Important Announcement
PubHTML5 Scheduled Server Maintenance on (GMT) Sunday, June 26th, 2:00 am - 8:00 am.
PubHTML5 site will be inoperative during the times indicated!

Home Explore M1-Allens Made Maths Theory + Exercise [I]

M1-Allens Made Maths Theory + Exercise [I]

Published by Willington Island, 2021-07-15 04:05:04

Description: M1-Allens Made Maths Theory + Exercise [I]

Search

Read the Text Version

JEE-Mathematics EXERCISE - 01 CHECK YOUR GRASP SELECT  THE  CORRECT  ALTERNATIVE  (ONLY  ONE  CORRECT  ANSWER) 1 . The  lines  2x  –  3y  =  5  and  3x  –  4y  =  7  are  diameters  of  a  circle  of  area  154  sq.  units.  The  equation  of  the  circle  is - (A)  x2  +  y2  –  2x  –  2y  =  47 (B)  x2  +  y2  –  2x  –2y  =  62 (C)  x2  +  y2  –  2x  +  2y  =  47 (D)  x2  +  y2  –  2x  +  2y  =  62 2 . If  a  be  the  radius  of  a  circle  which  touches  x-axis  at  the  origin,  then  its  equation  is  - (A)  x2  +  y2  +  ax  =  0 (B)  x2  +  y2  ±  2ya  =  0 (C)  x2  +  y2  ±  2xa  =  0 (D)  x2  +  y2  +  ya  =  0 3 . The  equation  of  the  circle  which  touches  the  axis  of  y  at  the  origin  and  passes  through  (3,4)  is  - (A)  4(x2  +  y2)  –  25x  =  0 (B)  3(x2  +  y2)  –  25x  =  0 (C)  2(x2  +  y2)  –  3x  =  0 (D)  4(x2  +  y2)  –  25x  +  10  =  0 4 . The  equation  of  the  circle  passing  through    (3,6)  and  whose  centre  is  (2,–1)  is  - (A)  x2  +  y2  –  4x  +  2y  =  45 (B)  x2  +  y2  –  4x  –  2y  +  45  =  0 (C)  x2  +  y2  +  4x  –  2y  =  45 (D)  x2  +  y2  –  4x  +  2y  +  45  =  0 5 . The  equation  to  the  circle  whose  radius  is  4  and  which  touches  the  negative  x-axis  at  a  distance  3  units  from  the origin  is  - (A)  x2  +  y2  –  6x  +  8y  –  9  =  0 (B)  x2  +  y2  ±  6x  –  8y  +  9  =  0 (C)  x2  +  y2  +  6x  ±  8y  +  9  =  0 (D)  x2  +  y2  ±  6x  –  8y  –  9  =  0 6 . The  equation  of  a  circle  which  passes  through  the  three  points  (3,0)  (1,–6),(4,–1)  is  - (A)  2x2  +  2y2  +  5x  –11y  +  3  =  0 (B)  x2  +  y2  –  5x  +11y  –  3  =  0 (C)  x2  +  y2  +  5x  –11y  +  3  =  0 (D)  2x2  +  2y2  –  5x  +11y  –  3  =  0 7 . y  3 x  c1   &  y  3 x  c 2   are  two  parallel  tangents  of  a  circle  of  radius  2  units,  then  c1  c2   is  equal  to - (A)  8 (B)  4 (C)  2 (D)  1 8 . Number  of  different  circles  that  can  be  drawn  touching  3  lines,  no  two  of  which  are  parallel  and  they  are  neither coincident  nor  concurrent,  are  - (A)    1 (B)  2 (C)  3 (D)  4 9 . B  and  C  are  fixed  points  having  co-ordinates  (3,  0)  and  (–3,  0)  respectively.  If  the  vertical  angle  BAC  is  90°, then  the  locus  of  the  centroid  of  the  ABC  has  the  equation  - (A)  x2  +  y2  =  1 (B)  x2  +  y2  =  2 (C)  9(x2  +  y2)  =  1 (D)  9(x2  +  y2)  =  4 1 0 . If  a  circle  of  constant  radius  3k  passes  through  the  origin  ‘O’    and  meets  co-ordinate  axes  at    A  and  B  then  the Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 locus  of  the  centroid  of  the  triangle  OAB  is  - (A)    x2  +  y2  =  (2k)2 (B)  x2  +  y2  =  (3k)2 (C)  x2  +  y2  =  (4k)2 (D)  x2  +  y2  =  (6k)2 1 1 . The  area  of  an  equilateral  triangle  inscribed  in  the  circle    x2  +  y2  –  2x  =  0  is  : 33 33 33 (D)    none (A)  (B)   (C)   2 4 8 1 2 . The  length  of  intercept  on  y-axis,  by  a  circle  whose  diameter  is  the  line  joining  the  points  (–4,3)  and (12, –1)  is  - (A)  3 2 (B)  13 (C)  4 13 (D)  none  of  these 1 3 . The  gradient  of  the  tangent  line  at  the  point  (a  cos  ,  a  sin  )  to  the  circle  x2  +  y2  =  a2,  is  - (A)  tan  (  –  ) (B)  tan   (C)  cot   (D) –  cot  1 4 . x  +  my  +  n  =  0  is  a  tangent  line  to  the  circle  x2  +  y2  =  r2  ,  if  - (A)  2  +  m2  =  n2  r2 (B)  2  +  m2  =  n2  +  r2 (C)  n2  =  r2(2  +  m2) (D)  none  of  these 66 E

JEE-Mathematics 1 5 . Line  3x  +  4y  =  25  touches  the  circle  x2  +  y2  =  25  at  the  point  - (A)  (4,  3) (B)  (3,  4) (C)  (–3,  –4) (D)  none  of  these 1 6 . The  equations  of  the  tangents  drawn  from  the  point  (0,1)  to  the  circle  x2  +  y2  –  2x  +  4y  =  0  are  - (A)  2x  –  y  +  1  =  0,  x  +  2y  –  2  =  0 (B)  2x  –  y  –  1  =  0,  x  +  2y  –  2  =  0 (C)  2x  –  y  +  1  =  0,  x  +  2y  +  2  =  0 (D)  2x  –  y  –  1  =  0,  x  +  2y  +  2  =  0 1 7 . The  greatest  distance  of  the  point  P(10,7)  from  the  circle  x2  +  y2  –  4x  –  2y  –  20  =  0  is  - (A)  5 (B)  15 (C)  10 (D)  None  of  these 3 3 18. The  equation  of  the  normal  to  the  circle  x2  +  y2  =  9  at  the  point   ,    is  -  2 2  (A) x – y   2 (B)  x  +  y  =  0 (C)  x  –  y  =  0 (D)  none  of  these 3 1 9 . The  parametric  coordinates  of  any  point  on  the  circle  x2  +  y2  –  4x  –  4y  =  0  are- (A)  (–2  +  2cos,  –2  +  2  sin) (B)  (2  +  2cos,  2  +  2  sin) (C)  (2  +  2 2 cos,  2  +  2 2 sin) (D)  (–2  +  2 2 cos,  –2  +  2 2 sin) 2 0 . The  length  of  the  tangent  drawn  from  the  point  (2,3)  to  the  circles  2(x2  +  y2)  –  7x  +  9y  –  11  =  0  - (A)  18 (B)  14 (C)  14 (D)  28 2 1 . A  pair  of  tangents  are  drawn  from  the  origin  to  the  circle  x2  +  y2  +  20(x  +  y)  +  20  =  0.  The  equation  of  the  pair of  tangents  is  - (A)  x2  +  y2  +  5xy  =  0 (B)  x2  +  y2  +  10xy  =  0 (C)  2x2  +  2y2  +  5xy  =  0 (D)  2x2  +  2y2  –  5xy  =  0 2 2 . Tangents  are  drawn  from  (4,  4)  to  the  circle  x2  +  y2  –  2x  –  2y  –  7  =  0  to  meet  the  circle  at  A  and  B. The  length  of  the  chord  AB  is  - (A)  2 3 (B)  3 2 (C)  2 6 (D)  6 2 2 3 . The  angle  between  the  two  tangents  from  the  origin  to  the  circle    (x  –7)2  +  (y  +  1)2  =  25  equals  -    (D)    none (A)   (B)  (C)  2 3 4 2 4 . Pair  of  tangents  are  drawn  from  every  point  on  the  line  3x  +  4y  =  12  on  the  circle  x2  +  y2  =  4.  Their  variable chord  of  contact  always  passes  through  a  fixed  point  whose  co-ordinates  are  - Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 (A)   4 , 3  (B)   3 , 3  (C)  (1,  1) (D)  1, 4  3 4   4 4  3  25. The  locus  of  the  mid-points  of  the  chords  of  the  circle  x2  +  y2  –  2x  –  4y  –  11  =  0  which  subtend  60°  at 26. the  centre  is - 27. 28. (A)  x2  +  y2  –  4x  –  2y  –  7  =  0 (B)  x2  +  y2  +  4x  +  2y  –  7  =  0 E (C)  x2  +  y2  –  2x  –  4y  –  7  =  0 (D)  x2  +  y2  +  2x  +  4y  +  7  =  0 The  locus  of  the  centres  of  the  circles  such  that  the  point  (2,3)  is  the  mid  point  of  the  chord  5x  +  2y  =  16  is  - (A)    2x  –  5y  +  11  =  0 (B)    2x  +  5y  –  11  =  0 (C)    2x  +  5y  +  11  =  0 (D)    none The  locus  of  the  centre  of  a  circle  which  touches  externally  the  circle,  x2  +  y2  –  6x  –  6y  +  14  =  0  and also  touches  the  y-axis  is  given  by  the  equation  - (A)  x2  –  6x  –  10y  +  14  =  0 (B)  x2  –  10x  –  6y  +  14  =  0 (C)  y2  –  6x  –  10y  +  14  =  0 (D)  y2  –  10x  –  6y  +  14  =  0 The  equation  of  the  circle  having  the  lines  y2  –  2y  +  4x  –  2xy  =  0  as  its  normals  &  passing  through  the  point (2,1)  is  - (A)    x2  +  y2  –  2x  –  4y  +  3  =  0 (B)    x2  +  y2  –  2x  +  4y  –  5  =  0 (C)    x2  +  y2  +  2x  +  4y  –13  =  0 (D)    none 67

JEE-Mathematics 2 9 . A  circle  is  drawn  touching  the  x-axis  and  centre  at  the  point  which  is  the  reflection  of  (a,  b)  in  the  line y  –  x  =  0.  The  equation  of  the  circle  is  - (A)  x2  +  y2  –  2bx  –  2ay  +  a2  =  0 (B)  x2  +  y2  –  2bx  –  2ay  +  b2  =  0 (C)  x2  +  y2  –  2ax  –  2by  +  b2  =  0 (D)  x2  +  y2  –  2ax  –  2by  +  a2  =  0 3 0 . The  length  of  the  common  chord  of  circles  x2  +  y2  –  6x  –  16  =  0  and  x2  +  y2  –  8y  –  9  =  0  is  - (A)  10 3 (B)  5 3 (C)  5 3 / 2 (D)  none  of  these 3 1 . The  number  of  common  tangents  of  the  circles  x2  +  y2  –  2x  –  1  =  0  and  x2  +  y2  –  2y  –  7  =  0  - (A)  1 (B)  3 (C)  2 (D)  4 3 2 . If  the  circle  x2  +  y2  =  9  touches  the  circle  x2  +  y2  +  6y  +  c  =  0,  then  c  is  equal  to  - (A)  –27 (B)  36 (C)  –36 (D)  27 3 3 . If  the  two  circles,  x2  +  y2  +  2g1x  +  2f1y  =  0  and  x2  +  y2  +  2g2x  +  2f2y  =  0  touches  each  other,  then - (A)  f1g1  =  f2g2 (B)  f1   =  f2 (C)  f1f2  =  g1g2 (D)  none g1 g2 3 4 . The  tangent  from  the  point  of  intersection  of  the  lines  2x  –  3y  +  1  =  0  and  3x  –  2y  –  1  =  0  to  the  circle x2  +  y2  +  2x  –  4y  =  0  is  - (A)  x  +  2y  =  0,  x  –  2y  +  1  =  0 (B)  2x  –  y  –  1  =  0 (C)  y  =  x,  y  =  3x  –  2 (D)  2x  +  y  +  1  =  0 3 5 . The  locus  of  the  centers  of  the  circles  which  cut  the  circles  x2  +  y2  +  4x  –  6y  +  9  =  0  and x2  +  y2  –  5x  +  4y  –  2  =  0  orthogonally  is  - (A)  9x  +  10y  –  7  =  0 (B)  x  –  y  +  2  =  0 (C)  9x  –  10y  +  11  =  0 (D)  9x  +  10y  +  7  =  0 SELECT  THE  CORRECT  ALTERNATIVES  (ONE  OR  MORE  THAN  ONE  CORRECT  ANSWERS) 36. Equation  x  x1  y  y1  r,   may  represents  - cos  sin  (A)  Equation  of  straight  line,  if    is  constant  and  r  is  variable. (B)  Equation  of  a  circle,  if  r  is  constant  &    is  variable. (C)  A  straight  line  passing  through  a  fixed  point  &  having  a  known  slope. (D)  A  circle  with  a  known  centre  and  given  radius. 3 7 . If  r  represent  the  distance  of  a  point  from  origin  &    is  the  angle  made  by  line  joining  origin  to  that  point  from Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 line  x-axis,  then  r  =  |cos|  represents  - 1 (B)  two  circles  centred  at   1 , 0      &      1 , 0  (A)  two  circles  of  radii    each.  2   2  2 (C)  two  circles  touching  each  other  at  the  origin. (D)  pair  of  straight  line 3 8 . If  the  circle  C   :  x2  +  y2  =  16  intersects  another  circle  C   of  radius  5  in  such  a  manner  that  the  common  chord 12 3 is  of  maximum  length  8  has  a  slope  equal  to  ,  then  coordinates  of  centre  of  C   are  - 42 (A)   9 ,  12  (B)    9 , 12  (C)   9 , 12  (D)    9 ,  12   5 5   5 5   5 5   5 5  3 9 . For  the  equation  x2  +  y2  +  2x  +  4  =  0  which  of  the  following  can  be  true  - (A)  It  represents  a  real  circle  for  all      R. (B)  It  represents  a  real  circle  for  ||  >  2. (C)  The  radical  axis  of  any  two  circles  of  the  family  is  the  y-axis. (D)  The  radical  axis  of  any  two  circles  of  the  family  is  the  x-axis. E 68

JEE-Mathematics 4 0 . If  y  =  c  is  a  tangent  to  the  circle  x2  +  y2  –  2x  +  2y  –  2  =  0,  then  the  value  of  c  can  be  - (A)  1 (B)  3 (C)  –1 (D)  –3 4 1 . For the circles S1  x2 + y2 – 4x – 6y – 12 = 0 and S2  x2 + y2 + 6x + 4y – 12 = 0 and the line  L  x  y  0 (A)    L  is  common  tangent  of  S1  and  S2 (B)    L  is  common  chord  of  S1  and  S2 (C)    L  is  radical  axis  of  S1  and  S2 (D)  L  is  perpendicular  to  the  line  joining  the  centre  of  S1  &  S2 Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 CHECK  YOUR  GRASP ANSWER  KEY EXERCISE-1 Que. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ans. C B B A C D A D A A Que. 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Ans. B C D C B A B C C C Que. 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Ans. C B A D C A D A B B Que. 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 Ans. A A B B C   A,B,C,D A,B,C A,B B,C A,D Que. 41 Ans. B,C,D E 69

JEE-Mathematics EXERCISE - 02 BRAIN TEASERS SELECT  THE  CORRECT  ALTERNATIVES  (ONE  OR  MORE  THAN  ONE  CORRECT  ANSWERS) 1. If   1  ,   b, 1  ,   c, 1   &   d, 1    are  four  distinct  points  on  a  circle  of  radius  4  units  then,  abcd  =  a,   b   c   d  a (A)  4 (B)    1/4 (C)    1 (D)    16 2 . What  is  the  length  of  shortest  path  by  which  one  can  go  from  (–2,  0)  to  (2,  0)  without  entering  the  interior  of circle,  x2  +  y2  =  1  ? (A)    23 (B)   3  2 (C)   2 3 (D)    none  of  these 3 3 3 . Three  equal  circles  each  of  radius  r  touch  one  another.  The  radius  of  the  circle  touching  all  the  three  given circles  internally  is  - 2  3 2  3 (A)  (2  3 )r (B)  r (C)  r (D)  (2  3 )r 3 3 4 . If  a2  +  b2  =  1,  m2  +  n2  =  1,  then  which  of  the  following  is  true  for  all  values  of  m,  n,  a,  b  - (A)  |am  +  bn|    1 (B)  |am  –  bn|    1 (C)    |am  +  bn|    1 (D)    |am  –  bn|    1 5 . Circles  are  drawn  touching  the  co-ordinate  axis  and  having  radius  2,  then  - (A)    centre  of  these  circles  lie  on  the  pair  of  lines  y2  –  x2  =  0 (B)    centre  of  these  circles  lie  only  on  the  line  y  =  x (C)    Area  of  the  quadrilateral  whose  vertices  are  centre  of  these  circles  is  16  sq.unit (D)    Area  of  the  circle  touching  these  four  circles  internally  is  4(3  2 2 ) 6 . The  distance  between  the  chords  of  contact  of  tangents  to  the  circle  x2  +  y2  +  2gx  +  2fy  +  c  =  0  from  the  origin  and from  the  point  (g,f)  is  - (A)   g2  f2 g2  f2  c g2  f2  c g2  f2  c (B)   (C)  (D)  2 2 g2  f2 2 g2  f2 7 . x2  +  y2  +  6x  =  0  and  x2  +  y2  –  2x  =  0  are  two  circles,  then  - (A)    They  touch  each  other  externally (B)    They  touch  each  other  internally (C)    Area  of  triangle  formed  by  their  common  tangents  is  33  sq.  units. (D)    Their  common  tangents  do  not  form  any  triangle. 8 . Tangents  are  draw n  to  the  circle  x2  +  y2  =  1  at  the  poi nt s  where  it  is  met  by  the  circle s, x2  +  y2 –  (  +  6)x  +  (8  –  2)y  –  3  =  0,   being  the  variable.  The  locus  of  the  point  of  intersection  of  these Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 tangents  is - (A)  2x  –  y  +  10  =  0 (B)  x  +  2y  –  10  =  0 (C)  x  –  2y  +  10  =  0 (D)  2x  +  y  –  10  =  0 9 . 3  circle  of  radii  1,  2  and  3  and  centres  at  A,  B  and  C  respectively,  touch  each  other.  Another  circle  whose  centre is  P  touches  all  these  3  circles  externally  and  has  radius  r.  Also  PAB     &  PAC   - (A)   cos   3r (B)   cos   2r (C)   r  6 (D)   r  6 3(1  r) 2(1  r) 23 23 1 0 . Slope  of  tangent  to  the  circle  (x  –  r)2  +  y2  =  r2  at  the  point  (x,  y)  lying  on  the  circle  is - x rx y2  x2 y2  x2 (A)   y  r (B)   y (C)  2xy (D)   2xy 1 1 . The  circle  passing  through  the  distinct  points  (1,t)  ,  (t,1)  &  (t,t)  for  all  values  of  ‘t’,  passes  through  the  point  - (A)    (–1,  –1) (B)    (–1,  1) (C)    (1,  –1) (D)    (1,1) 1 2 . AB  is  a  diameter  of  a  circle.  CD  is  a  chord  parallel  to  AB  and    2CD  =  AB.  The  tangent  at  B  meets  the  line  AC produced  at  E    then  AE  is  equal  to  - (A)    AB (B)  2AB (C)  2 2AB (D)    2AB 70 E

JEE-Mathematics 1 3 . The  locus  of  the  mid  points  of  the  chords  of  the  circle  x2  +  y2  –  ax  –  by  =  0  which  subtend  a  right  angle  at  a , b   is -  2 2  (A)    ax  +  by  =  0 (B)    ax  +  by  =  a2  +  b2 (C)   x2  y2 a2  b2 0 (D)  x2  y2 a2  b2 0  ax  by   ax  by  8 8 1 4 . A  variable  circle  is  drawn  to  touch  the  x-axis  at  the  origin.  The  locus  of  the  pole  of  the  straight  line x  +  my  +  n  =  0  w.r.t.  the  variable  circle  has  the  equation  - (A)  x(my  –  n)  –  y2  =  0 (B)  x(my  +  n)  –  y2  =  0 (C)  x(my  –  n)  +  y2  =  0 (D)  none 1 5 . (6,0)  ,  (0,6)  and  (7,7)  are  the  vertices  of  a  triangle.  The  circle  inscribed  in  the  triangle  has  the  equation  - (A)    x2  +  y2  –  9x  +  9y  +  36  =  0 (B)    x2  +  y2  –  9x  –  9y  +  36  =  0 (C)    x2  +  y2  +  9x  –  9y  +  36  =  0 (D)    x2  +  y2  –  9x  –  9y  –  36  =  0 1 6 . Number  of  points  (x,  y)  having  integral  coordinates  satisfying  the  condition  x2  +  y2  <  25  is - (A)  69 (B)  80 (C)  81 (D)  77 17 . The  centre(s)  of  the  circle(s)  passing  through  the  points  (0,  0),  (1,  0)  and  touching  the  circle x2  +  y2  =  9  is/are - (A)   3 , 1  (B)   1 , 3  (C)   1 , 21 / 2  (D)  1 ,  21 / 2   2 2   2 2   2   2  1 8 . The  equation(s)  of  the  tangent  at  the  point  (0,  0)  to  the  circle,  making  intercepts  of  length  2a  and  2b  units on  the  co-ordinate  axes,  is  (are)  - (A)  ax  +  by  =  0 (B)  ax  –  by  =  0 (C)  x  =  y (D)  bx  +  ay  =  0 1 9 . Tangents  are  drawn  to  the  circle  x2  +  y2  =  50  from  a  point  'P'  lying  on  the  x-axis.  These  tangents  meet the  y-axis  at  points  'P1'  and  'P2'.  Possible  co-ordinates  of  'P'  so  that  area  of  triangle  PP1P2  is  minimum is/are - (A)  (10,  0) (B)  (10 2, 0) (C)  (–10,  0) (D)  (10 2, 0) 2 0 . The  tangents  drawn  from  the  origin  to  the  circle  x2  +  y2  –  2rx  –  2hy  +  h2  =  0  are  perpendicular  if  - (A)  h  =  r (B)  h  =  –r (C)  r2  +  h2  =  1 (D)  r2  +  h2  =  2 2 1 . The  common  chord  of  two  intersecting  circles  C1  and  C2  can  be  seen  from  their  centres  at  the  angles  of  90°  & 60°  respectively.  If  the  distance  between  their  centres  is  equal  to  3   +  1  then  the  radii  of  C1  and  C2 are - (A)  3   and  3 (B)  2   and  2 2 (C)  2   and  2 (D)  2 2   and  4 2 2 . In  a  right  triangle  ABC,  right  angled  at  A,  on  the  leg  AC  as  diameter,  a  semicircle  is  described.  The  chord Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 joining  A  with  the  point  of  intersection  D  of  the  hypotenuse  and  the  semicircle,  then  the  length  AC  equals  to - AB.AD AB . AD (C)  AB . AD AB.AD (A)  (B)  AB  AD (D)  AB2  AD2 AB2  AD2 2 3 . A  circle  touches  a  straight  line  x  +  my  +  n  =  0  and  cuts  the  circle  x2  +  y2  =  9  orthogonally.  The  locus of  centres  of  such  circles  is  - (B)  (x  +  my  –  n)2  =  (2  +  m2)  (x2  +  y2  –  9) (A)  (x  +  my  +  n)2  =  (2  +  m2)  (x2  +  y2  –  9) (C)  (x  +  my  +  n)2 =  (2  +  m2)  (x2  +  y2  +  9) (D)  none  of  these BRAIN  TEASERS ANSWER  KEY EXERCISE-2 Que. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ans. C C Que. 11 12 B A,D A,C,D C A,C A A,B,C B,C Ans. D D Que. 21 22 13 14 15 16 17 18 19 20 Ans. C D C A B A C,D A,B A,C A,B E 23 A 71

JEE-Mathematics MISCELLANEOUS TYPE QUESTIONS EXERCISE - 03 MATCH  THE  COLUMN Following question contains statements given in two columns, which have to be matched. The statements in Column-I are labelled as A, B, C and D while the statements in Column-II are labelled as p, q, r and s. Any given s t a t e m e n t  i n  C o l u m n - I  c a n  h a v e  c o r r e c t  m a t c h i n g  w i t h  O N E  O R  M O R E  s t a t e m e n t ( s )  i n  C o l u m n - I I . 1 .                                                   Column-I                 Column-II (A) If  point  of  intersection  and  number  of  common  tangents  of  two (p) µ  –   =  3 circles  x2  +  y2  –  2x  –  6y  +  9  =  0  and  x2  +  y2  +  6x  –  2y  +  1  =  0 (q) µ  +    =  5 (r) µ  –    =  4 are   and  µ  respectively,  then (s) µ  +    =  4 (B) If  point  of  intersection  and  number  of  tangents  of  two  circles x2  +  y2  –  6x  =  0  and  x2  +  y2  +  2x  =  0  are    and  µ respectively,  then (C) If  the  straight  line  y  =  mx    m    I  touches  or  lies  outside the  circle  x2  +  y2  –  20y  +  90  =  0  and  the  maximum  and minimum  values  of  |m|  are  µ  &    respectively  then (D) If  two  circle  x2  +  y2  +  px  +  py  –  7  =  0  and x2  +  y2  –  10x  +  2py  +  1  =  0  cut  orthogonally  and the  value  of  p  are    &  µ  respectively  then ASSERTION  &  REASON These  questions  contains,  Statement-I  (assertion)  and  Statement-II  (reason). (A)  Statement-I  is  true,  Statement-II  is  true  ;  Statement-II  is  correct  explanation    for  Statement-I. (B)  Statement-I  is  true,  Statement-II  is  true  ;  Statement-II  is  NOT  a  correct  explanation  for  statement-I. (C)  Statement-I  is  true,  Statement-II  is  false. (D)  Statement-I  is  false,  Statement-II  is  true. 1 . Consider  two  circles  C1    x2  +  y2  +  2x  +  2y  –  6  =  0    &  C2      x2  +  y2  +  2x  +  2y  –  2  =  0. Statement-I  :  Two  tangents  are  drawn  from  a  point  on  the  circle  C1  to  the  circle  C2,  then  tangents  always p er p end i c u l ar. Because Statement-II  :  C1  is  the  director  circle  of  C2. (A)  A (B)  B (C)  C (D)  D 2 . Statement-I  :  The  line  (x  –  3)cos +  (y  –3)sin =  1  touches  a  circle  (x  –  3)2  +  (y  –  3)2  =  1  for  all  values Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 of  . Because Statement-II  :  x cos +  y sin =  a  is  a  tangent  of  circle  x2  +  y2  =  a2  for  all  values  of  . (A)  A (B)  B (C)  C (D)  D 3 . Consider  the  circles  C1    x2  +  y2  –  6x  –  4y  +  9  =  0  and  C2    x2  +  y2  –  8x  –  6y  +  23  =  0. Statement-I  :  Circle  C1  bisects  the  circumference  of  the  circle  C2. Because Statement-II  :  Centre  of  C1  lie  on  C2. (A)  A (B)  B (C)  C (D)  D 4 . Statement-I  :  Circles  x2  +  y2  =  4  and  x2  +  y2  –  8x  +  7  =  0  intersect  each  other  at  two  distinct  points Because Statement-II  :  Circles  with  centres  C1  and  C2  and  radii  r1  and  r2  intersect  at  two  distinct  points,  if |C1C2|  <  r1  +  r2 (A)  A (B)  B (C)  C (D)  D 72 E

JEE-Mathematics COMPREHENSION  BASED  QUESTIONS Comprehension  #  1  : Let  A   (–3,  0)  and  B   (3,  0)  be  two  fixed  points  and  P  moves  on  a  plane  such  that  PA  =  nPB  (n  0). On  the  basis  of  above  information,  answer  the  following  questions  : 1 . If  n   1,  then  locus  of  a  point  P  is  - (A)  a  straight  line (B)  a  circle (C)  a  parabola (D)  an  ellipse 2 . If  n  =  1,  then  the  locus  of  a  point  P  is  - (A)  a  straight  line (B)  a  circle (C)  a  parabola (D)  a  hyperbola 3 . If  0  <  n  <  1,  then  - (A)  A  lies  inside  the  circle  and  B  lies  outside  the  circle (B)  A  lies  outside  the  circle  and  B  lies  inside  the  circle (C)  both  A  and  B  lies  on  the  circle (D)  both  A  and  B  lies  inside  the  circle 4 . If  n  >  1,  then  - (A) A lies inside the circle and B lies outside the circle (B) A lies outside the circle and B lies inside the circle (C) both A and B lies on the circle (D) both A and B lies inside the circle 5 . If  locus  of  P  is  a  circle,  then  the  circle  - (A)  passes  through  A  and  B (B)  never  passes  through  A  and  B (C)  passes  through  A  but  does  not  pass  through  B (D)  passes  through  B  but  does  not  pass  through  A Comprehension  #  2  : P  is  a  variable  point  of  the  line  L  =  0.  Tangents  are  drawn  to  the  circle  x2  +  y2  =  4  from  P  to  touch  it at  Q  and  R.  The  parallelogram  PQSR  is  completed. On  the  basis  of  above  information,  answer  the  following  questions  : 1 . If    L    2x  +  y  –  6  =  0,  then  the  locus  of  circumcetre  of  PQR  is  - (A)  2x  –  y  =  4 (B)  2x  +  y  =  3 (C)  x  –  2y  =  4 (D)  x  +  2y  =  3 2 . If  P    (6,  8),  then  the  area  of  QRS  is  - (6 )3 / 2 (24 )3 / 2 48 6 192 6 (A)   sq.  units (B)  sq.  units (C)    sq.  units (D)    sq.  units 25 25 25 25 3 . If  P    (3,  4),  then  coordinate  of  S  is  - (A)    46 , 63  (B)    51 ,  68  (C)    46 ,  68  (D)    68 ,  51   25 25   25 25   25 25   25 25  Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 MISCELLANEOUS  TYPE  QUESTION ANSWER  KEY EXERCISE-3  Match  the  Column 1 . (A)(r, s) ; (B) (s); (C)  (p); (D)  (q)  Assertion  &  Reason 1. A 2. A 3. B 4. C  Comprehension  Based  Questions Comprehension  #  1  : 1. B 2. A 3. A 4. B 5. B Comprehension  #  2  : 1. B 2. D 3. B E 73

JEE-Mathematics EXERCISE - 04 [A] CONCEPTUAL SUBJECTIVE EXERCISE 1 . Find    the  equations  of  the  circles  which  have  the  radius  13   &  which    touch    the    line  2x    3y  +  1  =  0    at    (1,  1). 2 . (x ,  y )  &  (x ,  y )  are  the  ends  of  a  diameter  of  a  circle  such  that    x   &  x   are  the  roots  of      ax²  +  bx  +  c  =  0    & 11 22 12 y   &    y     are  roots  of    py²  +  qy  +  r  =  0.    Find  the  equation  of  the  circle,    its  centre  &  radius. 12 3 . If  the  lines  a x + b y + c = 0  &  a x + b y + c = 0  cut   the  coordinate  axes  in  concyclic points.  Prove  that 1  1  1  2  2  2  a a =  b b 1  2  1  2. 4 . A (–a, 0)  ;  B (a, 0)  are fixed points. C  is a point which divides internally AB in a constant ratio tan.  If  AC  & CB    subtend  equal  angles  at  P,  prove  that  the  equation  of  the  locus  of  P  is    x²  +  y²  +  2ax  sec2  +  a²  =  0. 5 . Let  A  be  the  centre  of  the  circle    x²  +  y²    2x    4y    20  =  0.  Suppose    that    the    tangents    at    the  points B(1  ,  7)    &  D(4  ,  -2)    on    the    circle    meet    at    the    point    C.    Find    the    area  of  the  quadrilateral    ABCD. 6 . Determine  the  nature  of  the  quadrilateral  formed  by  four  lines  3x  +  4y  –  5  =  0;  4x  –  3y  –  5  =  0;  3x  +  4y  +  5  =  0 and  4x  –  3y  +  5  =  0.  Find  the  equation  of  the  circle  inscribed  and  circumscribing  this  quadrilateral. 7 . A  variable  circle  passes  through  the  point    A  (a,  b)  &  touches  the    x-axis  ;    show  that  the  locus  of  the  other  end of  the  diameter  through    A  is    (x    a)²  =  4by. 8 . A circle is drawn with its centre on the line x + y = 2 to touch the line 4x – 3y + 4 = 0 and pass through the point (0,  1).  Find  its  equation. 9 . Obtain  the  equations  of  the  straight  lines  passing  through  the  point    A(2,  0)  &  making    45°  angle  with  the  tangent at    A    to    the    circle  (x  +  2)²  +  (y    3)²  =  25.  Find  the  equations  of  the  circles  each  of  radius  3  whose  centres  are on  these  straight  lines  at  a    distance  of   5 2   from    A. 1 0 . Suppose  the  equation  of  the  circle  which  touches  both  the  coordinates  axes  and  passes  through  the  point  with abscissa  –  2  and  ordinate  1  has  the  equation  x2  +  y2 +  Ax  +  By  +  C  =  0,  find  all  the  possible  ordered  triplet  (A,  B,  C). 1 1 . The  foot  of  the  perpendicular  from  the  origin  to  a  variable  tangent  of  the  circle x2 + y2  2x = 0  is  N. Find  the  equation  of  the  locus  of  N. 1 2 . The  line  x  +  my  +  n  =  0  intersects  the  curve  ax2  +  2hxy  +  by2  =  1  at  the  point  P  and  Q.  The  circle  on  PQ  as diameter  passes  through  the  origin.  Prove  that  n2(a  +  b)  =  2  +  m2. 13 . Find  the  equation  of  the  circle  which  passes  through  the  point  (1,  1)  &  which  touches  the  circle x²  + y²  + 4x   6y    3 =  0    at   the    point   (2,  3)   on  it. 1 4 . A  circle  S  =  0  is  drawn  with  its  centre  at  (–1,  1)  so  as  to  touch  the  circle  x2  +  y2  –  4x  +  6y  –  3  =  0  externally. Find  the  intercept  made  by  the  circle  S  =  0  on  the  coordinates  axes. 1 5 . Find    the    equation    of    the    circle    which    cuts    each    of    the  circles    x²  +  y²  =  4 ,    x²  +  y²    6x    8y  +  10  =  0 Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 &      x²  +  y²  +  2x    4y    2  =  0    at    the    extremities    of    a    diameter. 1 6 . If  the  line  x  sin  –  y  +  a  sec  =  0  touches  the  circle  with  radius  'a'  and  centre  at  the  origin  then  find  the  most general  values  of  ''  and  sum  of  the  values  of  ''  lying  in  [0,  100]. 1 7 . Let  a  circle  be  given  by  2x(x  –  a)  +  y(2y  –  b)  =  0,  (a    0,  b    0).  Find  the  condition  on  a  &  b  if  two  chords,  each bisected  by  the  x-axis,  can  be  drawn  to  the  circle  from  the  point  a, b .  2  1 8 . Find  the  equation  of  a  line  with  gradient  1  such  that  the  two  circles  x2  +  y2  =  4  and  x2  +  y2  –  10x  –  14y  +  65  =  0 intercept  equal  length  on  it. 1 9 . Find the equations of straight lines which pass through the intersection of the lines x  2y  5 = 0,  7x + y = 50 &  divide the circumference of the circle  x² + y² = 100  into  two arcs  whose  lengths  are  in  the  ratio  2 : 1. 2 0 . Find the locus of the middle points of portions of the tangents to the circle x2 + y2 = a2 terminated by the coordinate axes. 2 1 . Show  that  the  equation  of  a  straight  line  meeting  the  circle  x2  +  y2  =  a2  in  two  points  at  equal  distances  'd'   from a  point  (x ,  y )  on  its  circumference  is    xx   +  yy     a2  +  d2   =  0. 1  1 1 1 2 74 E

JEE-Mathematics 2 2 . A  point  moving  around  circle  (x  +  4)2  +  (y  +  2)2  =  25  with  centre  C  broke  away  from  it  either  at  the  point  A  or point  B  on  the  circle  and  move  along  a  tangent  to  the  circle  passing  through  the  point  D(3,  –3). Find  the  following  : (a) Equation  of  the  tangents  at  A  and  B. (b) Coordinates  of  the  points  A  and  B. (c) Angle  ADB  and  the  maximum  and  minimum  distances  of  the  point  D  from  the  circle. (d) Area  of  quadrilateral  ADBC  and  the  DAB. (e) Equation  of  the  circle  circumscribing  the  DAB  and  also  the  intercepts  made  by  the  this  circle  on  the coordinates  axes. 2 3 . Show  that  the  equation    x2  +  y2    2x    2 y    8  =  0  represents,  for  different  values  of  ,  a  system  of  circles passing  through  two  fixed  points  A,  B  on  the  x  axis,  and  find  the  equation    of    that    circle    of    the    system  the tangents  to  which  at  A  &  B  meet  on  the  line  x  +  2y  +  5  =  0. 2 4 . Through  a  fixed  point  (h,  k)  secants  are  drawn  to  the  circle  x2  +  y2  =  r2.  Show  that  the  locus  of  the mid-points  of  the  secants  intercepted  by  the  circle  is  x2  +  y2 =  hx  +  ky. 2 5 . A triangle has two of its sides along the coordinate axes, its third side touches the circle x² + y²  2ax  2ay + a² = 0. Prove that the locus of the circumcentre of the triangle is : a²  2a (x + y) + 2xy = 0. 2 6 . Find    the    equations    to    the    four    common    tangents    to    the    circles    x²  +  y²  =  25    and  (x  12)²  +  y²  =  9. 2 7 . Show that  the  locus  of  the centres  of  a  circle  which  cuts two given circles orthogonally is a  straight  line  & hence    deduce    the    locus    of    the    centre  of  the  circles  which  cut  the  circles  x²  +  y²  +  4x    6y  +  9  =  0      & x²  +  y²    5x  +  4y  +  2  =  0    orthogonally. Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 CONCEPTUAL  SUBJECTIVE  EXERCISE ANSWER  KEY EXERCISE-4(A) 1 . x² + y²  6x + 4y = 0     or     x² + y² + 2x  8y + 4 = 0 2.    x²  +  y²  +  b x  +  q y  +  c  r =  0  a   p   a p  5.    75  sq.units 6 . square  of  side  2;  x2  +  y2  =  1;  x2  +  y2  =  2 8 . x2  +  y2  –  2x  –  2y  +  1  =  0    or    x2  +  y2  –  42x  +  38y  –  39  =  0 9. x    7y  =  2,  7x  +  y  =  14;  (x    1)2 +  (y    7)2  =  32;  (x    3)2  +  (y  +  7)2  =  32;  (x    9)2  +  (y    1)2  =  32;  (x  +  5)2  +  (y  +  1)2  =  32   10.  x2  +  y2  +  10x –  10y  +  25  =  0  or  x2  +  y2  +  2x  –  2y  +  1  =  0,    (10,  –10,  25)  (2,  –2,  1) 11.  (x²  +  y2    x)2  =  x2  +  y2 1 3 . x²  +  y²  +  x    6y  +  3  =  0 1 4 .   zero,  zero 15.  x²  + y²   4x   6y   4 = 0             16.     =  n,  5050 17.  a²  >  2b2 18.  2x  –  2y  –  3  =  0 19.  4x    3y    25  =  0  or  3x  +  4y    25  =  0 20.  a2(x2  +  y2)  =  4x2y2 22.  (a)  3x  –  4y  =  21;  4x  +  3y  =  3;    (b)  A(0,  1)  and  B(–1,  –6);  (c)  90°,    5( 2  1)   units;(d)  12.5  sq.  units; (e)  x2  +  y2  +  x  +  5y  –  6=0,  x  intercept  5;  y  intercept  7 23.  x2  +  y2    2x    6y    8  =  0        26.  2x  5 y 15  =  0,  2x + 5 y   15  =  0,    x  35 y   30  =  0,    x  + 35 y   30 =  0               27.  9x    10y  +  7  =  0 E 75

JEE-Mathematics BRAIN STORMING SUBJECTIVE EXERCISE EXERCISE - 04 [B] 1 . Find    the  equation  of  the  circle  inscribed  in  a  triangle  formed  by  the  lines  3x  +  4y  =  12  ;  5x  +  12y  =  4  & 8y  =  15x  +  10    without  finding  the  vertices  of  the  triangle. 2 . Consider a  curve ax2 +  2 hxy  +  by2  = 1  and  a point  P not  on  the curve.  A  line is  drawn from  the  point P  intersects the curve  at points  Q &  R. If  the product  PQ · PR  is independent  of the  slope of  the line,  then show  that the  curve is  a  circle. 3 . Find the equation of a circle which is co-axial with circles  2x² + 2y²  2x + 6y  3 = 0  &  x² + y² + 4x + 2y + 1 = 0. It is given that the centre of the circle to be determined lies on the radical axis of these two circles. 4 . If 32 + 6 + 1 – 6m2 = 0, then find the equation of the circle for which x + my + 1 = 0 is a tangent. 5 . Circle are drawn which are orthogonal to both the circles S  x2 + y2 – 16 = 0 and S' x2 + y2 – 8x – 12y + 16 = 0. If tangents are drawn from the centre of the variable circles to S. Then find the locus of the mid point of the chord of contact of these tangents. 6 . Show  that  the  locus  of  the  point  the  tangents  from  which  to  the  circle  x²  +  y²    a²  =  0  include  a  constant  angle    is   (x² +  y²  2a²)²   tan²    =   4a² (x²  + y²    a²). 7 . Find  the  locus  of  the  mid  point  of  the  chord  of  a  circle    x²  +  y²  =  4    such  that  the  segment  intercepted    by  the chord  on  the  curve    x²    2x    2y  =  0    subtends  a  right  angle  at  the  origin. 8 . Prove  that    the    length    of    the  common    chord    of    the  two  circles    x²  +  y²  =  a²    and    (x    c)²  +  y²  =  b²  is 1 (a  b  c) (a  b  c) (a  b  c) (a  b  c) ,  where  a,  b,  c  >  0. c 9 . Find  the  equation  of  the  circles  passing  through  the  point  (2,  8),  touching  the  lines  4x    3y    24  =  0   & 4x  +  3y    42  =  0  &  having   x   coordinate  of  the  centre  of  the  circle  less  than  or  equal  to  8. 10. Lines  5x  +  12y    10  =  0    &    5x    12y    40  =  0    touch    a    circle    C    of    diameter    6.  If  the  centre  of  C  lies  in 1 1 the  first  quadrant,    find  the  equation  of  the  circle    C   which  is  concentric    with    C   &    cuts  intercepts  of  length  8 21 on  these  lines. 1 1 . A  circle  touches  the  line  y  =  x  at  a  point  P  such  that  OP  =  4 2 ,  where  O  is  the  origin.  The  circle  contains  the point  (–10,2)  in  its  interior  and  the  length  of  its  chord  on  the  line  x  +  y  =  0  is  6 2 .  Determine  the  equation  of the  circle.             [JEE  1990] 1 2 . Find  the  intervals  of  values  of  'a'  for  which  the  line  y  +  x  =  0  bisects  two  chords  drawn  from  a  point 1  2a , 1  2a  Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 2 2      2a y  =  0. to  the  circle 2x2  +  2y2  – 1 2a x  –  1              [JEE  1996] 1 3 . Find  the  equations  of  the  circles  passing  through  (–4,  3)  and  touching  the  lines  x  +  y  =  2  and  x  –  y = 2. 1 4 . P  is  a  variable  point  on  the  circle  with  centre  at    C  .  CA  &    CB  are  perpendiculars  from    C  on  x-axis    &    y-axis respectively.    Show  that  the  locus  of  the  centroid  of  the  triangle    PAB  is  a  circle  with  centre  at  the  centroid  of  the triangle  CAB  &  radius  equal  to  one  third    of  the  radius  of  the  given  circle. BRAIN  STORMING  SUBJECTIVE  EXERCISE ANSWER  KEY EXERCISE-4(B) 1 .   x2 + y2  2x  2y + 1 = 0 3.  4x2  +  4y2  +  6x +  10y    1 =  0 4 . x2  +  y2  –  6x  +  3  =  0 5 . x2 + y2 – 4x – 6y = 0 7 . x² + y²  2x  2y = 0 9 . centre (2,3),  r = 5; centre   182 , 3 ,  r = 205 1 0 .   x2  +  y2    10x    4y  +  4  =  0 11.  (x  –  9)2  +  (y  –  1)2  =  50  9 9 12.  a    (–,  –2)    (2,) 1 3 . x2  +  y2  +  2(10  ± 54 )x  +  55  ±  8 54   =  0 76 E

JEE-Mathematics EXERCISE - 05 [A] JEE-[MAIN] : PREVIOUS YEAR QUESTIONS 1 . The  square  of  the  length  of  tangent  from  (3,  –4)  on  the  circle  x2  +  y2  –  4x  –  6y  +  3  =  0 [AIEEE-2002] (1)  20 (2)  30 (3)  40 (4)  50 2 . Radical  axis  of  the  circles  x2  +  y2  +  6x  –  2y  –9  =  0  and  x2  +  y2  –  2x  +  9y  –  11  =  0  is- [AIEEE-2002] (1)  8x  –  11y  +  2  =  0 (2)  8x  +  11y  +  2  =  0 (3)  8x  +  11y  –  2  =  0 (4)  8x  –  11y  –  2  =  0 3 . If  the  two  circles  (x  –  1)2 +  (y  –  3)2 =  r2 and  x2  +  y2 –  8x  +  2y  +  8  =  0  intersect  in  two  distinct  points,  then- [AIEEE-2003] (1)  r  >  2 (2)  2 < r < 8 (3)  r  <  2 (4)  r  =  2 4 . The  lines  2x  –  3y  =  5  and  3x  –  4y  =  7  are  diameters  of  a  circle  having  area  as  154  sq.  units.  Then  the  equation of  the  circle  is- [AIEEE-2003] (1)  x2  +  y2  –  2x  +  2y  =  62 (2)  x2  +  y2  +  2x  –  2y  =  62 (3)  x2  +  y2  +  2x  –  2y  =  47 (4)  x2  +  y2  –  2x  +  2y  =  47 5 . If  a  circle  passes  through  the  point  (a,  b)  and  cuts  the  circle  x2  +  y2  =  4  orthogonally,  then  the  locus  of  its  centre is-                             [AIEEE-2004] (1)  2ax  +  2by  +  (a2  +  b2  +  4)  =  0 (2)  2ax  +  2by  –  (a2  +  b2  +  4)  =  0 (3)  2ax  –  2by  +  (a2  +  b2  +  4)  =  0 (4)  2ax  –  2by  –  (a2  +  b2  +  4)  =  0 6 . A  variable  circle  passes  through  the  fixed  point  A(p,  q)  and  touches  x-axis.  The  locus  of  the  other  end  of  the diameter  through  A  is- [AIEEE-2004] (1)  (x  –  p)2 =  4qy (2)  (x  –  q)2 =  4py (3)  (y  –  p)2  =  4qx (4)  (y  –  q)2 =  4px 7 . If  the  lines  2x  +  3y  +  1  =  0  and  3x  –  y  –  4  =  0  lie  along  diameters  of  a  circle  of  circumference  10,  then  the equation  of  the  circle  is- [AIEEE-2004] (1)  x2  +  y2  –  2x  +  2y  –  23  =  0 (2)  x2  +  y2  –  2x  –  2y  –  23  =  0 (3)  x2  +  y2  +  2x  +  2y  –  23  =  0 (4)  x2  +  y2  +  2x  –  2y  –  23  =  0 8 . The  intercept  on  the  line  y  =  x  by  the  circle  x2  +  y2  –  2x  =  0  is  AB.  Equation  of  the  circle  on  AB  as  a  diameter is- [A IE EE -2 00 4] (1)  x2  +  y2  –  x  –  y  =  0 (2)  x2  +  y2  –  x  +  y  =  0 (3)  x2  +  y2  +  x  +  y  =  0 (4)  x2  +  y2  +  x  –  y  =  0 9 . If  the  circles  x2  +  y2  +  2ax  +  cy  +  a  =  0  and  x2  +  y2 –  3ax  +  dy  –  1  =  0  intersect  in  two  distinct  point  P  and  Q then  the  line  5x  +  by  –  a  =  0  passes  through  P  and  Q  for- [AIEEE-2005] (1)  exactly  one  value  of  a (2)  no  value  of  a (3)  infinitely  many  values  of  a (4)  exactly  two  values  of  a 1 0 . A  circle  touches  the  x-axis  and  also  touches  the  circle  with  centre  at  (0,  3)  and  radius  2.  The  locus  of  the  centre Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 of  the  circle  is- [AIEEE-2005] (1)  an  ellipse (2)  a  circle (3)  a  hyperbola (4)  a  parabola 1 1 . If  a  circle  passes  through  the  point  (a,  b)  and  cuts  the  circle  x2  +  y2  =  p2  orthogonally,  then  the  equation  of  the locus  of  its  centre  is- [AIEEE-2005] (1)  x2  +  y2  –  3ax  –  4by  +  (a2  +  b2  –  p2)  =  0 (2)  2ax  +  2by  –  (a2  –  b2  +  p2)  =  0 (3)  x2  +  y2  –  2ax  –  3by  +  (a2  –  b2  –  p2)  =  0 (4)  2ax  +  2by  –  (a2  +  b2  +  p2)  =  0 1 2 . If  the  pair  of  lines  ax2  +  2(a  +  b)xy  +  by2  =  0  lie  along  diameters  of  a  circle  and  divide  the  circle  into  four  sectors such  that  the  area  of  one  of  the  sectors  is  thrice  the  area  of  another  sector  then-                             [AIEEE-2005] (1)  3a2  –  10ab  +  3b2  =  0 (2)  3a2  –  2ab  +  3b2  =  0 (3)  3a2  +  10ab  +  3b2  =  0 (4)  3a2  +  2ab  +  3b2  =  0 1 3 . If  the  lines  3x  –  4y  –  7  =  0  and  2x  –  3y  –  5  =  0  are  two  diameters  of  a  circle  of  area  49 square  units,  the equation  of  the  circle  is-       [AIEEE-2006] (1)  x2  +  y2  +  2x  –  2y  –  62  =  0 (2)  x2  +  y2  –  2x  +  2y  –  62  =  0 (3)  x2  +  y2  –  2x  +  2y  –  47  =  0 (4)  x2  +  y2  +  2x  –  2y  –  47  =  0 E 77

JEE-Mathematics 1 4 . Let  C  be  the  circle  with  centre  (0,  0)  and  radius  3  units.  The  equation  of  the  locus  of  the  mid  points  of  the  chords 2     [AIEEE-2006,  IIT-1996] of  the  circle  C  that  subtend  an  angle  of    at  its  centre  is  - 3 (1)  x2  +  y2  =  1 27 9 3 (2)  x2  +  y2  =    (3)  x2  +  y2  =  (4)  x2  +  y2  =  4 4 2 1 5 . Consider  a  family  of  circles  which  are  passing  through  the  point  (–1,  1)  and  are  tangent  to  x-axis.  If  (h,  k)  are  the co-ordinates  of  the  centre  of  the  circles,  then  the  set  of  values  of  k  is  given  by  the  interval-             [AIEEE-2007] (1)  0  <  k  <  1/2 (2)  k   1/2 (3)  –1/2   k   1/2 (4)  k   1/2 1 6 . The  point  diametrically  opposite  to the  point (1,  0) on  the circle  x2 +  y2 + 2x  + 4y  – 3  = 0  is-                          [AIEEE-2008] (1)  (3,  –4) (2)  (–3,  4) (3)  (–3,  –4) (4)  (3,  4) 1 7 . Three  distinct  points  A,  B  and  C  are  given  in  the  2–dimensional  coordinate  plane  such  that  the  ratio  of  the 1 distance  of  any  one  of  them  from  the  point  (1,  0)  to  the  distance  from  the  point  (–1,  0)  is  equal  to  3 .  Then the  circumcentre  of  the  triangle  ABC  is  at  the  point  :- [AIEEE-2009] (1)   5 , 0  (2)   5 , 0  (3)  (0,  0) (4)   5 , 0   2   3   4  1 8 . If  P  and  Q  are  the  points  of  intersection  of  the  circles  x2  +  y2  +  3x  +  7y  +  2p  –  5  =  0  and x2  +  y2  +  2x  +  2y  –  p2  =  0,  then  there  is  a  circle  passing  through  P,  Q  and  (1,  1)  for  :- [ A IE E E -2 0 0 9 ] (1)  All  except  two  values  of  p (2)  Exactly  one  value  of  p (3)  All  values  of  p (4)  All  except  one  value  of  p 1 9 . For  a  regular  polygon,  let  r  and  R  be  the  radii  of  the  inscribed  and  the  circumscribed  circles.  A  false  statement among  the  following  is  :-                       [AIEEE-2010] (1)  There  is  a  regular  polygon  with  r 1 r  1  (2)  There  is  a  regular  polygon  with  R 2 R2 r2 (4)  There  is  a  regular  polygon  with  r  3 (3)  There  is  a  regular  polygon  with   R2 R3 2 0 . The  circle  x2  +  y2  =  4x  +  8y  +  5  intersects  the  line  3x  –  4y  =  m  at  two  distinct  points  if  :-                 [AIEEE-2010] (1)  –  85  <  m  <  –  35 (2)  –  35  <  m  <  15 (3)  15 <  m  <  65 (4)  35 <  m  <  85 2 1 . The  two  circles  x2  +  y2  =  ax  and  x2  +  y2  =  c2  (c>0)  touch  each  other  if  :-   [AIEEE-2011] (1)  a  =  2c (2)  |a|  =  2c (3)  2|a|  =  c (4)  |a|  =  c 2 2 . The  equation  of  the  circle  passing  through  the  points  (1,  0)  and  (0,  1)  and  having  the  smallest  radius  is: Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 (1)  x2  +  y2  +  x  +  y  –  2  =  0 (2)  x2  +  y2  –  2x  –  2y  +  1  =  0 [AIEEE-2011] (3)  x2  +  y2  –  x  –  y  =  0 (4)  x2  +  y2  +  2x  +  2y  –  7  =  0 2 3 . The  length  of  the  diameter  of  the  circle  which  touches  the  x-axis  at  the  point  (1,  0)  and  passes  through  the point  (2,  3)  is  : [AIEEE-2012] (1)  5/3 (2)  10/3 (3)  3/5 (4)  6/5 2 4 . The  circle  passing  through  (1,  –  2)  and  touching  the  axis  of  x  at  (3,  0)  also  passes  through  the  point  : [JEE(Main)-2013] (1)  (–5,  2) (2)  (2,  –5) (3)  (5,  –2) (4)  (–2,  5) PREVIOUS  YEARS  QUESTIONS ANSWER  KEY EXERCISE-5  [A] Que. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Ans 3 1 2 4 2 1 1 1 2 4 4 4 3 3 2 Que. 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Ans 3 4 4 3 2 4 3 2 3 E 78

JEE-Mathematics EXERCISE - 05 [B] JEE-[ADVANCED] : PREVIOUS YEAR QUESTIONS 1 . Let  PQ  and  RS  be  tangents  at  the  extremities  of  the  diameter  PR  of  a  circle  of  radius  r.  If  PS  and  RQ  intersect at  a  point  X  on  the  circumference  of  the  circle  then  2r  equals (A)  PQ  RS PQ  RS 2PQ RS PQ 2  RS 2 (B)   (C)  PQ  RS (D)  2 2 [JEE  2001  (Screening)    1] 2 . Let    2x2  +  y2  –  3xy  =  0  be  the  equation  of  a  pair  of  tangents  drawn  from  the  origin  'O'  to  a    circle  of  radius  3  with centre  in  the  first  quadrant.  If  A  is  one  of  the  points  of  contact,  find  the  length  of  OA.     [JEE  2001  (Mains),  5] 3 . Find  the  equation  of  the  circle  which  passes  through  the  points  of  intersection  of  circles x2  +  y2  –  2x  –  6y  +  6  =  0  and  x2  +  y2  +  2x  –  6y  +  6  =  0  and  intersects  the  circle x2  +  y2  +  4x  +  6y  +  4  =  0    orthogonally.                 [REE  2001  (Mains),  3] 4 . Tangents  TP  and  TQ  are  drawn  from  a  point  T  to  the  circle  x2  +  y2  =  a2.  If  the  point  T  lies  on  the  line px + qy = r,  find  the  locus  of  centre  of  the  circumcircle  of  triangle  TPQ.                 [REE  2001  (Mains),  5] 5 . If  the tangent  at  the point  P  on  the circle  x2  +  y2  + 6x  +  6y  = 2  meets  the  straight line  5x  –  2y +  6  =  0 at  a  point Q  on  the  y-axis,  then  the  length  of  PQ  is (A)  4 (B)  2 5 (C)  5 (D)  3 5 [JEE  2002  (Scr),  3] 6 . If  a  >  2b  >  0  then  the  positive  value  of  m  for  which  y  =  mx  –  b 1  m2   is  a  common  tangent  to x2  +  y2  =  b2  and  (x  –  a)2  +  y2    =  b2  is 2b a2  4b2 2b b (A)  (B)  (C)  a  2b (D)  a  2b a2  4b2 2b     [JEE  2002  (Scr),  3] 7 . The  radius  of  the  circle,  having  centre  at  (2,  1),  whose  one  of  the  chord  is  a  diameter  of  the  circle x2  +  y2  –  2x  –  6y  +  6  =  0 (A)  1 (B)  2 (C)  3 (D)  3           [JEE  2004  (Scr)] 8 . Line  2x  +  3y  +  1  =  0  is  a  tangent  to  a  circle  at  (1,  –1).  This  circle  is  orthogonal  to  a  circle  which  is  drawn  having diameter  as  a  line  segment  with  end  points  (0,  –1)  and  (–  2,  3).  Find  equation  of  circle.         [JEE  2004,  4] 9 . A  circle  is  given  by  x2  +  (y  –  1)2  =  1,  another  circle  C  touches  it  externally  and  also  the  x-axis,  then  the  locus  of Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 its  centre  is [JEE  2005  (Scr)] (A) {(x, y) : x2 = 4y}  {(x, y) : y  0} (B) {(x, y) : x2 + (y – 1)2 = 4}  {x, y) : y  0} (C) {(x, y) : x2 = y}  {(0, y) : y  0} (D) {(x, y) : x2 = 4y}  {(0, y) : y  0} 10 . Let  ABCD  be  a  quadrilateral  with  area  18,  with  side  AB  parallel  to  the  side  CD  and AB  =  2CD.  Let  AD  be  perpendicular  to  AB  and  CD.  If  a  circle  is  drawn  inside  the  quadrilateral  ABCD  touching all  the  sides,  then  its  radius  is           [JEE  2007,  3] (A)  3 (B)  2 (C)  3/2 (D)  1 1 1 . Tangents  are  drawn  from  the  point  (17,  7)  to  the  circle  x2  +  y2  =  169. Statement-1  :  The  tangents  are  mutually  perpendicular. because Statement-2  :  The  locus  of  the  points  from  which  mutually  perpendicular  tangents  can  be  drawn  to  the  given circle  is  x2  +  y2  =  338. (A)  Statement-1  is  true,  statement-2  is  true;  statement-2  is  correct  explanation  for  statement-1. (B)  Statement-1  is  true,  statement-2  is  true;  statement-2  is  NOT  a  correct  explanation  for  statement-1. (C)  Statement-1  is  true,  statement-2  is  false. (D)  Statement-1  is  false,  statement-2  is  true. [JEE  2007,  3] E 79

JEE-Mathematics 1 2 . Consider  the  two  curves  C1  :  y2  =  4x  ;      C2  :  x2  +  y2  –  6x  +  1  =  0.    Then, [JEE  2008,  3] (A)  C1  and  C2  touch  each  other  only  at  one  point (B)  C1  and  C2  touch  each  other  exactly  at  two  points (C)  C1  and  C2  intersect  (but  do  not  touch)  at  exactly  two  points (D)  C1  and  C2  neither  intersect  nor  touch  each  other 1 3 . Consider, L1  :  2x  +  3y  +  p  –  3  =  0  ;    L2  :  2x  +  3y  +  p  +  3  =  0, where  p  is  a  real  number,  and      C  :  x2  +  y2  +  6x  –  10y  +  30  =  0. Statement-1  :  If  line  L1  is  a  chord  of  circle  C,  then  line  L2  is  not  always  a  diameter  of  circle  C. and Statement-2  :  If  line  L1  is  a  diameter  of  circle  C,  then  line  L2  is  not  a  chord  of  circle  C. (A)  Statement-1  is  True,  Statement-2  is  True;  statement-2  is  a  correct  explanation  for  statement-1 (B)  Statement-1  is  True,  Statement-2  is  True;  statement-2  is  NOT  a  correct  explanation  for  statement-1 (C)  Statement-1  is  True,  Statement-2  is  False (D)  Statement-1  is  False,  Statement-2  is  True [JEE  2008,  3] 14. Comprehension  (3  questions  together): A  circle  C  of  radius  1  is  inscribed  in  an  equilateral  triangle  PQR.  The  points  of  contact  of  C  with  the  sides  PQ, QR,  RP  are  D,  E,  F  respectively.  The  line  PQ  is  given  by  the  equation  3 x  +  y  –  6  =  0  and  the  point  D  is 3 3 3  2 , 2  .  Further,  it  is  given  that  the  origin  and  the  centre  of  C  are  on  the  same  side  of  the  line  PQ. (i) The  equation  of  circle  C  is (A)  (x  – 2 3 )2  +  (y  –  1)2  =  1 (B)  (x  – 2 3 )2  +  (y  + 1 )2  =  1 2 (C)  (x  – 3 )2  +  (y  +  1)2  =  1 (D)  (x  – 3 )2  +  (y  –  1)2  =  1 (ii) Points  E  and  F  are  given  by  3, 3  ,  3,0   3, 1 3, 0 2 2  2 2  ,  (A)   (B)    3 3  3 1 (D)   3 , 3  ,   3, 1 Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 (C)   2 , 2 , 2 , 2   2 2   2 2  (iii) Equations  of  the  sides  RP,  RQ  are 1 22 (B)  y  = x,  y  =  0 (A)  y  = x  +  1,  y  =  – x  –  1 3 33 33 (D)  y  = 3 x,  y  =  0           [JEE  2008,  4+4+4] (C)  y  = x  +  1,  y  =  – x  –  1 22 1 5 . Tangent s  draw n  from  the  poi nt  P(l,  8)  to  the  circle  x2  +  y2  –  6x  –  4y  –  11  =  0    touch  the  circle at  the  points  A  and  B.  The  equation  of  the  circumcircle  of  the  triangle  PAB  is (A)  x2  +  y2  +  4x  –  6y  +  19  =  0 (B)  x2  +  y2  –  4x  –  10y  +  19  =  0 (C)  x2  +  y2  –  2x  +  6y  –  29  =  0 (D)  x2  +  y2  –  6x  –  4y  +  19  =  0   [JEE  2009,  3] 1 6 . The  centres  of  two  circles  C1  and  C2  each  of  unit  radius  are  at  a  distance  of  6  units  from  each  other.  Let  P  be  the mid  point  of  the  line  segment  joining  the  centres  of  C1  and  C2  and  C  be  a  circle  touching  circles  C1  and  C2 externally.  If  a  common  tangent  to  C1  and  C  passing  through  P  is  also  a  common  tangent  to  C2  and  C,  then  the radius  of  the  circle  C  is           [JEE  2009,  4] 80 E

JEE-Mathematics 1 7 . Two  parallel  chords  of  a  circle  of  radius  2  are  at  a  distance  3  1   apart.  If  the  chords  subtend  at  the  2 [JEE  10,  3] center,  angles  of    and  ,  where  k  >  0,  then  the  value  of  [k]  is kk [Note  :  [k]  denotes  the  largest  integer  less  than  or  equal  to  k] 1 8 . The  circle  passing  through  the  point  (–1,0)  and  touching  the  y-axis  at  (0,  2)  also  passes  through  the  point - (A)    3 ,0  (B)    5 ,2  (C)    3 , 5  (D)  (–4,0)  2   2   2 2  [JEE  2011,  3,  –1] 1 9 . The  straight  line  2x  –  3y  =  1  divides  the  circular  region  x2  +  y2    6  into  two  parts.  If S   2, 3 ,  5 , 3 ,  1 , 1 ,  1 ,1  ,  4  2 4  4 4  8 4  then  the  number  of  point(s)  in  S  lying  inside  the  smaller  part  is [JEE  2011,  4] 2 0 . The  locus  of  the  mid-point  of  the  chord  of  contact  of  tangents  drawn  from  points  lying  on  the  straight  line 4x  –  5y  =  20  to  the  circle  x2  +  y2  =  9  is-             [JEE  2012,  3,  –1] (A)  20(x2  +  y2)  –  36x  +  45y  =  0 (B)  20(x2  +  y2)  +  36x  –  45y  =  0 (C)  36(x2  +  y2)  –  20x  +  45y  =  0 (D)  36(x2  +  y2)  +  20x  –  45y  =  0 Paragraph  for  Question  21  and  22  A  tangent  PT  is  drawn  to  the  circle  x2  +  y2  =  4  at  the  point  P 3, 1 .  A  straight  line  L,  perpendicular  to  PT  is a  tangent  to  the  circle  (x  –  3)2  +  y2  =  1. [JEE  2012,  3,  –1] 2 1 . A  common  tangent  of  the  two  circles  is (A)  x  =  4 (B)  y  =  2 (C)  x  3y  4 (D)  x  2 2y  6 [JEE  2012,  3,  –1] 2 2 . A  possible  equation  of  L  is (A)  x  3y  1 (B)  x  3 y  1 (C)  x  3y  1 (D)  x  3y  5 2 3 . Circle(s)  touching  x-axis  at  a  distance  3  from  the  origin  and  having  an  intercept  of  length  2 7   or  y-axis is  (are)                                             [JEE(Advanced)  2013,  3,  (–1)] (A)  x2  +  y2  –  6x  +  8y  +  9  =  0 (B)  x2  +  y2  –  6x  +  7y  +  9  =  0 (C)  x2  +  y2  –  6x  –  8y  +  9  =  0 (D)  x2  +  y2  –  6x  –  7y  +  9  =  0 Node6\\E_NODE6 (E)\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#05\\Eng\\02 CIRCLE.p65 PREVIOUS  YEARS  QUESTIONS ANSWER  KEY EXERCISE-5  [B] 1. A 2 . OA  =  3(3  + 10 ) 3 . x2  +  y2  +  14x  –  6y  +  6  =  0; 4 . 2px  +  2qy  =  r 5. C 10. B 6. A 7. C 8 . 2x2  +  2y2  –  10x  –  5y  +  1  =  0 9. D 16.    8 11. A 12. B 13. C 14.    (i)  D,    (ii)  A,    (iii)  D 1 5 . B 2 3 . A,C 17. 3 18. D 19. 2 20. A 21. D 22. A E 81

JEE-Mathematics COMPLEX  NUMBER 1. DEFINITION  : Complex numbers are  defined  as  expressions  of  the  form  a + ib  where  a , b  R   &  i = 1 .  It  is  denoted by   z  i.e.  z  = a +  ib. ‘a’  is called real  part  of   z  (Re z)   and ‘b’ is   called  imaginary  part  of   z (Im  z). Every Complex Number Can Be Regarded As  Purely real Purely imaginary  Imaginary  if b = 0 if a = 0  if b  0 Note    : (i) The  set   R   of  real  numbers  is  a  proper  subset  of  the  Complex  Numbers.  Hence  the    Complex  Number system  is   N   W   I    Q    R    C. (ii) Zero    is    both    purely    real    as    well    as    purely  imaginary    but    not    imaginary. (iii) i =  1   is  called  the  imaginary  unit. Also  i² =  l  ;  i3 = i    ;   i4 = 1 etc. In  general  i4n  =  1,  i4n+1  =  i,  i4n+2  =  –1,  i4n+3  =–i,  where  n    I (iv) a b   =  a b     only  if  atleast  one  of  either    a  or  b    is  non- negative. Illustration  1  : The  value  of  i57  +  1/i125  is  :- (A)  0 (B)  –2i (C)  2i (D)  2 Ans.  (A) Solution  : 1 i57  +  1/i125  =  i56.  i  + i124 .i 14 1 i    =i4 31 i4 i 1i = i  i  i  i2  i  i  0 2.NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 ARGAND  DIAGRAM  : 3. Master  Argand  had  done  a  systematic  study  on  complex  numbers  and  represented            Imaginary axis E every  complex  number  z  =  x  +  iy  as  a  set  of  ordered  pair  (x,  y)  on  a  plane  called y P(z) complex  plane  (Argand  Diagram)  containing  two  perpendicular  axes.  Horizontal  axis is  known  as  Real  axis  &  vertical  axis  is  known  as  Imaginary  axis. x All  complex  numbers  lying  on  the  real  axis  are  called  as  purely  real Real axis O z = x + iy Re(z)=x, Im(z)=y and  those  lying  on  imaginary  axis  as  purely  imaginary. ALGEBR AIC    OPER ATIONS  : Fundamental  operations  with  complex  numbers  : ( a ) Addition (a  +  bi)  +  (c  +  di)  =  (a  +  c)  +  (b  +  d)i (b ) Subtraction (a  +  bi)  –  (c  +  di)  =  (a  –  c)  +  (b  –  d)i ( c ) Multiplication (a  +  bi)  (c  +  di)  =  (ac  –  bd)  +  (ad  +  bc)i ( d ) Division a  bi  a  bi . c  di  ac  bd  bc  ad i c  di c  di c  di c2  d2 c2  d2 27

JEE-Mathematics Note  : (i) The  algebraic    operations    on    complex    numbers    are    similar    to    those    on    real    numbers  treating    i    as a    polynomial. (ii) Inequalities  in  complex  numbers  (non-real)  are  not  defined.  There  is  no  validity  if  we    say    that complex    number  (non-real)    is    positive    or    negative. e.g.  z  >  0,    4  +  2i  <  2  +  4i    are    meaningless. (iii) In  real  numbers,  if  a2  +  b2  =  0,  then  a  =  0  =  b  but  in  complex  numbers,  z 2  +  z 2  =  0  does  not  imply 12 z   =  z   =  0. 12 3  2i sin  Illustration  2  : 1  2i sin    will  be  purely  imaginary,  if    = (A)  2n   , n  I (B)  n   , n  I (C)  n   , n  I (D)  none  of  these 3 3 3 Ans.  (C) Solution  : 3  2i sin    will  be  purely  imaginary,  if  the  real  part  vanishes,  i.e., 1  2i sin   (3  2i sin ) (1  2i sin ) 3  4 sin2   i 8 sin     =  (1  2i sin ) (1  2i sin )  1  4 sin2  3  4 sin2   0                 3  –  4  sin2    =  0  (only  if    be  real) 1  4 sin2    2    2    3      sin2  =  3 =  sin 2     = n ±  , n  I 3 Do  yourself  -  1  : (i) Determine  least  positive  value  of  n  for  which   1  i n 1  1  i  5 ( i i ) Find  the  value  of  the  sum  (in  in2 ) ,  where  i  =  1 . n 1 3 . EQUALITY    IN    COMPLEX    NUMBER    : NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 Two  complex  numbers   z  = a + ib   &  z  = a + ib   are  equal  if  and  only  if  their  real  & imaginary  parts 1 1  1 2 2  2 are  respectively  equal. Illustration  3  : The  values  of  x  and  y  satisfying  the  equation  (1  i)x  2i  (2  3i)y  i  i   are 3i 3i (A)  x  =  –1,  y  =3 (B)  x  =  3,  y  =  –1 (C)  x  =  0,  y  =  1 (D)  x  =  1,  y  =  0 Solution  : (1  i)x  2i  (2  3i)y  i  i        (4 + 2i)  x +  (9 – 7i)  y – 3i  – 3  = 10i 3i 3i Ans.(B) Equating  real  and  imaginary  parts,  we  get      2x  –  7y  =  13  and  4x  +  9y  =  3. Hence  x  =  3  and  y  =  –1. E 28

JEE-Mathematics Illustration  4  : Find  the  square  root  of  7  +  24  i. Solution  : Let  7  24i     =  a  +  ib Squaring      a2  –  b2  +  2iab  =  7  +  24i Compare  real  &  imaginary  parts    a2  –  b2  =  7  &  2ab  =  24 By  solving  these  two  equations We  get              a  =  ±4  ,  b  =  ±3 7  24i   =  ±(4  +  3i) Illustr ation  5  : If  x  5  2 4 ,  find  the  value  of  x4  +  9x3  +  35x2  –  x  +  4. Solution  : We  have  ,      x  =  –5  +  2 4  x  +  5  =  4i  (x  +  5)2  =  16i2  x2  +  10x  +  25  =  –16  x2  +  10x  +  41  =  0 Now, x4  +  9x3  +  35x2  –  x  +  4  x2(x2  +  10x  +  41)  –  x(x2  +  10x  +  41)  +  4(x2  +  10x  +  41)  –  160  x2(0)  –  x(0)  +  4(0)  –  160  –160 Ans. Do  yourself  -  2  : ( i ) Find  the  value  of  x3  +  7x2  –  x  +  16,  where  x  =  1  +  2i. c  i b 2c ( i i ) If  a  +  ib  =  c  i ,  where  c  is  a  real  number,  then  prove  that  :  a2  +  b2  =  1  and  a  c2  1 . (i i i ) Find  square  root  of  –15  –  8i 4 . THREE  IMPORTANT  TERMS  :  CONJUGATE/MODULUS/ARGUMENT  : ( a ) CONJUGATE    COMPLEX  : If    z  =  a  +  ib    then    its    conjugate    complex    is    obtained    by    changing    the    sign    of    its    imaginary  part    & is    denoted    by z .  i.e.    z   =  a    ib. Note    that  : (i) z  +  z   =    2  Re(z) (ii) z  z  =  2i Im(z) NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 (iii) z z   =  a²  +  b²,  which  is  purely  real (iv) If  z  is  purely  real,  then  z  –  z   =  0 Im (v) If  z  is  purely  imaginary,  then  z  +  z   =  0 –z z (vi) If   z    lies    in    the  1st  quadrant,  then  z  lies  in  the  4th  quadrant  and  Re  z   lies  in  the  2nd    quadrant. –z z (b) Modulus  : If  P  denotes  complex  number  z  =  x  +  iy,  then  the  length  OP  is  called  modulus  of  complex  number  z.  It  is denoted  by  |z|. OP  =  |z|  =  x2  y2 Geometrically  z represents  the  distance  of  point  P  from  origin.  (  z   0)  z if z  0 Note  :      Unlike  real  numbers,  z  =   z if z  0      is not correct. E 29

JEE-Mathematics (c) Argument  or  Amplitude  : Imaginary P(x, y) If  P  denotes  complex  number  z  =  x  +  iy  and  if  OP  makes  an  angle   axis with  real  axis,  then    is  called  one  of  the  arguments  of  z. |z| y  Real axis   =  tan1    (angle  made  by  OP  with  positive  real  axis) O x Note    : (i) Argument  of  a  complex  number  is  a  many  valued  function.  If        is  the  argument  of  a  complex number,  then    2n +      ;    n    I  will  also  be  the  argument  of  that  complex  number.    Any  two arguments  of  a  complex  number  differ    by  2n (ii) The  unique  value  of      such  that        <       is  called  Amplitude  (principal  value  of  the  argument). (iii) Principal  argument  of  a  complex  number  z  =  x  +  iy  can  be  found  out  using  method  given  below  : (a) Find    =  tan 1 y   such  that     0,   . Im x  2    (b) Use  given  figure  to  find  out  the  principal  argument  according Re as  the  point  lies  in  respective  quadrant.   (iv) Unless  otherwise  stated,  amp  z  implies  principal  value  of  the  argument. y NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 (v) The  unique  value  of    =  tan1  x   such  that  0    2   is  called  least  positive  argument. (vi) If  z  =  0,  arg(z)  is  not  defined (vii) If  z  is  real  &  negative,  arg(z)  =  . (viii) If  z  is  real  &  positive,  arg(z)  =  0 (ix) If     ,  z  lies  on  the  positive  side  of  imaginary  axis. 2 (x) If      ,  z  lies  on  the  negative  side  of  imaginary  axis. 2 By  specifying  the  modulus  &  argument  a  complex  number  is  defined  completely.  Argument  impart direction  &  modulus  impart  distance  from  origin. For  the    complex  number   0  +  0i    the  argument  is  not  defined  and  this  is  the  only  complex  number    which is  given  by  its  modulus  only. Illustration  6  : Find  the  modulus,  argument,  principal  value  of  argument,  least  positive  argument  of  complex numbers   (a)  1 + i 3  (b) –1  + i 3    (c)  1  – i 3  (d)   –1  – i 3 Solution  : (a) For  z  =    1  +  i 3 y (1,  3 ) | z| 12  ( 3 )2  2 arg  (z)  =  2n  +   ,    n I 60° 3 3 1 x  Least  positive  argument  is  3 If  the  point  is  lying  in  first  or  second  quadrant  then  amp(z)  is  taken  in  anticlockwise  direction. In  this  case  amp(z)  =   3 30 E

JEE-Mathematics (b) For  z  =  –1  +    i 3 (–1,  3 ) y |z|  =  2 arg  (z)  =  2n  +  2   ,  n I 3 3 60° 120° Least  positive  argument  =  2 1 x 3 amp(z)  =  2 3 (c) For z = 1 –  i 3 y |z|  =  2 1 x –/3 3 5/3 arg  (z)  =  2n  –   ,  n    I 3 Least  positive  argument  =  5 (1,–  3 ) 3 If  the  point  lies  in  third  or  fourth  quadrant  then  consider  amp(z)  in  clockwise  direction. In  this  case  amp(z)  =  –  3 (d) For  z  =  –1  –  i 3 y |z|  =  2 4/3 arg  (z)  =  2n  –  2 ,  n I 1 –2/3 x 3 60° 3 Least  positive  argument  =  4 3 (–1,–  3 ) amp(z)  =  – 2 3 Illustration  7  : Find  modulus  and  argument  for  z  =  1  –  sin    +  i  cos  ,      (0,2) Solution  : | z| (1  sin )2  (cos )2  2  2 sin     2 cos   sin  22 Case  (i) For     0,   ,  z  will  lie  in  I  quadrant.  2  NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 amp  (z)  =  tan 1 cos      amp  (z)  = tan1 cos2   sin2   tan 1 cos   sin  1  sin  22 22  cos   sin  2 cos   sin   2 2 22   arg z   tan 1 tan       4 2  Since         ,  4 2  4 2    amp  (z)  =       , | z| 2  cos   sin    4 2   2 2  Case  (ii) at     : z  0  0i 2 |z|  =  0 amp  (z)  is  not  defined. E 31

JEE-Mathematics Case  (iii) For      , 3  ,  z  will  lie  in  IV  quadrant  2 2  Case  (iv) Case  (v) so  amp  (z)  =  –tan–1 tan       2 4  Since        ,   2 4  2   amp  (z)  =           3     ,  |z|  =  2  sin   cos    2 4  4 2  2 2  at    3 :       z = 2 +  0i 2 |z|  =  2 amp  (z)  =  0 For     3 ,2    2  z  will  lie  in  I  quadrant arg  (z)  =  tan–1tan        2 4  Since       , 5  2 4  4    arg  z  =       =    3   ,  |z|  =  2  sin   cos   24 24  2 2  Do  yourself  -  3  : Find  the  modulus  and  amplitude  of  following  complex  numbers  : ( i ) 2  2 3i ( i i )  3  i (i i i )   –2i 1  2i 2  6 3i (iv) 1  3i (v) 5  3i 5 . REPRESENTATION  OF  A  COMPLEX  NUMBER  IN  VARIOUS  FORMS  : (a) Cartesian  Form  (Geometrical  Representation)  : Every  complex  number     z  =  x  +  i  y    can  be  represented  by  a  point  on  the    cartesian  plane    known  as NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 complex  plane  by  the    ordered    pair  (x  ,  y).  There  exists  a  one-one  correspondence  between  the  points of    the  plane  and  the  members    of  the  set  of  complex  numbers.        Imaginary P(x, y) axis For  z =  x  +  iy;  | z|  x2  y2 ; z  x  iy and   tan 1 y |z| x Note  :  Real axis O (i) Distance  between  the  two  complex  numbers  z   &  z   is  given  by  |z   –  z |. 12 12 (ii) |z  –  z |  =  r,  represents  a  circle,  whose  centre  is  z   and  radius  is  r. 00 Illustration  8  : Find  the  locus  of  : Solution  : (a)  |z  –  1|2  +  |z  +  1|2  =  4 (b)  Re(z2)  =  0 (a) Let  z  =  x  +  iy  (|x  +  iy  –  1|)2  +  (|x  +  iy  +  1|)2  =  4  (x  –  1)2  +  y2  +  (x  +  1)2  +  y2  =  4  x2  –  2x  +  1  +  y2  +  x2  +  2x  +  1  +  y2  =  4    x2  +  y2  =  1 Above  represents  a  circle  on  complex  plane  with  center  at  origin  and  radius  unity. 32 E

JEE-Mathematics (b) Let  z  =  x  +  iy  z2  =  x2  –  y2  +  2xyi  Re(z2)  =  0  x2  –  y2  =  0    y  =  ±  x Thus  Re(z2)  =  0  represents  a  pair  of  straight  lines  passing  through  origin. Illustration  9  : If  z  is  a  complex  number  such  that  z2  =  ( z )2 ,  then Solution  : (A)  z  is  purely  real (B)  z  is  purely  imaginary (C)  either  z  is  purely  real  or  purely  imaginary (D)  none  of  these Let  z  =  x  +  iy,    then  its  conjugate  z  x  iy Given that  z2  =  ( z )2             x2  –  y2  +  2ixy  =  x2  –  y2  – 2ixy            4ixy  =  0 If x    0    then  y  =  0  and  if  y    0  then x  =  0. Ans.  (C) Illustration  10  : Among  the  complex  number  z  which  satisfies  |z  –  25i|    15,  find  the  complex  numbers  z  having (a)  least  positive  argument (b)  maximum  positive  argument (c)  least  modulus (d)  maximum  modulus Solution  : The  complex  numbers  z  satisfying  the  condition |z  –  25i|  15 are  represented  by  the  points  inside  and  on  the  circle  of  radius  15  and  centre  at  the  point C(0,  25). The  complex  number  having  least  positive  argument  and  maximum  positive  arguments  in  this region  are  the  points  of  contact  of  tangents  drawn  from  origin  to  the  circle Here   =  least  positive  argument and   =  maximum  positive  argument NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65  In  OCP, OP  OC 2  CP 2  252  152  20                   D40i Taonriggeinnt from OP 20 4 C 25i and sin     Q P OC 25 5 E   tan   4    tan 1  4 3  3  O N Thus,  complex  number  at  P  has  modulus  20  and  argument    tan 1  4   3   zp  20 cos   i sin   20  3  i 4   5 5   zp  12  16i Similarly    z   =  –12  +  16i Q From  the  figure,  E  is  the  point  with  least  modulus  and  D  is  the  point  with  maximum  modulus.    Hence, zE  OE  OC  EC  25i 15i  10i    and   zD  OD  OC  CD  25i 15i  40i Do  yourself  -  4  : ( i ) Find  the  distance  between  two  complex  numbers  z   =  2  +  3i  &  z   =  7–9i  on  the  complex  plane. 12 ( i i ) Find  the  locus  of  |z  –  2  –  3i|  =  1. (i i i ) If  z  is  a  complex  number,  then  z2  + z 2  2   represents  - (A)  a  circle (B)  a  straight  line (C)  a  hyperbola (D)  an  ellipse E 33

JEE-Mathematics ( c ) Trigonometric  /  Polar    Representation  : z = r (cos  + i sin )   where z = r   ;   arg  z  =    ;    z  =  r (cos  i sin ) Note  :  cos    +  i  sin      is  also  written  as    CiS   Euler's  formula  : The  formula  eix  =  cosx  +  i  sin  x  is  called  Euler's  formula. It  was  introduced  by  Euler  in  1748,  and  is  used  as  a  method  of  expressing  complex  numbers. Also    cos  x  =  eix  e ix     &    sin  x  =  eix  e ix   are  known  as  Euler's  identities. 2 2i (d) Exponential    Representation  : Let  z  be  a  complex  number  such  that   z   =  r    &    arg  z    =      ,  then  z  =  r.ei Illustration  11  : Express  the  following  complex  numbers  in  polar  and  exponential  form  : 1  3i i 1 (i)  (ii)  cos   i sin  1  2i 33 Solution  : (i) Let  z  1  3i  1  3i  1  2i  1  i 1  2i 1 2i 1  2i | z| (1)2  12  2 tan   1  1  tan      1 4 4  Re(z)  <  0  and  Im(z)  >  0    z  lies  in  second  quadrant.    =  arg  (z)  =    –    =    –   3 44 Hence  Polar  form  is  z  =  2  cos 3  i sin 3   4 4  and  exponential  form  is  z  2 e3/ 4 (ii) Let  z  i 1  i 1 2(i 1) cos   i sin  1i 3 = 22 33 (1  i 3 )  z 2(i 1) (1  i 3)  3 1   i  3 1 NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65  3)   z   2   2  (1  i 3 ) (1  i  Re(z)  >  0  and  Im(z)  >  0    z  lies  in  first  quadrant.  3 1  22  2   3 1  | z|   2   2(3  1)  2. 4 tan   3  1  tan 5    5 3 1 12 12 Hence  Polar  form  is  z  2  cos 5  i sin 5   12 12  and  exponential  form  is  z  2e5/12 34 E

JEE-Mathematics Illustration  12  : If  xn  = cos     i s in    then  x1x2x3.........  is  equal  to  -  2n   2n  (A)  –1 (B)  1 (C)  0 (D)   Ans.  (A) Solution  : x   =  cos     i sin      =  1  ×  i n  2n   2n  e 2n x x x .. . . . . . . .  1 2 3 i i i   =  ei            2 22 2n  =  e 21 .e 22    e 2n   =  cos        ........ +  i sin       ........ =  –1  2 22 23  2 22  23  as    ........   / 2       1 1/2  2 22 23 Do  yourself  -  5  : Express  the  following  complex  number  in  polar  form  and  exponential  form  : ( i ) –2  +  2i (i i ) 1  3i (1  7i) ( i v ) (1 – cos + isin), (0) (iii)  (2  i)2 6 . IMPORTANT    PROPERTIES    OF  CONJUGATE  : ( a ) z  +  z   =  2  Re  (z) ( b ) z   z  = 2 i Im (z) (c)     ( z )  = z ( d )   z1  z2     =  z1 +  z2 ( e ) z1  z2  =   z1    z2 ( f ) z1 z2   = z1 .  z2 .  In  general    z1z2.........zn  z1.z2 .........zn (g)  z1  =  z1     ;      z    0 ( h ) If  f( + i) = x + iy    f( – i) = x – iy  z2  z2 2 7 . IMPORTANT    PROPERTIES    OF  MODULUS  : ( a ) z  0 ( b ) z   Re (z) (c)     z    Im  (z) ( d ) z =  z  = z – z  (e)    z z  =  z 2 NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 ( f ) z1  z2  =  z1.z2  .  In  general   | z1z2.........zn || z1 | .| z2 | .........| zn | (g)          z1   =  z1 ,    z    0 z2 z2 2 ( h ) zn = zn, n    I  ( i ) |z   +  z |2 =  |z |2  +  |z |2  +  2 Re z1 z2 12 1 2 (j) |z   +  z |2  =  |z |2  +  |z |2  +  2|z ||z |  co s(  –   ),    where  ,     are  arg(z ),  arg (z )  respectively . 1 2 1 12 1 2 2 (k) z1  z2 2   +  z1  z2 2   =  2     z1 2  z2 2    ( l ) z1 z2  z1 + z2   z1+ z2 [Triangle  Inequality] ( m ) z1 z2  z1 – z2   z1+ z2 [Triangle  Inequality] E 35

JEE-Mathematics 8 . IMPORTANT    PROPERTIES    OF  AMPLITUDE  : (a) amp  (z .  z )  =  amp    z  +  amp  z  +  2  k     k    I 1 2 1 2 (b) amp   z1  =  amp  z    amp  z  +  2  k       k    I  z2  1 2 ( c ) amp(zn)  =  n  amp(z)    +    2k ;  n,k    I where  proper  value  of    k   must  be  chosen    so    that    RHS   lies    in    ( ,   ].  (3  2   Illustration  13  : Find  amp  z  and  |z|  if  z    4i)(1  i)(1  3i)  . (1  i)(4  3i)(2i) Solution  : amp  z  =  2 amp (3  4i)  amp(1  i)  amp(1  3i)  a m p (1  i)  amp(4  3i)  am p (2i )   2k  where  k    I  and  k  chosen  so  that  amp  z  lies  in  (–,].  amp z  2  ta n 1 4           tan 1   3     2k  3 4 3  4   4   2    amp  z  =  2  ta n 1 4  co t 1 4   +  2k      amp z  2     2k  3 3 3   2 3   amp z    [at  k  =  –1]  3  4i 1  i 1  3i  2 Ans. 3 Ans.  | z|   1  i | | 4  3 i| |  Also, | 2 i |   2 3  4i 1  i 1  3i | z|  1  i 4  3i2i  5 2 2 2 |z|  =   2  5  2   1 Aliter  2  (3  4i)(1  i) 1  3i   3 i 2 z   z   1  i4  3i2i    2 2 3i 1 3i       z  =  2   2 2 4 Hence  |z|  =  1,  amp(z)  =   . NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 3 Illustration 14 : If  zi  1 , then locus of z is - zi (A)  x-axis (B)  y-axis (C)  x  =  1 (D)  y  =  1 Solution  : We  have,  zi 1 x  iy 1 1 zi x  iy 1  x  iy 1 2  1  x2  y  12  x2  y  12  4 y  0; y  0 ,  which  is  x-axis            Ans.  (A) x  iy 1 2 Illustration  15  : If  |z   +  z |2  =  |z |2+|z |2  then   z1    is    - 12 12  z2  (A)  zero  or  purely  imaginary (B)  purely  imaginary (D)  none  of  these (C)  purely  real 36 E

JEE-Mathematics Solution  : Here  let  z   =  r cos 1  i sin 1 ,| z1|  r1 1 1 z   =  r cos 2  i sin 2 ,| z2 |  r2 22         |(z   +  z )|2  = r1 cos 1  r2 cos 2   i r1 sin 1  r2 sin 2 2 1 2                =  r12  r22  2r1r2 cos(1  2 )  = | z1 |2 | z2 |2  if  cos(1  2 )  0 1     2  2  amp(z )  –  amp(z )  =                 a m p  z1     z1   is  purely  imaginary            Ans.  (B) 12  z2   z2 2 2 Illustration  16  : z   and  z   are  two  complex  numbers  such  that  z1  2z2   is  unimodular  (whose  modulus  is  one),  while 12 2  z1 z2 z   is  not  unimodular.  Find  |z |. 21 Solution  : Here  z1  2z2 =  1        z1  2z2  1 2  z1 z2 2  z1 z2  z1  2z2  2  z1 z2    z1  2z2 2  2  z1 z2 2        z1  2z2 z1  2z2  2  z1 z2 2  z1 z2        z1  2z2 z1  2z2  2  z1 z2 2  z1z2  z1 z1  2z1 z2  2z2 z1  4z2 z2  4  2z1z2  2z1 z2  z1 z1z2 z2  z1 2  4 z2 2  4  z1 2 z2 2   z1 2  z1 2 z2 2  4 z2 2  4  0     z1 2  4 1  z2 2  0 But  |z |    1  (given) 2  |z |2  =  4 1 Hence, |z1|  =  2. I l l u s t r a t i o n 1 7 : The  locus  of  the  complex  number  z  in  argand  plane  satisfying  the  inequality NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 lo g1 / 2  | z  1| 4   1  where | z  1| 2  is -  3| z  1| 2   3  (A)  a  circle (B)  interior  of  a  circle (C)  exterior  of  a  circle (D)  none  of  these Solution  : We  have,    log1 / 2  z 1 4   1  log1/ 2 1  3 z  1  2   2  z 1 4 1  3 z  1  2  2                  loga x is a decreasing function if a  1  2 z  1  8  3 z 1  2 as      |z  –  1|  >  2/3  z 1  10 Ans.  (C) which  is  exterior  of  a  circle. (D)  5   +  1 Illustration 18 : If  z4   =  2,  then  the  greatest  value  of  z   is    - z (A)  1  +  2 (B)  2  +  2 (C)  3   +  1 E 37

JEE-Mathematics Solution  : We  have  z  z4 4  z4  4   =  2  +  4 z z z z z  z 2  2 z  4         z  12  5  z  1  5         z  5  1 Therefore,  the  greatest  value  of  z   is  5   +  1  . Ans.  (D) Illustration 19  : Shaded  region  is  given  by  - C(1+3  3i )  (A)  |z  +  2|    6,  0   arg(z)    6   z (B)  |z  +  2|    6,  0   arg(z)     3  A 0 B(4) (C)  |z  +  2|    6,  0   arg(z)    2 –2 (D)  None  of  these Solution  : Note that AB = 6 and 1 +  3 3i  = –2 + 3 +  3 3i   =  –2  +  6  1  3    =  –2  +  6   cos   i sin    2 2 i  3 3    BAC  =   3 Thus,  shaded  region  is  given  by  |z  +  2|   6  and  0   arg  (z  +  2)    Ans.  (C) 3 Do  yourself  -  6  : ( i ) The  inequality  |z  –  4|  <  |z  –  2|  represents  region  given  by  - (A)  Re(z)  >  0 (B)  Re(z)  <  0 (C)  Re(z)  >  3 (D)  none (D)  e–rsin ( i i ) If  z  =  rei,  then  the  value  of  |eiz|  is  equal  to  - (A)  e–rcos (B)  ercos (C)  ersin 9 . SECTION  FORMULA  AND  COORDINATES  OF  ORTHOCENTRE,  CENTROID,  CIRCUMCENTRE, INCENTRE  OF  A  TRIANGLE  : If  z   &  z   are  two  complex  numbers  then  the  complex  number  z  = nz1  mz2   divides  the  join  of  z   &  z     in  the 12 m n 12 ratio    m  :  n. NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 Note  : (i) If a , b , c  are  three  real  numbers  such  that   az + bz + cz  = 0 ; where  a + b + c = 0  and a,b,c are 1  2  3 not  all  simultaneously  zero,  then  the  complex  numbers    z ,  z   &  z   are  collinear. 1  2 3 (ii) If  the  vertices    A,  B,  C  of  a  triangle represent  the  complex  numbers    z1,  z2,  z3    respectively,  then : • Centroid    of  the      ABC  =  z1  z2  z3 3 • Orthocentre    of  the      ABC  = a sec A  z1  b sec B z2  c sec C z3    or    z1 tan A  z2 tan B  z3 tan C tan A  tan B  tan C a sec A  b sec B  c sec C • Incentre    of  the    ABC  =  (az1  bz2  cz3 ) (a  b  c) • Circumcentre    of  the  ABC  =      (z1 sin 2A  z2 sin 2B  z3 sin 2C ) E (sin 2A  sin 2B  sin 2C) 38

JEE-Mathematics 1 0 . VECTORIAL  REPRESENTATION  OF  A  COMPLEX  NUMBER    :    y ( a ) In  complex  number  every  point  can  be  represented  in  terms  of P(z) position  vector.  If  the  point  P  represents  the  complex  number  z O x y Q(z2)  then,  OP   =  z    &   OP   =  z ( b ) If  P(z )  &  Q(z )  be  two  complex  numbers  on  argand  plane  then       P(z1) 12  represents  complex  number  z  –  z. 2 1 PQ O x Note    : y Q(z1) P(z)   r (i) If  OP  = z = r ei   then  OQ  = z  = r ei ( + )  = z. e i.  If   OP  and  OQ  are      r 1 x  of    unequal  magnitude  then  ^  ^ ei       i.e.    z1  z e i  OQ OP z1 z O (ii) In  general,  if  z ,  z ,  z  be  the  three  vertices  of  ABC  then y C(z3) 1 2 3 z3  z1 | z3  z1|   ei .  Here  arg  z3  z1    . z2  z1  z2  z1 |  z2  z1     | A(z1) (iii)   Note  that  the  locus  of  z  satisfying  arg  z  z1      is: B(z2)  z  z2  x   Case  (a)    0  <    <  /2 z Locus  is  major  arc  of  circle  as  shown  excluding  z   &  z z2 z1 12 NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 Case  (b)         2 Locus  is  minor  arc  of  circle  as  shown z2  z1 excluding  z   &  z z 12 (iv) If    A,  B,  C  &  D    are  four    points    representing    the  complex    numbers   z ,  z ,  z    &   z    then    AB    CD    if      z4  z3       is    purely    real  ; 1  2  3 4 z2  z1 AB    CD      if    z4  z3   is  purely    imaginary. z2  z1 (v) If    z ,  z ,  z    are  the  vertices  of  an  equilateral  triangle    where   z    is  its  circumcentre  then 123 0 (1)      z 2   +  z 2   +  z 2     z z    z z    z z  =  0 (2)      z 2   +  z 2   +  z 2   =  3  z 2 1 2 3 1  2 2  3 3  1 1 2 3 0 E 39

JEE-Mathematics Illustration  20 : Complex  numbers  z ,  z , z   are  the  vertices  A,  B,  C  respectively  of  an  isosceles  right  angled Solution  : 1 2  3 triangle  with  right  angle  at  C.  Show  that  (z   –  z )2  =  2(z   –  z )(z   –  z ). 12 1 33 2 In  the  isosceles  triangle  ABC,  AC  =  BC  and  BCAC.  It  means  that  AC  is  rotated  through  angle /2  to  occupy  the  position  BC. Hence  we  have,  z2  z3  e i / 2  i           z  –  z  =  +i(z   –  z) z1  z3 2 3 1 3   z 2 2 z12 z 2     B(z2) 2  z 3  2z2z3   3  2z1z3  z12  z 2  2z1z2  2z1z3  2z2z3  2z1z2  2 z 2 2 3                      = 2 z1  z3 z3  z2  C(z3) A(z1)  z1  z2 2  2 z1  z3  z3  z2  Illustration  21: If  the  vertices  of  a  square  ABCD  are  z ,  z ,  z   &  z   then  find  z   &  z   in  terms  of  z   &  z . 123 4 34 12 Solution  : Using  vector  rotation  at  angle  A   z3  z1  z3  z1 i                A(z1) D(z4) z2  z1 z2  z1 e4  4  z3  z1  AC  and  z2  z1  AB Also    AC  =  2 AB B(z2) C(z3)  z3  z1  2 z2  z1 z3  z1 2    cos   i sin   z2  z1  =   4 4  z  –  z  =  (z   –  z )  (1  +  i) 3 1 2 1  z  =  z  +  (z   –  z )  (1  +  i) 3 1 2 1 Similarly  z   =  z +  (1  +  i)(z –  z ) 4 2  1  2 Illustration  22  : Plot  the  region  represented  by    arg  z 1  2   in  the  Argand  plane. 3  z  1  3 Solution  : Let  us  take  arg  z 1   =  2 ,  clearly  z  lies  on  the  minor  arc  of         NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65  z  1 3 the  circle  passing  through  (1,  0)  and  (–1,  0).  Similarly,  z 1  (–1, 0) (1, 0)  z  1 3 arg   =    means  that  'z'  is  lying  on  the  major  arc  of  the 2/3 circle  passing  through  (1,  0)  and  (–1,  0).  Now  if  we  take  any point  in  the  region  included  between  two  arcs  say  P (z )  we  get 11   arg  z 1  2 3  z  1  3 Thus    arg  z  1  2 represents  the  shaded  region  (excluding  points  (1,  0)  and  (–1,  0))  . 3  z  1  3 40 E

JEE-Mathematics Do  yourself  -  7  : ( i ) A  complex  number  z  =  3  +  4i  is  rotated  about  another  fixed  complex  number  z   =  1  +  2i  in  anticlockwise 1 direction  by  45°  angle.  Find  the  complex  number  represented  by  new  position  of  z  in  argand  plane. (ii) If  A,  B,  C  are  three  points  in  argand  plane  representing  the  complex  number  z ,  z ,  z   such  that 123 z   =  z2  z3 ,  where  R ,  then  find  the  distance  of  point  A  from  the  line  joining  points  B  and  C. 1  1 (iii) If  A(z ),  B(z ),  C(z )  are  vertices  of  ABC  in  which  ABC  =     and  AB  2 ,  then  find  z   in 123 4 BC 2 terms  of  z   and  z . 13 ( i v ) If  a  &  b  are  real  numbers  between  0  and  1  such  that  the  points  z   =  a  +  i,  z   =  1  +  bi    and    z   =  0  form 12 3 an  equilateral  triangle  then  a  and  b  are  equal  to  :- (A)    a  =  b  =  1/2 (B)  a  =  b  =  2  – 3 (C)  a  =  b  =  –2  + 3 (D)  a  =  b  =  2  1 (v) If  arg   z  1    ,  find  locus  of  z.  z  1  4 11 . DE'MOIVRE’S    THEOREM  : The  value  of  (cos  +  isin)n  is  cosn  +  isinn  if  'n'  is  integer  &  it  is  one  of  the  values  of  (cos  +  isin)n  if  n  is  a rational  number  of  the  form  p/q,  where  p  &  q  are  co-prime. Note  :  Continued    product    of    the    roots    of    a    complex    quantity    should    be    determined  by  using  theory    of equations. Illustration  23: If  cos  +  cos  +  cos  =  0  and  also  sin  +  sin  +  sin  =  0,  then  prove  that (a)  cos2  +  cos2  +  cos2  =  sin2  +  sin2  +  sin2  =  0 (b)  sin3  +  sin3  +  sin3  =  3sin(    ) (c)  cos3  +  cos3  +  cos3  =  3cos(    ) Solution  : Let z  =  cos  +  i  sin,  z  =  cos +  isin    &    z  =  cos  +  isin. 1 2 3  z  +  z  +  z  =  (cos  +  cos  +  cos)  +  i(sin  +  sin  +  sin) 1 2 3   =  0  +  i  .  0  =  0    ..........  (i) (a) Also    1  cos   i sin 1  cos   i sin  z1 NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 11  cos   i sin ,  cos   i sin  z2 z3 111  z1  z2  z3 =  (cos  +  cos  +  cos)  –  i(sin  +  sin  +  sin) ........  (ii)                 =  0  –  i  .  0  =  0 2 2    Now z12 2 2  z 2  z 3  z1  z2  z3 z1z2  z2z3  z3z1             =  0  –  2z z z  1  1  1 =  0  –  2z z z .  0  =  0 {using (i) and (ii)} 123  z3 z1 z2  1 2 3  or cos   i sin 2  (cos   i sin )2  cos   i sin  2  0 or cos2  +  isin2  +  cos2  +  isin2  +  cos2  +  isin2    =  0  +  i.0 Equating  real  and  imaginary  parts  on  both  sides, cos2  +  cos2  +  cos2  =  0  and  sin2  +  sin2  +  sin2  =  0 E 41

JEE-Mathematics (b) If  z   +  z   +  z =  0  then  z13  z 3  z 3  3z1z2z 3 1 2 3  2 3  (cos  +  isin)3  +  (cos  +  isin)3  +  (cos  +  isin)3 =  3(cos  +  isin)  (cos  +  isin)  (cos  +  isin) or cos3  +  isin3  +  cos3  +  isin3  +  cos3  +  isin3 = 3{cos() + isin()} Equating  imaginary  parts  on  both  sides,  sin3  +  sin3  +  sin3  =  3sin(    ) (c) Equating  real  parts  on  both  sides,  cos3  +  cos3  +  cos3  =  3cos(    ) Do  yourself  -  8  : (i) If  zr  cos 2r  i sin 2r, r  0,1,3, 4,......... ,  then  z z z z z   is  equal  to  - 55 12345 (A)  –1 (B)  0 (C)  1 (D)  none  of  these (D)  none  of  these ( i i ) If  (x  –  1)4  –  16  =  0,  then  the  sum  of  nonreal  complex  values  of  x  is  - (D)  12 (A)  2 (B)  0 (C)  4 (i i i ) If  ( 3  i)n  2n , n  Z ,  then  n  is  a  multiple  of  - (A)  6 (B)  10 (C)  9 1 2 . CUBE    ROOT    OF    UNITY    : (a) The  cube  roots  of  unity  are    1  ,  1  i 3 ()   ,  1 i 3 (2 ) . 2 2 ( b ) If  is one of the imaginary  cube roots of unity then  1 +  + ² = 0. In general  1 + r + 2r = 0 ;   where r  I  but  is  not  the  multiple  of  3 & 1 + r + 2r = 3  if   r = 3 ;   I ( c ) In  polar  form  the  cube  roots  of  unity  are    : Im 2 2 4 4  1  =  cos 0  +  i  sin  0 ;      =  cos +  i  sin  ,      2 =  cos +  i  sin  33 33 ( d ) The  three  cube  roots  of  unity  when  plotted  on  the  argand 2/3 plane  constitute  the  vertices  of    an  equilateral  triangle. O 1 Re ( e ) The    following    factorisation    should    be    remembered    :    (a, b, c      R   &     is the cube root of unity) 2 a3  b3 =  (a  b)  (a  b)  (a   ²b) ; x2 +  x  +  1  =  (x    )  (x    2)  ; a3  +  b3  =  (a  +  b)  (a  +  b)  (a  +  2b) ; NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 a3 +  b3 +  c3   3abc  =  (a  +  b  +  c)  (a  +  b  +  ²c)  (a  +  ²b  +  c) Illustr ation  24 : If    &   are  imaginary  cube  roots  of  unity  then  n  +n  is  equal  to  - 2n  2n  2n  2n  (A)    2cos 3 (B)  cos 3 (C) 2i sin  3 (D) i  sin 3 Solution  :   cos 2  i sin 2 33   cos 2  i sin 2 33  cos2 i sin 2   n  cos2 i sin 2 n 3 3  3 3 n  n     +     =   cos 2n  i sin 2n   cos 2n  i sin  2n   =  2cos  2n          Ans.  (A)  3 3  3  3    3  E 42

JEE-Mathematics Illustr ation  25  : If      are  roots  of  x3    –  3x2 +  3x  +  7  =  0  (and    is  imaginary  cube  root  of  unity),  then  find  the value  of    1    1    1 . 1  1  1 Solution  : We  have  x3    –  3x2 +  3x  +  7  =  0  (x  –  1)3  +  8  =  0  (x  –  1)3    =  (–2)3   x 13  1        x 1  11 / 3   =  1,  ,  2 (cube  roots  of  unity)  2  2  x  =  –1,  1  –  2  1  –  22 Here   =  –1,    =  1  –  2,    =  1  –  22    –  1  =  –2,    –  1  =  –2,    –  1  =  –22 Then  1   1   1   =   2    2   22  =  1  1  2  2  2  2  1  1  1  2  22    2    Therefore    1    1    1   =  32.       Ans. 1  1  1 Do  yourself  -  9  : ( i ) If    is  an  imaginary  cube  root  of  unity,  then  (1  +    –  2)2  equals  :  - (A)   (B)  –4 (C)  2 (D)  4 ( i i ) If    is  a  non  real  cube  root  of  unity,  then  the  expression  (1  –  )(1  –  2)(1  +  4)(1  +  8)  is  equal  to  :  - (A)  0 (B)  3 (C)  1 (D)  2 1 3 . nth    ROOTS    OF    UNITY  : If    1  ,  1  ,    2 ,    3.....  n   1    are    the    n  ,    nth    root    of    unity    then      : ( a ) They    are    in    G.P.    with    common    ratio    ei(2/n) 2 A2() ( b ) Their  arguments  are  in  A.P.  with  common  difference  n ( c ) The  points  represented  by  n,  nth  roots  of  unity  are  located  at  the  vertices  of  a      (2)A3 regular  polygon  of  n  sides  inscribed  in  a  unit  circle  having  center  at  origin, 2/n one  vertex  being  on  positive  real  axis. 2/n A1(1) 2/n (d) 1p   +   p   +  p  +....  +  p =  0  if  p  is  not  an  integral  multiple  of  n An(n–1) 1 n 1 2    NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65         =  n  if  p  is  an  integral  multiple  of  n ( e ) (1  1) (1  2)...... (1  n  1)  =  n (f) (1  +  1)  (1  +  2).......  (1  +  n    ) =  0    if    n    is    even    and 1 =  1    if    n    is    odd. ( g ) 1.  1.  2.  3.........  n  1    =    1  or    1  according  as  n  is  odd  or  even. I l l u s t r a t i o n   6  sin 2 k  cos 2 k  26: Find  the  value k 1  7 7     6 6 6 6  2k   2k  2k 2 k Solution  :  sin 7    cos 7    =  sin 7  cos 7 1 k 1 k 1 k 1 k0 6 =   (Sum  of  imaginary  part  of  seven  seventh  roots  of  unity) k 0 6   –  (Sum  of  real  part  of  seven  seventh  roots  of  unity)  +1  =  0  –  0  +  1  =  1 k 0 E 43

JEE-Mathematics 1 4 . THE    SUM    OF    THE    FOLLOWING    SERIES    SHOULD    BE    REMEMBERED    : sin n / 2  n  1 ( a ) cos  + cos 2  + cos 3  +..... + cos n  =  sin  / 2  cos   2   sin n / 2  n  1 ( b ) sin  + sin 2  + sin 3  +..... + sin n  =   sin  / 2  sin   2   Note  : If    =  (2/n)    then    the    sum    of    the    above    series    vanishes. 1 5 . STRAIGHT  LINES  &  CIRCLES  IN  TERMS  OF  COMPLEX  NUMBERS  :              y z x ( a ) amp(z–)  =      is  a  ray  emanating  from  the  complex                          point   and  inclined  at  an  angle     to  the  x axis.  O y (a) (b) ( b ) z  a = z  b  is  the  perpendicular  bisector  of  the  segment  joining  a  &  b.            O x ( c ) The  equation  of  a  line  joining   z   &  z   is  given  by  ;   y z1 12 z  =  z  +  t  (z   z )    where  t    is    a    parameter. z2 1 1  2 O x z1 ( d ) z = z  (1 + it) where  t  is a real parameter, is a line through  the point  z  &                    y 11 perpendicular  to   z . Ox 1 (e) The  equation  of  a  line  passing  through   z   &   z    can  be  expressed  in  the  determinant  form  as 12 z z1 z1 z1 1 =  0.  This  is  also  the  condition  for  three  complex  numbers  to  be  collinear. z2 z2 1 (f) Complex  equation  of  a  straight  line  through  two  given  points  z   &  z   can  be  written  as 12 z  z1  z2   z z1  z2   z1 z2  z1 z2  =  0,    which  on  manipulating  takes  the  form  as   z   z  r = 0 where    r  is  real  and    is  a  non  zero  complex  constant. NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 (g) The  equation  of  circle  having  centre  z  &    radius    is  :  (z) 0  z    z0=      or  z z     z z    z0 z +  z0 z    ²  =  0      which  is  of  the  form z0 0 0 z z   z   z  r   =  0  ,    r  is  real    centre  =      &  radius  =    r . Circle  will  be  real  if     r  0 . (h) arg   z  z2    =    ±           or      (z    z ) ( z    z ) +  (z    z ) ( z    z )  =  0 z  z  z1  2 1 2   2 1   z1 z2 this  equation  represents  the  circle  described  on  the  line  segment  joining z   &  z   as  diameter. 12 (i) Condition  for  four  given  points    z ,  z ,  z   &  z   to  be  concyclic  is,  the  number  z3  z1 . z4  z2 z3  z2 z4  z1 1  2  3 4 is  real.  Hence  the  equation  of  a  circle  through  3 non collinear  points  z ,  z   &  z   can  be  taken  as 12 3 z  z2  z3  z1   is  real   z  z2  z3  z1   =  z  z2   z3  z1  z  z1  z3  z2  z  z1  z3  z2  z  z1   z3  z2  44 E

JEE-Mathematics Miscellaneous  Illustration  : Illustration  27 : z 2 Solution  : If  z  is  a  point  on  the  Argand  plane  such  that  |z  –  1|  =  1,  then    is  equal  to  - z (A)  tan  (arg  z) (B)  cot  (arg  z) (C)  i  tan  (arg  z) (D)  none  of  these Since  |z  –  1|  =  1,  let z  1  cos   i sin  Then,  z  2  cos   i sin   1  2 sin2   2i sin  cos   2i sin   cos   i sin    ....  (i) 2 22 2  2 2  and  z  1  cos   i sin   2 cos2   2i sin  cos     2 cos   cos   i sin    ....  (ii) 2 2 2 2  2 2  From  (i)  and  (ii),  we  get  z 2  i tan   i tan arg z  arg z   from  ii  Ans.  (C) z 2 2 Illustration  28 : Let  a  be  a  complex  number  such  that  |a|  <  1  and  z ,  z ,  .......  ,  z   be  the  vertices  of  a  polygon such  that  z   =  1+  a  +  a2  +  ....  ak,  then  show  that  v1erti2ces  of  then  polygon  lie  within  the  circle k 1  1 . z 1a 1a Solution  : We  have,  zk 1a  a2  .....  ak  1  a k1 1a 1 a k 1 1 a k 1 1  a  1 1 1a     zk  1  a  1  a  1  a  zk a  11 z        Vertices  of  the  polygon  z1, z2 ,....., zn   lie  within  the  circle  1a 1a   Illustration  29  : If  z   and  z   are  two  complex  numbers  and  C  >  0,  then  prove  that Solution  : 12 |z   +  z |2     (1  +  C)   |z |2  +  (1  +  C–1) |z |2 2 1 2 1 We  have  to  prove  that  :  |z   +  z |2    (1  +  C)  |z |2  +  (1  +  C–1)|z |2 1 2 1 2 i.e. |z |2  +  |z |2 +  z1 z2  z1 z2  1  C |z |2  +  (1  +C–1)|z |2 12 12 or z1 z2  z1 z2  C z1 2  C 1 z2 2 or C z1 2 1 z2 2  z1 z2  z1 z2 0 (using  Re  z1 z2   z1 z2 )  C NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65  1  2  C  or C z1  z2 0 which  is  always  true. Illu str ation  30  : If  [/6, /3], i = 1, 2, 3, 4, 5 and z4 cos1 + z3 cos2 + z2 cos3 + z cos4 + cos5 =  2 3 , then 3 show  that  |z|  >  4 Solution  : Given  that    cos 1. z4  cos 2 . z3  cos 3 . z2  cos 4 . z  cos 5  2 3 or cos 1 . z4  cos 2 . z3  cos 3 . z2  cos 4 . z  cos 5  2 3 2 3  cos 1.z4  cos 2 .z3  cos 3 .z2  cos 4 .z  cos 5  i  / 6,  / 3 13  2  cos i  2 E 45

JEE-Mathematics 2 3 3 z4  3 z3  3 z2  3 3 z 2 2 2 22   3  z 4  z 3  z 2  z  3  z  z 2  z 3  z 4  z 5  .......... | z|  3  1| z|  3  –  3|z|  <  |z|  4|z|  >  3     | z|  3 4 2 11   Illustration  31  : If  z ,  z ,  z   are  complex  numbers  such  that  z1 z2 z3 ,  show  that  the  points  represented  by 123 z , z , z   lie  on  a  circle  passing  through  the  origin. 12 3 Solution  : We have,  2  1 1 1 1  1 1 z2  z1  z1  z3          O z1 z2   z1  z3     z1z2 z1z3  z2 z3 z2 z1    z2  z1  z2  arg  z 2  z1    z2   z3 z3  z1 z3  z 3  z1  arg  z3  z1 a rg  z 2  z1     arg  z2     or      arg z3      =   z 3  z1   z3  z2 Thus  the  sum  of  a  pair  of  opposite  angle  of  a  quadrilateral  is  180°.  Hence,  the  points  0,  z1,  z2  and z3  are  the  vertices  of  a  cyclic  quadrilateral  i.e.  lie  on  a  circle. Illustration  32  : Two given points  P & Q are the reflection points w.r.t. a given straight line             P z1 if  the   given  line  is  the  right  bisector  of  the  segment  PQ.  Prove  that  the  two points  denoted  by  the  complex  numbers    z   &  z   will  be  the  reflection 12 points  for  the  straight  line   z   z  r  0   if  and  only  if  ;  z1   z2  r  0 ,  where   r   is  real  and   is  non  zero  complex  constant. Q z2 Solution  : Let  P(z )  is  the  reflection  point  of  Q(z )  then  the  perpendicular  bisector  of  z   &  z   must  be  the  line NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 12 12 z  z  r  0 .........  (i) Now  perpendicular  bisector  of  z   &  z   is,  z  z1  z  z2 12 or (z – z )  z  z1   z  z2   z  z2  1 z z1  z1 z  z1 z1  z z 2  z2 z  z2 z2 ( zz   cancels  on  either  side)    or z2  z1 z  z2  z1 z  z1 z1  z2 z2  0 .........  (ii)  r Comparing  (i)  &  (ii)  z2  z1  z2  z1  z1 z1  z2 z2        z2  z1  ........  (iii)   z2  z1  .........  (iv)  r   z1 z1  z2 z2 .........  (v) Multiplying  (iii)  by  z ;  (iv)  by  z2   and  adding 1 z1  z2  r  0 Note  that  we  could  also  multiply  (iii)  by  z   &  (iv)  by  z1   &  add  to  get  the  same  result. 2 46 E

JEE-Mathematics Hence  z1  z2  r  0 Again,  let  z1  z2  r  0   is  true  w.r.t.  the  line  z  z  r  0 . Subtracting   z  z1   ( z  z2 )  0 or z  z1      z  z2  or z  z1  z  z2  z  z2 Hence    'z'  lies  on  the  perpendicular  bisector  of  joins  of  z   &  z . 12 ANSWERS  FOR  DO  YOURSELF 1  : ( i ) n  =  4 (ii) 0 2  : (i ) –17  +  24i (iii) ±(1  –  4i) 3  : 2 ( i i ) | z| 2; amp(z)   5 (i i i ) | z| 2; amp(z)    ( i ) |z|  =  4;  amp(z)  =  3 6 2 ( i v ) | z| 1 ; amp(z)  3 ( v ) | z| 2; amp(z)   24 3 4  : ( i ) 13  units   (ii) locus  is  a  circle  on  complex  plane  with  center  at  (2,3)  and  radius  1  unit. (i i i ) C  3 3 ; i  3   4 4 ; i 4   4 4  4   3 3 3  5  : (i) 2 2 cos  i sin 2 2 e   (ii) 2 cos  i sin 2e NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65  3 3 ; i  3                  i    4 4  4   2    2 2   2 2  ;  2  22  (iii) 2 co s  i sin 2e (iv) 2 sin  cos   i sin   2 sin e 6  : (i ) C (ii) D 7  : ( i ) 1  (2  2 2 )i ( i i ) 0 (iii)  z2  =  z3  +  i(z1 –  z3) (iv) B ( v ) Locus  is  all  the  points  on  the  major  arc  of  circle  as  shown  excluding  points  1  &  –1. Im z /4 c(0,1) –1 O 1 Re 8  : (i ) C (ii) A (iii)  D 9  : (i ) D (ii) B E 47

JEE-Mathematics CHECK YOUR GRASP EXERCISE - 01 SELECT  THE  CORRECT  ALTERNATIVE  (ONLY  ONE  CORRECT  ANSWER) 13 [JEE  98]  1 . The  value  of  the  sum  in  in1   ,  where  i  1   ,  equals n 1 (A)  i (B)    i  –  1 (C)    –i (D)    0 2 . The  sequence  S  =  i  +  2i2  +  3i3  +  ......  upto  100  terms  simplifies  to  where  i  = 1   - (A)  50(1  –  i) (B)  25i (C)  25(1  +  i) (D)  100(1  –  i) 3 . Let  i  1 .  The  product  of  the  real  part  of  the  roots  of  z2  –  z  =  5  –  5i  is  - (A)  –25 (B)  –6 (C)  –5 (D)  25 11 4 . If z1  =  a  i , a    0  and  z2 =  1  bi ,  b    0  are such  that  z1  z2   then  - (A)  a  =  1,  b  =  1 (B)  a  =  1,  b  =  –1 (C)  a  =  –1,  b  =  1 (D)  a  =  –1,  b  =  –1 5 . The  inequality  |z  –  4|  <  |z  –  2|  represents  the  following  region  - (A)  Re(z)  >  0 (B)  Re(z)  <  0 (C)  Re(z)  >  2 (D)  none  of  these 6 . If  (1  +  i)  (  1  +  2i)  (  1  +  3i)  ....  (1  +  ni)  =    +  i  then  2  .  5  .  10  ...  (1  +  n2)  = (A)  – i (B) 2  – 2 (C)  2  +  2 (D)  none  of  these 7 . In the  quadratic equation  x2  +  (p +iq)  x  +  3i =  0  ,  p &  q  are  real.  If the  sum  of  the squares  of  the  roots is  8  then : (A)    p  =  3,  q  =  –1 (B)    p  =  –3,  q  =  –1 (C)    p  =  3,  q  =  1  or  p  =  –3,  q  =  –1 (D)    p  =  –3,  q  =  1 8 . The  curve  represented  by  Re(z2)  =  4  is  - (B)    an  ellipse (A)    a  parabola (D)    a  rectangular  hyperbola (C)    a  circle 9 . Real  part  of  e ei is  - (A)  ecos   [cos  (sin  )] (B)  ecos   [cos  (cos  )] (C)  esin   [sin  (cos  )] (D)  esin   [sin  (sin  )] 1 0 . Let  z  and    are  two  non-zero  complex  numbers  such  that  |z|  =  ||  and  arg  z  +  arg    =  ,  then  z  equal to  - (A)   (B)  –   (C)   (D)  –   1 1 . Number  of  values  of  x  (real  or  complex)  simultaneously  satisfying  the  system  of  equations 1  +  z  +  z2  +  z3  +  ........  +  z17  =  0  and  1  +  z  +  z2  +  z3  +  .........  +  z13  =  0  is  - NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 (A)  1 (B)  2 (C)  3 (D)  4 1 2 . If  |z |  =  1,  |z |  =  2,  |z |  =  3  and  |9z z   +  4z z   +  z z |  =  12  then  the  value  of  |z   +  z   +  z |  is  equal  to- 123 12 13 23 123 (A)  2 (B)  3 (C)  4 (D)  6 1 3 . A  point  ‘z’  moves  on  the  curve  |  z  –  4  –  3i  |=  2  in  an  argand  plane.  The  maximum  and  minimum  values  of  |z| are  - (A)   2, 1 (B)    6,  5 (C)   4, 3 (D)    7,  3 1 4 . The  set  of  points  on  the  complex  plane  such  that  z2  +  z  +  1  is  real  and  positive  (where  z  =  x  +  iy,  x, y  R )  is- (A)    Complete  real  axis  only (B)    Complete  real  axis  or  all  points  on  the  line  2x  +  1  =  0 (C)    Complete  real  axis  or  a  line  segment  joining  points    1 , 3   &    1 ,  3   excluding  both.  2 2   2 2  (D)    Complete  real  axis  or  set  of  points  lying  inside  the  rectangle  formed  by  the  lines.         2x + 1 = 0 ; 2x – 1 = 0 ;  2y  3  0  &   2y  3  0 E 48

JEE-Mathematics 1 5 . If     is  an  imaginary  cube  root  of  unity,  then    (1    2 )7   equals [JEE  98] (A)    128 (B)    –128 (C)  1282 (D)    –1282 334 365  1 i 3  1 i 3 1 6 . If  i  1   , then  4  5   2  2   3   2  2   is  equal to  : [JEE  99] (A)   1  i 3 (B)   1  i 3 (C)   i 3 (D)   i 3 17. The  set  of  points  on  an  Argand  diagram  which  satisfy  both  |z|   4  &  Arg z     are  lying  on  - 3 (A)    a  circle  &  a  line (B)    a  radius  of  a  circle (C)    a  sector  of  a  circle (D)    an  infinite  part  line 18. If Arg  (z –  2 –  3i) =   ,  then the  locus of  z is  - 4 y y (2,3) (2,3) (A)  (B)  (C)  x (D)  x (–2,–3) (–2,–3) 1 9 . The  origin  and  the  roots  of  the  equation  z2  +  pz  +  q  =  0  form  an  equilateral  triangle  if  - (A)  p2  =  2q (B)  p2  =  q (C)  p2  =  3q (D)  q2  =  3p 2 0 . Points    z1  &  z2  are  adjacent  vertices  of  a  regular  octagon.  The  vertex  z3  adjacent  to    z2  (z3    z1)  can  be represented  by    - 1 1 (A)  z2  2 (1  i)(z1  z2 ) (B)  z2  2 (1  i)(z1  z2 ) 1 (D)    none  of  these (C)  z2  2 (1  i)(z2  z1 ) 6655  1  i 3   1  i 3   1  i 3   1  i 3  21.           is  equal  to  -  2   2   2   2  (A)    1 (B)    –1 (C)    2 (D)  none  of  these 2 2 . If  z  and    are  two  non-zero  complex  numbers  such  that  |z|  =  1,  and  Arg  (z)  –  Arg()  =  /2,  then  z    is equal  to  - NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 (A)  1 (B)  –1 (C)  i (D)  –i SELECT  THE  CORRECT  ALTERNATIVES  (ONE  OR  MORE  THAN  ONE  CORRECT  ANSWERS) 23. For  two  complex  numbers  z   and  z   :  (az1  b z1 )(cz2  d z2 )  (cz1  dz1 )(az2  b z2 )   if  (a,  b,  c,  d    R)  - 12 (A)  a  c (B)  a  b (C) | z1 || z2 | (D)  arg(z )  =  arg(z ) b d d c 12 2 4 . Which  of  the  following,  locii  of  z  on  the  complex  plane  represents  a  pair  of  straight  lines  ? (A)  Re(z2)  =  0 (B)  Im(z2)  =  0 (C)  |z|  +  z  =  0 (D)  |z  –  1|  =  |z  –  i| 2 5 . If  the  complex  numbers  z ,  z ,  z   represents  vertices  of  an  equilateral  triangle  such  that    |z |=|z |=|z |,  then 123 123 which  of  following  is  correct  ? (A)  z  +  z  +  z    0 (B)  Re(z   +  z   +  z )  =  0 (C)  Im(z   +  z   +  z )  =  0 (D)  z   +  z   +  z =  0 1 2 3 123 123 1 2 3  26. |x  1  2i| 2  0 ,  then  S  contains  - If  S  be  the  set  of  real  values  of  x  satisfying  the  inequality  1  –  log 2 1 2 (A)  [–3,  –1) (B)  (–1,  1] (C)  [–2,  2] (D)  [–3,  1] E 49

JEE-Mathematics 2 7 . If  amp  (z z )  =  0  and  |z |  =  |z |  =  1,  then  :- 12 1 2 (A)  z   +  z   =  0 (B)  z z   =  1 (C)  z   =  z2 (D)  none  of  these 12 12 1 2 8 . If  the  vertices  of  an  equilateral  triangle  are  situated  at  z  =0,  z=z ,  z  =z ,  then  which  of  the  following  is/are  true - 12 (A)  |z |  =  |z | (B)  |z   –  z |  =  |z | 12 12 1 (C)  |z   +  z |  =  |z |  +  |z | (D) | arg z  –  arg  z |=  /3 12 1 2 1 2 2 9 . Value(s)  of  (–i)1/3  is/are  - 3 i 3 i  3 i  3 i (A)  (B)  (C)  (D)  2 2 2 2 3 0 . If  centre  of  square  ABCD  is  at  z=0.  If  affix  of  vertex  A  is  z ,  centroid  of  triangle  ABC  is/are  - 1 (A)  z1 (cos    +  i  sin  )      3 (B)  4  cos   i  sin   2 2  (C)  z1      (D)  z1      3  cos 2  i  sin   3  cos 2  i  sin   2  2  x 1  2 3 1 . If    is  an  imaginary  cube  root  of  unity,  then  a  root  of  equation   x  2 1 =  0,  can  be  :- 2 1 x  2 (A)  x  =  1 (B)  x  =   (C)  x  =  2 (D)  x  =  0 CHECK  YOUR  GRASP ANSWER  KEY EXERCISE-1 NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 Que. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ans. B A B BD CCD AD Que. 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Ans. A A DBDCCACB Que. 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Ans. A D A,D A,B B,C,D A,B B.C A,B,D A,C C,D Que. 31 Ans. D 50 E

EXERCISE - 02 JEE-Mathematics BRAIN TEASERS SELECT  THE  CORRECT  ALTERNATIVES  (ONE  OR  MORE  THAN  ONE  CORRECT  ANSWERS) 1 . On  the  argand  plane,  let    2  3z   ,    2  3z   &  |  z  |  =  1.  Then  the  correct  statement  is  - (A)      moves  on  the  circle,  centre  at  (–2,0)  and  radius  3 (B)      &    describe  the  same  locus (C)      &    move  on  different  circles (D)      –    moves  on  a  circle  concentric  with  |z|=1 2 . The  value  of  in  +  i–n,  for  i  1   and  n  I   is  - 2n (1  i)2n (1  i)2n (1  i)2n (1  i)2n 2n 2n 2n (A)   (1  i)2n  2n (B)   2n  2n (C)    (D)   (1  i)2n  (1  i)2n 2n (1  i)2n 3 . The  common  roots  of  the  equations  z3  +  (1 +  i)z2  +  (1  +  i)z  +  i  =  0,  (where  i  = 1 ) and  z1993 +  z1994  +  1  = 0  are - (where    denotes  the  complex  cube  root  of  unity) (A)    1 (B)     (C)    2 (D)  981 4. If  xr  C iS     for  1  r  n ; r,  n N   then  -  2r   n   n   n  Lim Im  n  0 (A)  Lim R e xr   1 (B)  Lim Re  xr   0 (C)  Im  r 1 x r  (D)  xr    Lim 1 n   n  n  r 1 r 1 n  r 1 5 . Let  z1,  z2  be  two  complex  numbers  represented  by  points  on  the  circle  |z1|  =  1  and  |z2|=2  respectively, then  - (A)  max|2z1+  z2|  =  4 (B)  min  |z1  –  z2|  =  1 1 (D)    none  of  these (C)  z2  z1  3 6 . If  ,   be  any  two  complex  numbers  such  that      1 ,  then  which  of  the  following  may  be  true  - 1  (A)  | | 1 (B)  | | 1 (C)    ei,   R (D)     ei,   R 7 . Let  z,  z  and  z  +  z  represent  three  vertices  of  ABC,  where    is  cube  root  unity,  then  - NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 2 2 (A)  centroid  of  ABC  is  3 (z  z) (B)  orthocenter  of  ABC  is  3 (z  z) (C)  ABC  is  an  obtuse  angled  triangle (D)  ABC  is  an  acute  angled  triangle 8 . Which  of  the  following  complex  numbers  lies  along  the  angle  bisectors  of  the  line  - L1  :  z  =  (1  +  3)  +  i(1  +  4) L2  :  z  =  (1  +  3)  +  i(1  –  4) (A)   11  i (B)    11  +  5i 3i (D)   5  –  3i 5 (C)    1– 5 9 . Let  z  and    are  two  complex  numbers  such  that  |z|    1,  ||    1  and  |z  +  i|  =  |z  –  i  |  =  2,  then  z equals  - (A)  1  or  i (B)  i  or  –i (C)  1  or  –1 (D)  i  or  –1 1 0 . If  g(x)  and  h(x)  are  two  polynomials  such  that  the  polynomial  P(x)  =  g(x3)  +  xh(x3)  is  divisible  by  x2  +  x  +  1,  then - (A)  g(1)  =  h(1)  =  0 (B)  g(1)  =  h(1)    0 (C)  g(1)  =  –h(1) (D)  g(1)  +  h(1)  =  0 BRAIN  TEASERS ANSWER  KEY EXERCISE-2 Que. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C A,C,D Ans. A,B,D B,D B,C A,D A,B,C A,B,C,D A,C A,C E 51

JEE-Mathematics EXERCISE - 03 MISCELLANEOUS TYPE QUESTIONS MATCH  THE  COLUMN Following question contains statements given in two columns, which have to be matched. The statements in Column-I are labelled as A, B, C and D while the statements in Column-II are labelled as p, q, r and s. Any given s t a t e m e n t  i n  C o l u m n - I  c a n  h a v e  c o r r e c t  m a t c h i n g  w i t h  O N E  s t a t e m e n t  i n  C o l u m n - I I . 1 .                      Column-I                                 Column-I (A) If  z  be  the  complex  number  such  that  z1 2 (p) 0 z then  minimum  value  of  | z|   is tan  8 (B) |z|  =  1  &  z2n+1    0  then  zn  zn   is  equal  to (q) 3 z2n  1 z2n 1 11 (C) If  8iz3  +  12z2  –  18z  +  27  i  =  0  then  2|z|  = (r) (D) If  z1,  z2,  z3,  z4  are  the  roots  of  equation (s) 1 4 z4  +  z3  +  z2  +  z  +  1  =  0,  then  (zi  +  2)   is i 1 Following question contains statements given in two columns, which have to be matched. The statements in Column-I are labelled as A, B, C and D while the statements in Column-II are labelled as p, q, r and s. Any given s t a t e m e n t  i n  C o l u m n - I  c a n  h a v e  c o r r e c t  m a t c h i n g  w i t h  O N E  O R  M O R E  s t a t e m e n t ( s )  i n  C o l u m n - I I . 2 . Match  the  figure  in  column-I  with  corresponding  expression  -                      Column-I                                 Column-I z1 z2 (p) z4  z3  z4  z3   =  0 z2  z1 z2  z1 (A)       two  parallel  lines z3 z4 (B) z1 z4 (q) z2  z1  z2  z1 NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 z4  z3 z4  z3 z1 z2         two  perpendicular  lines (r) z4  z1 . z2  z3  z4  z1 . z2  z3 (C) z3 z2  z1 z4  z3 z2  z1 z4  z3 z4 z2 (s) z1  +  z3  =  z2    +  z4 z4         a  parallelogram (D) z3 z1 z3 z2 52 E

JEE-Mathematics ASSERTION    &    REASON These  questions  contains,  Statement  I  (assertion)  and  Statement  II  (reason). (A)  Statement-I  is  true,  Statement-II  is  true  ;  Statement-II  is  correct  explanation    for  Statement-I. (B)  Statement-I  is  true,  Statement-II  is  true  ;  Statement-II  is  NOT  a  correct  explanation  for  statement-I. (C)  Statement-I  is  true,  Statement-II  is  false. (D)  Statement-I  is  false,  Statement-II  is  true. 1 . Statement-I  :  There  are  exactly  two  complex  numbers  which  satisfy  the  complex  equations  |z  –  4  –  5i|= 4  and  Arg  (z  –  3  –  4i)  =    simultaneously. 4 Because Statement-II  :  A  line  cuts  the  circle  in  atmost  two  points. (A)  A (B)  B (C)  C (D)  D 2. Let  z1,  z2,  z3  satisfy  z 2  2   and  z0  =  2.  Consider  least  positive  arguments  wherever  required. z 1 Statement–1  :  2 arg  z1  z3   arg  z1  z0  .  z2  z3   z2  z0      and Statement–2  :  z1,  z2,  z3  satisfy  |z  –  z0|  =  2. (A)  A (B)  B (C)  C (D)  D 3 . Statement-I  :  If  z  =  i  +  2i2  +  3i3  +  .............  +  32i32,  then  z,  z ,  –z  &  – z   forms  the  vertices  of  square on  argand  plane. Because Statement-II  :  z,  z ,  –z,  – z   are  situated  at  the  same  distance  from  the  origin  on  argand  plane. (A)  A (B)  B (C)  C (D)  D 4. Statement-I  :  If  z1  =  9  +  5i  and  z2  =  3  +  5i  and  if  arg   z  z1      then  |z  –  6  –  8i|  =  3 2  z  z2  4 Because Statement-II  :  If  z  lies  on  circle  having  z1  &  z2  as  diameter  then  arg  z  z1    .  z  z2  4 (A)  A (B)  B (C)  C (D)  D NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 5 . Statement-1  :  Let  z1,  z2,  z3  be  three  complex  numbers  such  that  |3z1  +  1|=  |3z2  +  1|=  |3z3  +  1|  and 1  +  z1  +  z2  +  z3  =  0,  then  z1,  z2,  z3  will  represent  vertices  of  an  equilateral  triangle  on  the  complex  plane. and Statement-2  :    z1,  z2,  z3 represent  vertices  of  an  equilateral  triangle  if  z 2  z 2  z32  z1z2  z2z3  z3z1 . 1 2 (A)  A (B)  B (C)  C (D)  D COMPREHENSION  BASED  QUESTIONS Comprehension  #  1  : Let  z  be  any  complex  number.  To  factorise  the  expression  of  the  form  zn  –  1,  we  consider  the  equation zn  =  1.  This  equation  is  solved  using  De  moiver's  theorem.  Let  1,  1,  2,........  n–1  be  the  roots  of  this equation,  then  zn  –  1  =  (z  –  1)(z  –  1)(z  – 2)........(z  –  n–1)  This  method  can  be  generalised  to  factorize any  expression  of  the  form  zn  –  kn. for  z7  +  1  = 6  z  C iS  2m      example,  m 0   7 7   This  can  be  further  simplified  as z7  +  1  =  (z  +  1)  z 2  2z cos   1  z 2  2z cos 3  1  z 2  2z cos 5  1 ............  (i)  7  7  7 E 53

JEE-Mathematics These  factorisations  are  useful  in  proving  different  trigonometric  identities  e.g.  in  eqaution  (i)  if  we  put z  =  i,  then  equation  (i)  becomes (1  i)  (i  1)  2i cos   2i cos 3  2i cos 5  7   7   7  i.e.    cos  cos 3 cos 5   1 7 7 7 8 On  the  basis  of  above  information,  answer  the  following  questions  : 1 . If  the  expression  z5  –  32  can  be  factorised  into  linear  and  quadratic  factors  over  real  coefficients  as z5  32  z  2 (z2  pz  4)(z2  qz  4) ,  where  p  >  q,  then  the  value  of  p2  –  2q  - (A)  8 (B)  4 (C)  –4 (D)  –8 2 . By  using  the  factorisation  for  z5  +  1,  the  value  of  4 sin  cos    comes  out  to  be  - 10 5 (A)  4 (B)  1/4 (C)  1 (D)  –1 3 . If  (z2n+1 –  1)  =  (z  –  1)(z2  –  p1z  +  1)........  (z2  –  pnz  +  1)  where  n    N  &  p1,  p2  .............  pn  are  real  numbers then  p1  +  p2  +  ...........  +  pn  = (A)  –1 (B)  0 (C)  tan(/2n) (D)  none  of  these Comprehension  #  2  :     In  the  figure  |z|  =  r  is  circumcircle  of  ABC.D,E  &  F  are  the  middle A(za) points  of  the  sides  BC,  CA  &  AB  respectively,  AD  produced  to  meet  the  circle  at  L.  If  CAD  =  ,  AD  =  x,  BD  =  y  and  altitude  of  ABC O from  A  meet  the  circle  |z|=  r  at  M,  za,  zb  &  zc  are  affixes  of  vertices C(zc) A,  B  &  C  respectively. On  the  basis  of  above  information,  answer  the  following  questions  : (zb)B D 1 . Area  of  the  ABC  is  equal  to  - P L M (A)  xy  cos  (  +  C) (B)  (x  +  y)  sin   (C)  xy  sin  (  +  C) 1 (B)  zbei(–2B) (C)  zbeiB (D)  2 xy  sin  (  +  C) 2 . Affix  of  M  is  - (B)  2zbei(2A  –  2) (C)  zbei(A  –  ) (D)  2zbeiB (A)  2zbei2B (D)  2zbei(A  –  ) 3 . Affix  of  L  is  - (A)  zbei(2A  –  2) MISCELLANEOUS  TYPE  QUESTION ANSWER  KEY EXERCISE-3 NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65  Match  the  Column 1.  (A)    (s),    (B)  (p),  (C)   (q),  (D)   (r) 2.    (A)  (q),  (B)    (p),  (C)    (q,  s),  (D)    (r)  Assertion  &  Reason 1.  D 2.  A 3.  B 4.  C 5.  B  Comprehension  Based  Questions Comprehension  #  1  :    1.  A 2.  C 3.  A Comprehension  #  2  : 1.  C 2.  B 3.  A 54 E

JEE-Mathematics EXERCISE - 04 [A] CONCEPTUAL SUBJECTIVE EXERCISE 1 . Find  the    modulus,  argument    and    the    principal    argument    of    the  complex  numbers. (a) z  =  1  +  cos 10    +  i  sin   10   (b) (tan1  –  i)2 9  9  5  12 i  5  12 i (c) z  = 5  12 i  5  12 i 2 . Given  that   x , y  R ,  solve  : 4x²  +  3xy  +  (2xy    3x²)i  =  4y²    (x2/2)  +  (3xy    2y²)i z1  2z2 3 . Let  z1  and  z2  be  two  complex  numbers  such  that  2  z1 z2 =  1  and  |z2|    1,  find  |z1|. 4 . If  iz3  +  z2  –  z  +  i  =  0,  then  prove  that  |z|=1. e 2 iA e iC e iB 5 . If  A,  B  and  C  are  the  angle  of  a  triangle  D  =  eiC e2iB eiA   where    i  =  1 ,  then  find  the  value  of  D. e iB e iA e 2iC 6 . For  complex  numbers  z &  ,  prove  that, | z|2 | |2 z  z     if  and  only  if,  z  =    or  z  1 7. Let  z ,  z  b e  c o mp le x  numb ers   wi th  | z |=|z |= 1,   prove   th at  |z   +  1|+  |z   +  1|+|z z  +  1|   2 1 2 12 1 2 12 8 . Interpret    the    following    locii    in    z    C. (a) 1 < z  2i < 3 (b) Re   z  2i  4 (z  2i)  iz  2  (c) Arg (z  + i)    Arg (z    i)  =  /2 (d) Arg  (z    a)  =  /3  where    a  =  3  +  4i. 9. Let  A  =  {a    R|  the  equation  (1  +  2i)x3  –  2(3  +  i)x2 + (5  –  4i)x  +  2a2  =  0}  has  at  least  one  real  root.  Find  the     value  of   a2 . a A NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 1 0 . ABCD  is  a  rhombus  in  the  Argand  plane.  If  the  affixes  of  the  vertices  be  z1,  z2,  z3,  z4  and  taken  in  anti-clockwise sense  and  CBA = /3,  show  that (a) 2z2  =  z1(1  +  i 3 )  +  z3(1  –  i 3 ) & (b) 2z4  =  z1(1  –  i 3 )  +  z3(1  +  i 3 ) 1 1 . P  is  a  point  on  the  Argand  plane.  On  the  circle  with  OP  as  diameter  two  points  Q  &  R  are  taken  such that  POQ  =  QOR  =  .  If  'O'  is  the  origin  &  P,  Q  &  R  are  repre sented  by  the  complex  numbers Z ,  Z   &  Z   respectively,  show  that  :  Z 2  cos2  =  Z . Z   cos2. 12 3 2 1  3 1 2 . Let  A  z1   ;  B  z2   ;  C  z3   are  three  complex  numbers  denoting  the  vertices  of  an  acute angled  triangle. If  the  origin  ‘O’  is  the  orthocentre  of  the  triangle,  then  prove  that  z1 z2  z1z2  z2 z3  z2 z3  z3 z1  z3 z1 . 1 3 . (a) If    is   an  imaginary  cube   root  of   unity  then  prove   that  : (b) (1      +  2)  (1    2 +  4)  (1    4 +  8).....  to    2n    factors  =  22n. E If        is    a    complex    cube    root    of    unity  ,    find    the    value    of    ; (1  +  )  (1  +  2)  (1  +  4)  (1  +  8).....    to    n    factors. 55

JEE-Mathematics 1 4 . If  the  biquadratic  x4 +  ax3 +  bx2 +  cx  +  d  =  0  (a,  b,  c,  d    R)  has  4  non  real  roots,  two  with  sum  3  +  4i  and the  other  two  with  product  13  +  i.  Find  the  value  of  'b'. 1 5 . If    x =  1+  i 3     ;      y  =  1    i 3     &    z  =  2  ,  then    prove  that    xp +  yp  =  zp    for    every    prime    p  >  3. CONCEPTUAL  SUBJECTIVE  EXERCISE ANSWER  KEY EXERCISE-4(A) 1 . (a) Principal    Arg   z  =    4   ;      z  =  2  cos 4     ;      Arg  z  =  2  k    4     k       I NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 9 9 9     (b) Modulus  =  sec21,  Arg  z  =  2 n  +(2  –  ),    Principal    Arg  z  =  (2  –  ) (c) Principal  value  of    Arg  z  =        &  z  =  3 ,    Arg  z  =  2n   , n  I 22 2 2  Principal  value  of  Arg  z  =  2   &  z  =  3 ,    Arg  z  =  2n  2 , n  I 3K 2 . x = K ,  y =   K   R 3. 2 5. –4 2 8 . (a)    The  region  between  the  concentric  circles  with  centre  at   (0  ,  2)  &   radii  1  &  3    units 11 (b)    region  outside  or  on  the  circle  with  centre  2   +  2i  and  radius  2 (c)    semi    circle    (in  the  1st  &  4th  quadrant)  x²  +  y²  =  1 (d) a ray emanating from the point (3 + 4i) directed away from the origin &  having equation  3 x  y  4  3 3  0 9.  18 1 3 . (b)  one if n is even ;   ²  if n is odd 1 4 . 5 1 56 E

EXERCISE - 04 [B] JEE-Mathematics BRAIN STORMING SUBJECTIVE EXERCISE 1 . (a) Let  z  =  x  +  iy  be  a  complex  number,  where  x  and  y  are  real  numbers.  Let  A  and  B  be  the  sets  defined  by A  =  {z||z|  2}  and  B  =  {z|(1  –  i)z  +  (1  +  i) z     4}.  Find  the  area  of  the  region  A    B. 1 (b) For  all  real  numbers  x,  let  the  mapping  f(x)  =  ,  where  i  =  1 .  If  there  exist  real  numbers    a,  b,  c x i and  d  for  which  f(a),  f(b),  f(c)  and  f(d)  form  a  square  on  the  complex  plane.  Find  the  area  of  the  square. pq r 2 . If    q r p  0     ;    where    p  ,  q  ,  r    are  the  moduli  of  non-zero  complex  numbers    u,  v,  w  respectively,    prove r pq w  w u2 that,    arg  v   =  arg  v  u  . 3 . 1  sin ( n x )  a b b For  x    (0,  /2)  and  sin  x  =  3 ,  if  n0 3n c   then  find  the  value  of  (a  +  b  +  c),  where  a,  b,  c  are positive  integers.  (You  may  use  the  fact  that  sin  x  =  eix  e ix ) 2i 4 . If  z ,  z   are  the  roots  of  the  equation  az2  +  bz  +  c  =  0,  with  a,  b,  c  >  0  ;  2b2  >  4ac  >  b2  ;  z   third  quadrant  ; 12 1 z2    second  quadrant  in  the  argand's  plane  then,  show  that  z1   b2  1 / 2  z2   4ac  a rg  2 cos 1 5 . If  Zr,  r  =  1,  2,  3,.....  2m,  m   N  are  the  roots  of  the  equation  Z2m +  Z2m–1 +  Z2m–2 +.......  +  Z +1  =  0 2m 1 then  prove  that  r1 Zr  1   =  – m 6. If  (1  +  x)n  =  C  +  C x  +  ......+  C xn  (n   N),  prove  that  : 0 1 n 1 2 n 1  2n /2 cos n  1 2 n 1  2n /2 sin n  (a)    C0  +  C4  +  C8  +  ....  =  2 4  (b)    C1  +  C5  +  C9  +  ....  =  2 4  (c)    C   +  C   +  C   +  ....  =  1 2 n 1  2n /2 cos n  (d)    C   +  C   +  C   +  ....  =  1 2 n 1  2n /2 sin n  2 6 10 4  3 7 11 4  2 2 1 2 n  2 cos n  (e)    C0  +  C3  +  C6  +  C9  +  ....  =  3 3  NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 x n  2 7 . Prove    that    : (a)    cos  x  +  nC1  cos  2x  +  nC2  cos  3x  +.....  +  nCn  cos  (n  +  1)  x  =  2n.  cosn 2 .  cos   2  x (b)    sin  x  +  nC   sin  2x  +  nC   sin  3x  +.....  +  nC   sin  (n  +  1)  x  =  2n.  cosn x n  2 .  sin    x 12 n 2 2 8 . The  points  A,  B,  C  depict  the  complex  numbers  z ,  z ,  z   respectively  on  a  complex  plane  &  the  angle  B  &  C  of 123 1 (z2  z3 )2  4(z3  z1 )(z1  z2 ) sin2  the  triangle  ABC  are  each  equal  to (  ) .  Show  that  :  2 2  9 . :  32  10  2q 2q p . Evaluate  p 1 (3p  2)  q 1  sin 11  i cos 11   10. Let  a,  b,  c  be  distinct  complex  numbers  such  that  1 a b  1 b c  1 c a =k.  Find  the  value  of  k.    BRAIN  STORMING  SUBJECTIVE  EXERCISE ANSWER  KEY EXERCISE-4(B) 1 . (a)   –  2 (b)  1/2 3. 41 9 . 48(1  –  i) 1 0 . –     or  – 2 E 57

JEE-Mathematics JEE-[MAIN] : PREVIOUS YEAR QUESTIONS EXERCISE - 05 [A] 1 . The  inequality  |z  –  4|  <  |z  –  2|  represents  the  following  region [AIEEE-2002] (1)  Re(z)  >  0 (2)  Re(z)  <  0 (3)  Re(z)  >  2 (4)  none  of  these 2 . Let  z  and    are  two  non-zero  complex  numbers  such  that  |z|  =  ||  and  arg  z  +  arg    =  ,  then  z  equal to [AIEEE-2002] (1)   (2)  –   (3)   (4)  –   3 . Let  z   and  z   be  two  roots  of  the  equation  z2  +  az  +  b  =  0,  z  being  complex,  Further,  assume  that  the  origin 12 z3,  z1  and  z2  form  an  equilateral  triangle.  then- [AIEEE-2003] (1)  a2  =  b (2)  a2  =  2b (3)  a2  =  3b (4)  a2  =  4b 4 . If  z  and    are  two  non-zero  complex  numbers  such  that  |z|  =  1,  and  Arg(z)  –Arg()  =  /2,  then  z  is  equal  to [AIEEE-2003] (1)  1 (2)  –1 (3)  i (4)  –i 5. If  1 + ix = 1 ,  then [AIEEE-2003]  1 – i  (1)  x  =  4n,  where  n  is  any  positive  integer (2)  x  =  2n,  where  n  is  any  positive  integer (3)  x  =  4n  +  1,  where  n  is  any  positive  integer (4)  x  =  2n  +  1,  where  n  is  any  positive  integer 6 . Let  z,  w  be  complex  numbers  such  that  z + i w = 0   and  arg  zw  =  .  Then  arg  z  equals [AIEEE-2004] (1)  /4 (2)  /2 (3)  3/4 (4)  5/4 (3)  a  circle 7 . If  |z2  –  1|  =  |z|2  +  1,  then  z  lies  on [AIEEE-2004] (1)  the  real  axis (2)  the  imaginary  axis (4)  an  ellipse x y [AIEEE-2004] 8 . If  z  =  x  –  iy  and  z1/3  =  p  +  iq,  then   p + q  is  equal  to- (p2 + q2 ) (1)  1 (2)  –1 (3)  2 (4)  –2 9 . If  z   and  z   are  two  non  zero  complex  numbers  such  that  |z   +  z |=|z |+|z |  then  arg  z –  arg  z   is  equal 12 12 1 2 1  2 to- [AIEEE-2005] (1)  –   (4)  0 (2)  (3)  – 2 2 z [AIEEE-2005] NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 1 0 . If  w = 1 and  |w|=  1  then  z  lies  on (4)  a  straight  line z– i 3 [AIEEE-2007] (1)  a  circle (2)  an  ellipse (3)  a  parabola (4)  0 1 1 . If  |z  +  4|    3,  then  the  maximum  value  of  |z  +  1|  is- [AIEEE-2008] (1)  4 (2)  10 (3)  6 1 1 2 . The  conjugate  of  a  complex  number  is  ,  then  that  complex  number  is- i 1 1 1 1 1 (1)  (2)  (3)  (4)  i 1 i 1 i 1 i 1 13. If  4  2 ,  then  the  maximum  value  of  |Z|  is  equal  to  :- [AIEEE-2009] Z Z (1)  2 (2)  2 + 2 (3)  3 +1 (4)  5 +1 58 E

JEE-Mathematics 1 4 . The  number  of  complex  numbers  z  such  that  |z  –  1|  =  |z  +  1|  =  |z  –  i|  equals  :- [AIEEE-2010] (1)  0 (2)  1 (3)  2 (4)   1 5 . Let  ,    be  real  and  z  be  a  complex  number.  If  z2    +  z+    =  0  has  two  distinct  roots  on  the  line  Re  z  =  1, then it is necessary  that :- [AIEEE-2011] (1)    1 (2)    (1, ) (3)    (0,1) (4)    (1,0) 1 6 . If  (1)  is  a  cube  root  of  unity,  and  (1  + )7  =  A  +  B.  Then  (A,  B)  equals  :- [AIEEE-2011] (1)  (1,  0) (2)  (–1,  1) (3)  (0,  1) (4)  (1,  1) 1 7 . If  z   1  and  z2   is  real,  then  the  point  represented  by  the  complex  number  z  lies  : [AIEEE-2012] z 1 (1)  on  the  imaginary  axis. (2)  either  on  the  real  axis  or  on  a  circle  passing  through  the  origin. (3)  on  a  circle  with  centre  at  the  origin. (4)  either  on  the  real  axis  or  on  a  circle  not  passing  through  the  origin. 18. If  z  is  a  complex  number  of  unit  modulus  and  argument  ,  then  arg 1  z    equals [JEE  (Main)-2013]   z   1  (1)  –  (2)     (3)   (4)    –   2 NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 PREVIOUS  YEARS  QUESTIONS ANSWER  KEY EXERCISE-5  [A] Que. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Ans 4 4 3 4 1 3 2 4 4 4 3 3 4 2 2 Que. 16 17 18 Ans 4 2 3 59 E

JEE-Mathematics JEE-[ADVANCED] : PREVIOUS YEAR QUESTIONS EXERCISE - 05 [B] 1. (a)    If    z ,  z ,  z  are  complex  numbers  such  that   | z 1 || z 2 | | z 3 | 1 1  1  1   then  |z +z   +  z |  is - 1 2 3 z1  z3 1  2 3 z2 (A)    equal  to  1 (B)    less  than  1 (C)    greater  than  3 (D)    equal  to  3 (b)    If  arg  (z)  <  0,  then  arg  (–z)  –  arg  (z)  =                               [JEE  2000  Screening)  1+1M  out  of  35] (A)    (B)  –  (C)      2 (D)    2 2. (a)    The  complex  numbers  z ,  z   and  z   satisfying  z1  z3  1i 3 12 3 z2  z3 2   are  the  vertices  of  a  triangle  which  is  - (A)    of  area  zero (B)  right-angled  isosceles (C)    equilateral (D)  obtuse-angled  isosceles (b)    Let  z   and  z   be  nth  roots  of  unity  which  subtend  a  right  angle  at  the  origin.  Then  n  must  be  of  the  form 12 (A)    4k  +  1 (B)  4k  +  2 (C)    4k  +  3 (D)    4k [JEE  2001  (Screening)  1+1M  out  of  35] 11 1 1 3 .  Then  the  value  of  the  determinant  1 3. (a)    Let      i 1  2 2   is -  [JEE  02  (Screening)  3M] 22 1 2 4 (A)   3 (B)   3(  1) (C)   32 (D)   3(1  ) ( b ) For  all  complex  numbers  z ,  z   satisfying  |z |  =  12  and  |z –3–4i|  =  5  ,  the  minimum  value  of    |z –  z | is 12 1 2 1  2                                                                 [JEE  02  (Screening)  3M] (A)    0 (B)   2 (C)    7 (D)    17 ( c ) Let  a  complex  number  ,     1,  be  a  root  of  the  equation  zp+q –zp –  zq +  1  =0  where  p,q  are  distinct  primes. Show  that  either  1  +   + 2 +  ....+ p -1 =  0  or  1  +    +  2 +  ..  +  q-1 =0,    but  not  both    together.     [JEE  02  (Mains)  5M] 4. If  |  z  |  =  1  and    z  1   (where  z    –1),  then  Re  (w)  equals  –                                  [JEE  03  (Screening)  3M] z  1 1 z1 2  . (D)   | z  1|2 (A)    0 (B)   | z  1|2 (C)   z  1 | z  1|2 5. If  z   and  z   are  two  complex  numbers  such  that  |  z   |  <  1  and  |  z   |  >  1  then  show  that  1  z1 z2 1 12 12 z1  z2 [JEE  03  (mains)  2M  out  of  60)] NODE6\\E\\Data\\2014\\Kota\\JEE-Advanced\\SMP\\Maths\\Unit#11\\Eng\\02.Complex number.p65 1 n   and  arzr 3 6 . r 1 1 Show  that  there  exists  no  complex  number  z  such  that | z | where    |ai|  <  2  for  i  =  1,  2,.......n.                                   [JEE  03  (mains)  2M  out  of  60)] 7 . The  least  positive  value  of  ‘n’  for  which  (1  +  2)n  =    (1  +  4)n,  where    is  a  non  real  cube  root  of  unity  is  - (A)    2 (B)   3 (C)    6 (D)    4 [JEE  04  (screening)  3M] 8 . Find  the  centre  and  radius  formed  by  all  the  points  represented  by  z  =  x  +  i  y  satisfying  the  relation | z  | K (K  1)   where    &    are  constant  complex  numbers,    given  by    1  i2 &    1  i2 | z  | [JEE  04  (Mains)  (2  out  of  60)] 9 . If  a,  b,  c  are  integers  not  all  equal  and    is  cube  root  of  unity  (   1)  then  the  minimum  value  of  |a  +  b  +  c2| is -                                       [JEE 05 (screening) 3M] (A)    0 (B)   1 3 1 (C)   (D)    2 2 60 E


Like this book? You can publish your book online for free in a few minutes!
Create your own flipbook