题目
6. 当 |z|≤1 时,求 |zn+a| 的最大值,其中 n 为正整数, a 为复数。
6. 当 |z|≤1 时,求 |zn+a| 的最大值,其中 n 为正整数, a 为复数。
题目解答
答案
解: |zn+a|≤|zn|+|a|=|z|n+|a|∵|z|≤1 ∴|z|n≤1 ⇒ |z|n+|a|≤1+|a| 即 |zn+a|≤1+|a||zn+a| 的最大值是 1+|a|
解析
考查要点:本题主要考查复数模的性质、三角不等式及其等号成立条件的应用。
解题核心思路:
- 利用三角不等式将目标表达式拆分为两个模的和;
- 结合条件$|z| \leq 1$,分析$|z^n|$的最大值;
- 通过构造特定方向的复数$z$,验证等号成立的条件。
破题关键点:
- 三角不等式的应用:$|z^n + a| \leq |z^n| + |a|$;
- $|z^n|$的最大值:当$|z|=1$时,$|z^n|=1$;
- 方向对齐:当$z^n$与$a$同方向时,和的模达到最大值。
步骤1:应用三角不等式
根据三角不等式,对任意复数$z$和$a$,有:
$|z^n + a| \leq |z^n| + |a|.$
步骤2:分析$|z^n|$的范围
由条件$|z| \leq 1$,得:
$|z^n| = |z|^n \leq 1^n = 1.$
步骤3:确定上界
将上述结果代入三角不等式:
$|z^n + a| \leq 1 + |a|.$
步骤4:验证等号成立条件
当且仅当存在$z$使得:
- $|z|=1$(此时$|z^n|=1$);
- $z^n$与$a$同方向(即存在$\theta$,使得$z^n = \frac{|a|}{|a|} e^{i\theta}$)。
此时,$z^n + a$的模为$1 + |a|$,即上界可达。