Zbiory liczb zespolonych - interpretacja geometryczna
Rozpoczniemy od interpretacji geometrycznej liczb zespolonych w postaci algebraicznej.
gdzie \( z \) jest liczbą zespoloną. Zauważmy, że choć między liczbami zespolonymi nie określa się nierówności, to nasza nierówność dotyczy w istocie liczb rzeczywistych, bowiem zarówno \( \mathfrak{Re}z \) jak i \( \mathfrak{Im} z \) są liczbami rzeczywistymi.
W rozwiązaniu wykorzystamy postać algebraiczną liczby \( z \).
Niech \( z=x+iy \), gdzie \( x,y\in\mathbb{R} \).
Rozważana nierówność ma teraz postać
co po przekształceniu daje
Geometrycznie zatem rozwiązaniem jest zbiór
Skorzystamy z postaci algebraicznej liczby \( z \). Niech \( z=x+iy \), gdzie \( x,y\in\mathbb{R} \).
Oznaczmy przez \( w \) liczbę \( (1+2i)z-3i \). Mamy:
Rozwiązując nierówność \( \mathrm{Im}w \lt 0 \) otrzymujemy
co po przekształceniu daje
Rozwiązanie zadania przedstawia się zatem następująco:
Bardzo ważna jest umiejętność interpretacji geometrycznej równań i nierówności z modułem i argumentem liczby zespolonej.
Mamy kolejno: zbiór liczb zespolonych \( z \) takich, że \( \mathrm{Arg}z>\frac{\pi}{6} \)
następnie zbiór liczb zespolonych \( z \) takich, że \( \mathrm{Arg}z \leqslant \frac{2}{3}\pi \)
oraz zbiór liczb zespolonych \( z \) takich, że \( |z| \leqslant 2 \)
Częścią wspólną jest zatem
Nierówność \( |z-z_{0}| \lt r \) dla \( r \gt 0 \) opisuje zbiór liczb zespolonych leżących w odległości mniejszej od \( r \) od liczby \( z_{0} \). Geometrycznie jest to zatem koło bez brzegu o środku w punkcie \( z_{0} \) i promieniu równym \( r \).
Przekształcamy wyjściową nierówność
skąd \( z_{0}=-2+3i \) oraz \( r=2 \).
Wobec tego rozwiązaniem nierówności \( |z+2-3i| \lt 2 \) jest zbiór
Równanie \( |z-z_{1}|=|z-z_{2}| \) opisuje zbiór liczb zespolonych, które leżą w takiej samej odległości od liczb \( z_{1} \) i \( z_{2} \). Geometrycznie jest to więc symetralna odcinka łączącego \( z_{1} \) i \( z_{2} \).
Przekształcamy wyjściowe równanie
skąd \( z_{1}=-1+2i \) oraz \( z_{2}=4+i \). Zatem rozwiązaniem równania \( |z-2i+1|=|z-4-i| \) jest zbiór