设 $z_1,z_2$ 是非零复数,它们的实部和虚部都是非负实数,则 $\dfrac{|z_1+z_2|}{\sqrt{\left|z_1\cdot z_2\right|}}$ \((\qquad)\)
【难度】
【出处】
2017年清华大学THUSSAT测试题
【标注】
【答案】
AD
【解析】
设 $z_1,z_2,z_1+z_2$ 对应的点分别为 $A,B,C$,设 $\angle AOB=\theta\in\left[0,\dfrac{\pi}{2}\right]$,
则\[\begin{split}\dfrac{|z_1+z_2|}{\sqrt{\left|z_1\cdot z_2\right|}}=&\sqrt{\dfrac{|OC|^2}{|OA|\cdot |OB|}}\\=&\sqrt{\dfrac{|OA|^2+|OB|^2+2|OA|\cdot |OB|\cdot \cos \theta}{|OA|\cdot |OB|}}\\=&\sqrt{\dfrac{|OA|}{|OB|}+\dfrac{|OB|}{|OA|}+2\cos\theta}\\\geqslant&\sqrt{2}.\end{split}\]令 $z_1=1+{\rm i}$,$z_2=n+n{\rm i}$,此时\[
\displaystyle\lim_{n\to+\infty}\dfrac{|z_1+z_2|}{\sqrt{\left|z_1\cdot z_2\right|}}=+\infty.
\]令 $z_1=1$,$z_2=\mathrm{i}$,此时\[
\dfrac{|z_1+z_2|}{\sqrt{\left|z_1\cdot z_2\right|}}=\sqrt{2}.
\]所以 $\dfrac{|z_1+z_2|}{\sqrt{\left|z_1\cdot z_2\right|}}$ 最小值为 $\sqrt 2$,没有最大值.
则\[\begin{split}\dfrac{|z_1+z_2|}{\sqrt{\left|z_1\cdot z_2\right|}}=&\sqrt{\dfrac{|OC|^2}{|OA|\cdot |OB|}}\\=&\sqrt{\dfrac{|OA|^2+|OB|^2+2|OA|\cdot |OB|\cdot \cos \theta}{|OA|\cdot |OB|}}\\=&\sqrt{\dfrac{|OA|}{|OB|}+\dfrac{|OB|}{|OA|}+2\cos\theta}\\\geqslant&\sqrt{2}.\end{split}\]令 $z_1=1+{\rm i}$,$z_2=n+n{\rm i}$,此时\[
\displaystyle\lim_{n\to+\infty}\dfrac{|z_1+z_2|}{\sqrt{\left|z_1\cdot z_2\right|}}=+\infty.
\]令 $z_1=1$,$z_2=\mathrm{i}$,此时\[
\dfrac{|z_1+z_2|}{\sqrt{\left|z_1\cdot z_2\right|}}=\sqrt{2}.
\]所以 $\dfrac{|z_1+z_2|}{\sqrt{\left|z_1\cdot z_2\right|}}$ 最小值为 $\sqrt 2$,没有最大值.
题目
答案
解析
备注