题目
满足||z-1|+|z+1|=4的点z的轨迹是( )A. 抛物线B. 圆C. 双曲线D. 椭圆
满足$||z-1|+|z+1|=4$的点$z$的轨迹是( )
A. 抛物线
B. 圆
C. 双曲线
D. 椭圆
题目解答
答案
D. 椭圆
解析
本题考查复数的几何意义以及椭圆的定义。解题思路是先设出复数$z$的代数形式,将其代入已知方程,然后根据方程的几何意义,结合椭圆的定义来判断点$z$的轨迹。
- 设$z = x + yi$,其中$x,y\in\mathbb{R}$。
- 将$z$代入方程$\vert z - 1\vert+\vert z + 1\vert = 4$:
- 因为$z-1=(x - 1)+yi$,根据复数的模的计算公式$\vert a+bi\vert=\sqrt{a^{2}+b^{2}}$($a,b\in\mathbb{R}$),可得$\vert z - 1\vert=\sqrt{(x - 1)^{2}+y^{2}}$。
- 同理,$z + 1=(x + 1)+yi$,则$\vert z + 1\vert=\sqrt{(x + 1)^{2}+y^{2}}$。
- 所以原方程变为$\sqrt{(x - 1)^{2}+y^{2}}+\sqrt{(x + 1)^{2}+y^{2}} = 4$。
- 分析方程的几何意义:
- 方程$\sqrt{(x - 1)^{2}+y^{2}}+\sqrt{(x + 1)^{2}+y^{2}} = 4$表示平面上的点$(x,y)$到两点$(1,0)$和$(-1,0)$的距离之和为常数$4$。
- 根据椭圆的定义进行判断:
- 椭圆的定义为平面内到两个定点$F_1,F_2$的距离之和等于常数(大于$\vert F_1F_2\vert$)的点的轨迹。
- 这里两个定点为$(1,0)$和$(-1,0)$,根据两点间距离公式$d=\sqrt{(x_2 - x_1)^{2}+(y_2 - y_1)^{2}}$,可得两定点间的距离$\vert F_1F_2\vert=\sqrt{(1-(-1))^{2}+(0 - 0)^{2}}=\sqrt{2^{2}} = 2$。
- 而常数$4\gt2$,满足椭圆定义中距离之和大于两定点间距离这一条件,所以点$z$的轨迹是椭圆。