(1)已知z为虚数,z+9z−2为实数,若z-2为纯虚数,求虚数z;(2)已知w=z+i(z∈C),且z−2z+2为纯虚数,求M=|w+1|2+|w-1|2的最大值及M取最大值时w的值.

问题描述:

(1)已知z为虚数,z+

9
z−2
为实数,若z-2为纯虚数,求虚数z;
(2)已知w=z+i(z∈C),且
z−2
z+2
为纯虚数,求M=|w+1|2+|w-1|2的最大值及M取最大值时w的值.

(1)z为虚数且z-2为纯虚数,可设z=2+bi(b∈R,b≠0)
z+

9
z−2
=2+bi+
9
bi
=2+bi-
9
b
i=2+(b-
9
b
)i为实数,
所以b-
9
b
=0,b=±3
所以z=2±3i.
(2)设z=a+bi(a,b∈R,)
z−2
z+2
=
(a−2)+bi
(a+2)+bi
=
(a2+b2−4)+4bi
(a+2)2+b2

由于
z−2
z+2
为纯虚数,所以
(a2+b2−4)
(a+2)2+b2
 =0
4b
(a+2)2+b2
≠0

即a2+b2=4,且b≠0.①
∴M=|w+1|2+|w-1|2=(a+1)2+(b+1)2+(a-1)2+(b+1)2
=2(a2+b2)+4b+4
=12+4b
由①可得出b∈[-2,2]且b≠0,所以b的最大值为2,从而M的最大值为20.
此时a=0,w=z+i=2i+i=3i.
答案解析:(1)由已知,可设z=2+bi(b∈R,b≠0).根据z+
9
z−2
为实数求出虚部为0,解出参数b,从而求出z
(2)设z=a+bi(a,b∈R,)根据
z−2
z+2
为纯虚数,得出
(a2+b2−4)
(a+2)2+b2
 =0
4b
(a+2)2+b2
≠0
,即a2+b2=4,且b≠0.
M=|w+1|2+|w-1|2=2(a2+b2)+4b+4=12+4b,在上式条件下求出最值及w.
考试点:复数代数形式的混合运算;复数的基本概念;复数求模.

知识点:本题考查复数代数形式的基本运算,复数的分类、模的计算,考查转化、计算能力.