题目
2.方程|(2z-1-i)/(2-(1-i)z)|=1所表示曲线的直角坐标方程为_____.
2.方程$\left|\frac{2z-1-i}{2-(1-i)z}\right|=1$所表示曲线的直角坐标方程为_____.
题目解答
答案
设 $ z = x + yi $,代入原方程得:
\[
\left| \frac{2(x + yi) - (1 + i)}{2 - (1 - i)(x + yi)} \right| = 1
\]
化简分子和分母:
分子为 $ (2x - 1) + (2y - 1)i $,分母为 $ (2 - x - y) + (x - y)i $。
由模长相等,得:
\[
\sqrt{(2x - 1)^2 + (2y - 1)^2} = \sqrt{(2 - x - y)^2 + (x - y)^2}
\]
两边平方并整理:
\[
4x^2 - 4x + 1 + 4y^2 - 4y + 1 = 4 + x^2 + y^2 - 4x - 4y + 2xy + x^2 - 2xy + y^2
\]
化简得:
\[
4x^2 + 4y^2 - 4x - 4y + 2 = 2x^2 + 2y^2 - 4x - 4y + 4
\]
进一步整理:
\[
2x^2 + 2y^2 = 2 \implies x^2 + y^2 = 1
\]
因此,方程表示的曲线为单位圆 $ x^2 + y^2 = 1 $。
答案:$ x^2 + y^2 = 1 $。
解析
本题考查复数的模以及复数的运算,解题思路是先设出复数$z$的代数形式$z = x + yi$($x,y\in R$),将其代入已知方程,然后根据复数模的计算公式化简方程,最后通过整理得到曲线的直角坐标方程。
- 设$z = x + yi$($x,y\in R$),将其代入方程$\left|\frac{2z - 1 - i}{2 - (1 - i)z}\right| = 1$可得:
- 先计算分子$2z - 1 - i$:
- $2z - 1 - i = 2(x + yi) - (1 + i)=2x + 2yi - 1 - i=(2x - 1)+(2y - 1)i$。
- 再计算分母$2 - (1 - i)z$:
- $2 - (1 - i)z = 2 - (1 - i)(x + yi)=2-(x + yi - xi - y{i}^{2})$。
- 因为$i^{2}=-1$,所以$2-(x + yi - xi + y)=2 - x - y+(x - y)i$。
- 此时原方程变为$\left|\frac{(2x - 1)+(2y - 1)i}{(2 - x - y)+(x - y)i}\right| = 1$。
- 先计算分子$2z - 1 - i$:
- 根据复数模的性质$\left|\frac{z_1}{z_2}\right|=\frac{\vert z_1\vert}{\vert z_2\vert}$($z_2\neq0$),由$\left|\frac{(2x - 1)+(2y - 1)i}{(2 - x - y)+(x - y)i}\right| = 1$可得$\vert(2x - 1)+(2y - 1)i\vert=\vert(2 - x - y)+(x - y)i\vert$。
- 根据复数模的计算公式$\vert a + bi\vert=\sqrt{a^{2}+b^{2}}$($a,b\in R$),则$\sqrt{(2x - 1)^{2}+(2y - 1)^{2}}=\sqrt{(2 - x - y)^{2}+(x - y)^{2}}$。
- 两边同时平方去掉根号:
- $(2x - 1)^{2}+(2y - 1)^{2}=(2 - x - y)^{2}+(x - y)^{2}$。
- 分别展开等式两边:
- 左边$(2x - 1)^{2}+(2y - 1)^{2}=(2x)^{2}-2\times2x\times1 + 1^{2}+(2y)^{2}-2\times2y\times1 + 1^{2}=4x^{2}-4x + 1 + 4y^{2}-4y + 1$。
- 右边$(2 - x - y)^{2}+(x - y)^{2}=[2-(x + y)]^{2}+(x - y)^{2}=2^{2}-2\times2\times(x + y)+(x + y)^{2}+(x - y)^{2}$。
- 进一步展开$4-4(x + y)+(x^{2}+2xy + y^{2})+(x^{2}-2xy + y^{2})=4-4x - 4y+x^{2}+2xy + y^{2}+x^{2}-2xy + y^{2}=4 + 2x^{2}+2y^{2}-4x - 4y$。
- 所以$4x^{2}-4x + 1 + 4y^{2}-4y + 1 = 4 + 2x^{2}+2y^{2}-4x - 4y$。
- 移项化简:
- $4x^{2}-4x + 1 + 4y^{2}-4y + 1-(4 + 2x^{2}+2y^{2}-4x - 4y)=0$。
- $4x^{2}-4x + 1 + 4y^{2}-4y + 1 - 4 - 2x^{2}-2y^{2}+4x + 4y = 0$。
- 合并同类项得$(4x^{2}-2x^{2})+(4y^{2}-2y^{2})+(-4x + 4x)+(-4y + 4y)+(1 + 1 - 4)=0$。
- 即$2x^{2}+2y^{2}-2 = 0$。
- 两边同时除以$2$得$x^{2}+y^{2}=1$。