5. If $\mathrm { w } = \alpha + \mathrm { i } \beta$, where $\beta \neq 0$ and $\mathrm { z } \neq 1$, satisfies the condition that $\left( \frac { \mathrm { w } - \overline { \mathrm { w } } \mathrm { z } } { 1 - \mathrm { z } } \right)$ is purely real, then the set of values of z is
(A) $\{ \mathrm { z } : | \mathrm { z } | = 1 \}$
(B) $\{ \mathrm { z } : \mathrm { z } = \overline { \mathrm { z } } \}$
(C) $\{ z : z \neq 1 \}$
(D) $\{ \mathrm { z } : | \mathrm { z } | = 1 , \mathrm { z } \neq 1 \}$
Sol. (D)
$$\begin{aligned}
& \frac { \mathrm { w } - \overline { \mathrm { w } } \mathrm { z } } { 1 - \mathrm { z } } = \frac { \overline { \mathrm { w } } - \mathrm { w } \overline { \mathrm { z } } } { 1 - \overline { \mathrm { z } } } \\
& \Rightarrow \quad ( \mathrm { z } \overline { \mathrm { z } } - 1 ) ( \overline { \mathrm { w } } - \mathrm { w } ) = 0 \\
& \Rightarrow \quad \mathrm { z } \overline { \mathrm { z } } = 1 \Rightarrow | \mathrm { z } | ^ { 2 } = 1 \Rightarrow | \mathrm { z } | = 1
\end{aligned}$$
- Let $\mathrm { a } , \mathrm { b } , \mathrm { c }$ be the sides of a triangle. No two of them are equal and $\lambda \in \mathrm { R }$. If the roots of the equation $\mathrm { x } ^ { 2 } + 2 ( \mathrm { a } + \mathrm { b } + \mathrm { c } ) \mathrm { x } + 3 \lambda ( a b + b c + c a ) = 0$ are real, then
(A) $\lambda < \frac { 4 } { 3 }$
(B) $\lambda > \frac { 5 } { 3 }$
(C) $\lambda \in \left( \frac { 1 } { 3 } , \frac { 5 } { 3 } \right)$
(D) $\lambda \in \left( \frac { 4 } { 3 } , \frac { 5 } { 3 } \right)$
Sol. (A) $\mathrm { D } \geq 0$ $\Rightarrow \quad 4 ( \mathrm { a } + \mathrm { b } + \mathrm { c } ) ^ { 2 } - 12 \lambda ( \mathrm { ab } + \mathrm { bc } + \mathrm { ca } ) \geq 0$ $\Rightarrow \lambda \leq \frac { \mathrm { a } ^ { 2 } + \mathrm { b } ^ { 2 } + \mathrm { c } ^ { 2 } } { 3 ( \mathrm { ab } + \mathrm { bc } + \mathrm { ca } ) } + \frac { 2 } { 3 }$ Since $| \mathrm { a } - \mathrm { b } | < \mathrm { c } \Rightarrow \mathrm { a } ^ { 2 } + \mathrm { b } ^ { 2 } - 2 \mathrm { ab } < \mathrm { c } ^ { 2 }$
$$\begin{aligned}
& | b - c | < a \Rightarrow b ^ { 2 } + c ^ { 2 } - 2 b c < a ^ { 2 } \\
& | c - a | < b \Rightarrow c ^ { 2 } + a ^ { 2 } - 2 a c < b ^ { 2 }
\end{aligned}$$
From (1), (2) and (3), we get $\frac { a ^ { 2 } + b ^ { 2 } + c ^ { 2 } } { a b + b c + c a } < 2$. Hence $\lambda < \frac { 2 } { 3 } + \frac { 2 } { 3 } \Rightarrow \lambda < \frac { 4 } { 3 }$.