (*)
\(\begin{array}{l} \Rightarrow {8^2} - 16\left( {m + 1} \right) + {m^2} = 0\\ \Leftrightarrow {m^2} - 16m + 18 = 0\\ \Leftrightarrow m = 8 \pm \sqrt {46} \end{array}\)
\( \Rightarrow \) Có 2 giá trị thỏa mãn \(m = 8 \pm \sqrt {46} \) thì phương trình (*) có nghiệm \({z_0} = 8\) (tmycbt).
+ Nếu \({z_0} = - 8\) thay vào (*)
\(\begin{array}{l} \Rightarrow 64 + 16\left( {m + 1} \right) + {m^2} = 0\\ \Leftrightarrow {m^2} + 16m + 80 = 0\end{array}\)
\( \Rightarrow \) Vô nghiệm.
TH2: \({z_0}\) là nghiệm có chứa \(i \Leftrightarrow \Delta ' = {\left( {m + 1} \right)^2} - {m^2} < 0 \Leftrightarrow 2m + 1 < 0 \Leftrightarrow m < - \dfrac{1}{2}\).
Theo tính chất của phương trình bậc hai trên tập phức, nếu phương trình (*) có 1 nghiệm phức \({z_0}\) chứa \(i\) thì sẽ có 1 nghiệm phức còn lại là \(\overline {{z_0}} \).
Điều kiện \(\left| {{z_0}} \right| = 8 \Leftrightarrow {\left| {{z_0}} \right|^2} = {8^2} \Leftrightarrow {z_0}.\overline {{z_0}} = {8^2} \Leftrightarrow {z_0}.\overline {{z_0}} = 64\,\,\left( 1 \right)\).
Vì \({z_0}\) và \(\overline {{z_0}} \) là 2 nghiệm của phương trình (*), theo định lí Vi-ét ta có: \({z_0}.\overline {{z_0}} = {m^2}\,\,\,\left( 2 \right)\)
Từ (1) và (2) \( \Rightarrow {m^2} = 64 \Leftrightarrow m = \pm 8\).
So sánh điều kiện \(m < - \dfrac{1}{2} \Rightarrow m = - 8\).
Vậy tất cả TH1 và TH2 có 3 giá trị của \(m\) thỏa mãn yêu cầu bài toán (\(m = 8 \pm \sqrt {46} \) và \(m = - 8\)).
Hướng dẫn giải:
- Dựa vào giả thiết \(\left| {{z_0}} \right| = 8\) xét các TH:
TH1: \({z_0}\) là số thực, thay trực tiếp \({z_0}\) vào phương trình tìm \(m\).
TH2: \({z_0}\) là số phức, tìm điều kiện để phương trình bậc hai có nghiệm phức.
Sử dụng: Theo tính chất của phương trình bậc hai trên tập phức, nếu phương trình (*) có 1 nghiệm phức \({z_0}\) chứa \(i\) thì sẽ có 1 nghiệm phức còn lại là \(\overline {{z_0}} \) và định lí Vi-ét, từ đó tìm \(m\).