问题 解答题
已知z为虚数,且|z|=
5
,若z2-2
.
z
为实数.
(1)求复数z;
(2)若z的虚部为正数,且ω=z+4sinθ•i(i为虚数单位,θ∈R),求ω的模的取值范围.
答案

(1)设z=a+bi(a、b∈R且b≠0,i为虚数单位).

由|z|=5得 a2+b2=5(*)…(1分)

又因为z2-2

.
z
为实数,即(a+bi)2-2(a-bi)为实数,即a2-b2-2a+2b(a+1)i为实数,

所以b(a+1)=0,…(2分)

又 b≠0,所以a=-1.将a=-1代入(*)解得   b=±2.…(4分)

于是  z=-1+2i或z=-1-2i.…(5分)

(2)若z的虚部为正数,则由(1)知,z=-1+2i,所以ω=-1+2i+4sinθ•i,

即ω=-1+(2+4sinθ)•i,…(6分)

所以|ω|=

(-1)2+(2+4sinθ)2
,即|ω|=
16(sinθ+
1
2
)
2
+1

设t=sinθ(-1≤t≤1),则|ω|=

16(t+
1
2
)
2
+1

它在t∈[-1,-

1
2
]上单调递减,在t∈[-
1
2
,1]
上单调递增.

所以当t=-

1
2
,即sinθ=-
1
2
,即θ=kπ-(-1)k
π
6
  (k∈Z)
时,|ω|min=1;…(8分)

又当t=-1,即sinθ=-1,即θ=2kπ-

π
2
  (k∈Z)时,|ω|=
5
,当t=1,即sinθ=1,即θ=2kπ+
π
2
  (k∈Z)
时,|ω|=
37
,所以|max=
37

因此   所求ω的模的取值范围为  [ 1, 

37
 ].…(10分)

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