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Cómo encontrar el valor máximo de $|bc|$

Pregunta:

Dados los números complejos $a,b,c$, $|az^2 + bz +c| \leq 1$ es válido para cualquier número complejo a $z, |z| \leq 1$. Encontrar el máximo valor de $|bc|$

Se dice que este es respuesta es $$|bc|\le \dfrac{3\sqrt{3}}{16}$$

Mi idea: que $z=1$,luego $$|a+b+c|\le 1$$ deje $z=-1$, $$|a-b+c|\le 1$$ deje $z=0$, luego $$|c|\le 1$$

deje $|\theta|=1$,luego tenemos $$|a(z/\theta)^2+b(z/\theta)+c|\le 1\Longrightarrow |az^2+b\theta z+c\theta^2|\le 1$$ y sólo esto no puede resolver este problema,Gracias

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user141614 Puntos 5987

Se puede suponer que la $a,b,c$ son reales y $b,c\ge0$. Para $c$ esto es obvio. Para $b$ usted puede obtener esta sustituyendo $\theta z$$z$, como se escribió en la pregunta. Finalmente, se puede reemplazar el polinomio por $\frac{(az^2+bz+c)+(\bar{a}z^2+bz+c)}2$.

Por el principio del máximo, es suficiente para verificar la condición en el círculo.

En el punto de $e^{it}$ hemos $$ 1 \ge |ae^{2it}+be^{es}+c|^2 = |a+ser^{-}+ce^{-2it}|^2 \\ = \big(a+b\cos t+c\cos 2t\big)^2 + \big(b\sen t+c\sen 2t\big)^2 \\ = \big(a+b\cos t+c\cos 2t\big)^2 + \big(b\sen t-c\sen 2t\big)^2 + 4bc \sen t \sen 2t \\ \ge 4bc \sen t \sen 2t. $$ El máximo de $\sin t \sin 2t$ $\frac{16}{3\sqrt3}$ (a $t=\arcsin\frac{\sqrt2}{\sqrt3}$ donde $\cos t=\frac1{\sqrt3}$, $\sin t=\frac{\sqrt2}{\sqrt3}$, $\cos 2t=-\frac13$ y $\sin 2t=\frac{2\sqrt2}{3}$). Así, en este momento tenemos enlazado $bc\le \frac{3\sqrt3}{16}$.

Por supuesto, esto es sólo un atado...

Para mantener la igualdad en el caso extremo, tenemos que establecer $b=\frac{\sqrt3}{2\sqrt2}$, $c=\frac{3}{4\sqrt2}$, $a=-\frac1{4\sqrt2}$. Entonces $$ |ae^{2it}+be^{es}+c|^2 = |ae^{es}+b+ce^{-}|^2 \\ = \big((a+c)\cos t+b\big)^2 + \big((a-c)\sen t\big)^2 \\ = (a-c)^2+b^2 +2(a+c)b\cos t+4ac\cos^2t \\ = \frac78+\frac{\sqrt3}4\cos t -\frac38\cos^2 t = 1 - \frac38\left(\cos t-\frac1{\sqrt3}\right)^2 \le 1. $$ Por lo tanto, $bc=\frac{3\sqrt3}{16}$ es posible.

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