(a) 2 ∣ z + 1 ∣ = ∣ z − 2 ∣ 2|z + 1| = |z − 2| 2∣ z + 1∣ = ∣ z − 2∣
Solution:
Let z = x + i y z=x+iy z = x + i y
Substitute z in (a)
2 ∣ x + i y + 1 ∣ = ∣ x + i y − 2 ∣ 2|x+iy+1|=|x+iy-2| 2∣ x + i y + 1∣ = ∣ x + i y − 2∣
2 x + i y + 1 = x + i y − 2 2\sqrt{\smash[b]{x+iy+1}}=\sqrt{\smash[b]{x+iy-2}} 2 x + i y + 1 = x + i y − 2
2 x + 1 + i y = x − 2 + i y 2\sqrt{\smash[b]{x+1+iy}}=\sqrt{\smash[b]{x-2+iy}} 2 x + 1 + i y = x − 2 + i y
2 ( x + 1 ) 2 + y 2 = ( x − 2 ) 2 + y 2 2\sqrt{\smash[b]{(x+1)^2+y^2}}=\sqrt{\smash[b]{(x-2)^2+y^2}} 2 ( x + 1 ) 2 + y 2 = ( x − 2 ) 2 + y 2
2 ( ( x + 1 ) 2 + y 2 ) = ( x − 2 ) 2 + y 2 2((x+1)^2+y^2)=(x-2)^2+y^2 2 (( x + 1 ) 2 + y 2 ) = ( x − 2 ) 2 + y 2
2 x 2 + 4 x + 2 + 2 y 2 = x 2 − 4 x + 4 + y 2 2x^2+4x+2+2y^2=x^2-4x+4+y^2 2 x 2 + 4 x + 2 + 2 y 2 = x 2 − 4 x + 4 + y 2
2 x 2 − x 2 + 2 y 2 − y 2 + 4 x + 4 x = 4 − 2 2x^2-x^2+2y^2-y^2+4x+4x=4-2 2 x 2 − x 2 + 2 y 2 − y 2 + 4 x + 4 x = 4 − 2
Answer: x 2 + y 2 + 8 x = 2 x^2+y^2+8x=2 x 2 + y 2 + 8 x = 2
(b) ∣ ( z + i ) / z − 5 − 2 i ∣ = 1 |(z + i )/ z - 5 - 2i | = 1 ∣ ( z + i ) / z − 5 − 2 i ∣ = 1
Solution:
Cross multiply equation to get;
∣ z + i ∣ = ∣ z − 5 − 2 i ∣ |z+i|=|z-5-2i| ∣ z + i ∣ = ∣ z − 5 − 2 i ∣
Let z = x + i y z=x+iy z = x + i y
Substitute for z;
x + i y + i = x + i y − 5 − 2 i x+iy+i=x+iy-5-2i x + i y + i = x + i y − 5 − 2 i
x + i ( y + 1 ) = x − 5 + i ( y − 2 ) x+i(y+1)=x-5+i(y-2) x + i ( y + 1 ) = x − 5 + i ( y − 2 )
x 2 + ( y + 1 ) 2 = ( x − 5 ) 2 + ( y − 2 ) 2 \sqrt{\smash[b]{x^2+(y+1)^2}}=\sqrt{\smash[b]{(x-5)^2+(y-2)^2}} x 2 + ( y + 1 ) 2 = ( x − 5 ) 2 + ( y − 2 ) 2
x 2 + y 2 + 2 y + 1 = x 2 − 10 x + 25 + y 2 − 4 y + 4 x^2+y^2+2y+1=x^2-10x+25+y^2-4y+4 x 2 + y 2 + 2 y + 1 = x 2 − 10 x + 25 + y 2 − 4 y + 4
Simplify;
x 2 − x 2 + y 2 − y 2 + 10 x + 2 y + 4 y = 25 + 4 − 1 x^2-x^2+y^2-y^2+10x+2y+4y=25+4-1 x 2 − x 2 + y 2 − y 2 + 10 x + 2 y + 4 y = 25 + 4 − 1
Answer : 10 x + 6 y = 28 10x+6y=28 10 x + 6 y = 28
(c) I m ( z + 9 z ) = 0 Im (z + \frac{9}{z}) = 0 I m ( z + z 9 ) = 0
Solution:
Let z = x + i y z =x+iy z = x + i y
Substitute for z in the expression;
x + i y + 9 x + i y x+iy+\frac{9}{x+iy} x + i y + x + i y 9
Simplify; x + i y ( x + i y ) x + i y + 9 x + i y \frac{x+iy(x+iy)}{x+iy}+\frac{9}{x+iy} x + i y x + i y ( x + i y ) + x + i y 9
( x + i y ) ( x + i y ) + 9 x + i y \frac{(x+iy)(x+iy)+9}{x+iy} x + i y ( x + i y ) ( x + i y ) + 9
x 2 + 2 i x y − y 2 + 9 x + i y \frac{x^2+2ixy-y^2+9}{x+iy} x + i y x 2 + 2 i x y − y 2 + 9
Rationalize the denominator;
x 2 + 2 i x y − y 2 + 9 x + i y ∗ x − i y x − i y \frac{x^2+2ixy-y^2+9}{x+iy}*\frac{x-iy}{x-iy} x + i y x 2 + 2 i x y − y 2 + 9 ∗ x − i y x − i y
x 2 ( x − i y ) + 2 i x y ( x − i y ) − y 2 ( x − i y ) + 9 ( x − i y ) x 2 + y 2 \frac{x^2(x-iy)+2ixy(x-iy)-y^2(x-iy)+9(x-iy)}{x^2+y^2} x 2 + y 2 x 2 ( x − i y ) + 2 i x y ( x − i y ) − y 2 ( x − i y ) + 9 ( x − i y )
x 3 − i x 2 y + 2 i x 2 y + 2 x y 2 − y 2 x + i y 3 + 9 x − 9 i y x 2 + y 2 \frac{x^3-ix^2y+2ix^2y+2xy^2-y^2x+iy^3+9x-9iy}{x^2+y^2} x 2 + y 2 x 3 − i x 2 y + 2 i x 2 y + 2 x y 2 − y 2 x + i y 3 + 9 x − 9 i y
Put the like terms together;
x 3 + 2 x y 2 − y 2 x + 9 x − i x 2 y + 2 i x 2 y + i y 3 − 9 i y x 2 + y 2 \frac{x^3+2xy^2-y^2x+9x-ix^2y+2ix^2y+iy^3-9iy}{x^2+y^2} x 2 + y 2 x 3 + 2 x y 2 − y 2 x + 9 x − i x 2 y + 2 i x 2 y + i y 3 − 9 i y
x 3 + 2 x y 2 − y 2 x + 9 x x 2 + y 2 + i ( x 2 y + y 3 − 9 y ) x 2 + y 2 \frac{x^3+2xy^2-y^2x+9x}{x^2+y^2} +\frac{i(x^2y+y^3-9y)}{x^2+y^2} x 2 + y 2 x 3 + 2 x y 2 − y 2 x + 9 x + x 2 + y 2 i ( x 2 y + y 3 − 9 y )
I m Im I m part states;
( x 2 y + y 3 − 9 y ) x 2 + y 2 = 0 \frac{(x^2y+y^3-9y)}{x^2+y^2}=0 x 2 + y 2 ( x 2 y + y 3 − 9 y ) = 0
x 2 y + y 3 − 9 y = 0 x^2y+y^3-9y=0 x 2 y + y 3 − 9 y = 0
y ( x 2 + y 2 − 9 ) = 0 y(x^2+y^2-9)=0 y ( x 2 + y 2 − 9 ) = 0
x 2 + y 2 − 9 = 0 x^2+y^2-9=0 x 2 + y 2 − 9 = 0
Answer: x 2 + y 2 = 9 x^2+y^2=9 x 2 + y 2 = 9
Comments