高考数学(理数)一轮复习学案5.5《数系的扩充与复数的引入》(含详解)
展开5.5 数系的扩充与复数的引入
1.虚数单位为i,规定:i2=________,且实数与它进行四则运算时,原有的加法、乘法的________仍然成立.
2.复数的概念
形如:a+bi(a,b∈R)的数叫复数,其中a叫做复数的______,b叫做复数的__________.
(1)当__________时,复数a+bi为实数.
(2)当__________时,复数a+bi为虚数.
(3)当__________且__________时,复数a+bi为纯虚数.
3.复数相等的充要条件
a+bi=c+di(a,b,c,d∈R)⇔ ________,特别地,a+bi=0⇔________________.
4.复数z=a+bi(a,b∈R)与复平面上的点Z(a,b)、平面向量都可建立________的关系(其中O是坐标原点).
5.在复平面内,实轴上的点都表示________;虚轴上的点除________外都表示________.
6.复数的模
向量的模r叫做复数z=a+bi(a,b∈R)的模,记作________或.即==r=________(r≥0,r∈R).
7.共轭复数
一般地,当两个复数的实部相等,虚部互为相反数时,这两个复数叫做互为__________,复数z的共轭复数记作________.
8.数系的扩充
数集扩充的过程是:自然数集(N)→________→________→________→复数集(C).数集的每一次扩充,都使得在原有数集中能实施的运算,在新的数集中仍能进行,并且解决了在原有数集中某种运算不可实施的矛盾.
9.复数的加、减、乘、除的运算法则
设z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R),则
(1)z1±z2=________________.
(2)z1·z2=________________.
(3)=________ ________ (z2≠0).
10.复数加、减法的几何意义
以复数z1,z2分别对应的向量,为邻边作平行四边形OZ1ZZ2,对角线OZ表示的向量就是____________.z1-z2对应的向量是____________.
自查自纠:
1.-1 运算律
2.实部 虚部 ①b=0 ②b≠0 ③a=0 b≠0
3.a=c且b=d a=b=0
4.一一对应
5.实数 原点 纯虚数
6.
7.共轭复数
8.整数集(Z) 有理数集(Q) 实数集(R)
9.(1)(a±c)+(b±d)i (2)(ac-bd)+(ad+bc)i
(3)+i
10.复数z1+z2所对应的向量
()(1+i)(2-i)= ( )
A.-3-i B.-3+i
C.3-i D.3+i
解:(1+i)(2-i)=2-i+2i-i2=3+i.故选D.
()= ( )
A.1+2i B.1-2i C.2+i D.2-i
解:由复数除法的运算法则有:==2-i.故选D.
()在复平面内,复数的共轭复数对应的点位于 ( )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
解:==+i的共轭复数为-i,对应的点为,在第四象限.故选D.
()已知复数z满足(1+i)z=1-7i(i是虚数单位),则|z|=________.
解:z====-3-4i,|z|==5.故填5.
()已知a,b∈R,(a+bi)2=3+4i(i是虚数单位),则a2+b2=________,ab=________.
解:由题意可得a2-b2+2abi=3+4i,则 解得 则a2+b2=5,ab=2.故填5;2.
类型一 复数的概念
下列命题中:
①在复数集中,任意两个数都不能比较大小;
②若z=m+ni(m,n∈C),则当且仅当m=0,n≠0时,z为纯虚数;
③若(z1-z2)2+(z2-z3)2=0,则z1=z2=z3;
④x+yi=1+i⇔x=y=1;
⑤若实数a与ai对应,则实数集与纯虚数集一一对应.
其中正确命题的个数是 ( )
A.0 B.1 C.2 D.3
解:①当两个复数都是实数时,可以比较其大小.
②若m=0,n=i时,则z=0+i2=-1∈R.
③当z1=1,z2=0,z3=i时满足条件,而结论不成立.
④只有当x,y∈R时命题才正确.
⑤若a=0,则0·i=0不是纯虚数.故选A.
点 拨:
正确理解复数的概念,不要想当然地认为字母表示的数(特别是i的系数)一定是实数,也不要随意将实数中的一些结论推广到复数中去.对z=a+bi(a,b∈R),z为纯虚数⇔z为实数⇔b=0.
(1)()设有下面四个命题:
p1:若复数z满足∈R,则z∈R;
p2:若复数z满足z2∈R,则z∈R;
p3:若复数z1,z2满足z1z2∈R,则z1=;
p4:若复数z∈R,则∈R.
其中的真命题为 ( )
A.p1,p3 B.p1,p4
C.p2,p3 D.p2,p4
解:令z=a+bi(a,b∈R),则由==∈R得b=0,所以z∈R,故p1正确;
当z=i时,因为z2=i2=-1∈R,而z=i∉R,故p2不正确;
当z1=z2=i时,满足z1·z2=-1∈R,但z1≠,知p3不正确;
对于p4,因为实数没有虚部,所以它的共轭复数是它本身,也属于实数,故p4正确.故选B.
(2)()已知a∈R,i为虚数单位,若为实数,则a的值为________.
解:===-i为实数,则=0,a=-2.故填-2.
已知A,B是锐角三角形的两内角,则复数(sinA-cosB)+(sinB-cosA)i在复平面内对应的点位于 ( )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
解:因为A,B是锐角三角形的两内角,
所以A+B>,且0<A<,0 所以0<-B<A<,
由正弦函数的单调性知sin<sinA,
即sinA-cosB>0.同理可得,sinB-cosA>0.故选A.
点 拨:
判断复数对应的点在复平面上的位置,只需判断复数的实部和虚部的正负即可,对题目中条件“A,B是锐角三角形的内角”的挖掘是解决此题的关键.
()若复数(1-i)(a+i)在复平面内对应的点在第二象限,则实数a的取值范围是 ( )
A.(-∞,1) B.(-∞,-1)
C.(1,+∞) D.(-1,+∞)
解:z=(1-i)(a+i)=(a+1)+(1-a)i,因为对应的点在第二象限,所以 解得a< -1.故选B.
关于x的方程x2-(2i-1)x+3m-i=0有实根,则实数m的值是.
解:设实根为x0,则x-(2i-1)x0+3m-i=0,
即x+x0+3m-(2x0+1)i=0.
由复数相等的充要条件得
所以m=-(x+x0)=-×=.故填.
点 拨:
复数的分类,复数的相等,复数的模,共轭复数的概念都与复数的实部与虚部有关,所以解答与复数概念有关的问题时,需把所给复数化为代数形式,即a+bi(a,b∈R)的形式,再根据题意求解.
()若复数z满足2z+= 3-2i,其中i为虚数单位,则z= ( )
A.1+2i B.1-2i
C.-1+2i D.-1-2i
解:设z=a+bi(a,b∈R),则2z+=3a+bi=3-2i,故a=1,b=-2,则z=1-2i.故选B.
类型二 复数的运算
(1)()i是虚数单位,复数=________.
解:由复数的运算法则得:===4-i.故填4-i.
(2)i是虚数单位,计算×=________.
解:因为==-(i+1), ==1,
所以原式=-(i+1)×=-.故填 -.
点 拨:
①复数的计算除了掌握基本运算法则外,最好熟记一些常见算式运算的结果,这对提高运算的速度和准确度都有很大的帮助.如:(1+i)2=2i,(1-i)2=-2i,(1+i)·(1-i)=2,i4n=1,i4n+1=i,i4n+2=-1,i4n+3=-i(n∈N)等.②除法的关键是“分母实数化”.
(1)()若复数z=(i是虚数单位)为纯虚数,则实数a的值为( )
A.-2 B.-1 C.1 D.2
解:因为z===是纯虚数,所以a-1=0,即a=1.故选C.
(2)i是虚数单位,+=________.
解:原式=+= +i6=i1 010+i6=i4×252+2+i4+2=-1- 1=-2.故填-2.
类型三 复数的模与共轭复数
(1)()已知复数z的共轭复数是z.若z(2-i)=5,其中i为虚数单位,则的模为________.
解:由z(2-i)=5,得z===2+i,=2-i,||==.故填.
(2)()复数(i为虚数单位)的共轭复数是 ( )
A.1+i B.1-i
C.-1+i D.-1-i
解:因为==1+i,所以共轭复数为1-i.故选B.
点 拨:
复数的模与共轭复数的运算性质要牢记,z= a+bi,则=a-bi,|z|=||=,z=|z|2, =等.
(1)把复数z的共轭复数记作,已知(1+2i)=4+3i,求z及.
解:设z=a+bi(a,b∈R),则=a-bi,由已知得(1+2i)·(a-bi)=(a+2b)+(2a-b)i=4+3i,由复数相等的定义知 解得a=2,b=1,所以z=2+i.所以====+i.
(2)()在复平面内,复数z所对应的点A的坐标为(3,4),则= ( )
A.-i B.+i
C.-i D.+i
解:复数z所对应的点A的坐标为(3,4),则 z=3+4i,|z|==5,====-i.故选C.
1.处理与复数概念有关的问题,首先找准复数的实部与虚部,若复数为非标准的代数形式,应通过代数运算将其化为标准的代数形式,然后根据定义解题,复数问题实数化是解决复数问题最基本的思想方法.
2.复数概念中应注意的几点
(1)对于复数m+ni,如果m,n∈C(或没有明确界定m,n∈R),则不可想当然地判定m,n∈R.
(2)易误认为y轴上的点与纯虚数一一对应(注意原点除外).
(3)对于a+bi(a,b∈R)为纯虚数的充要条件,只注意了a=0而漏掉了b≠0.
3.复数的几何意义
(1) (其中a,b∈R).
(2)|z|表示复数z对应的点与原点的距离.
(3)|z1-z2|表示两点的距离,即表示复数z1与z2对应的点的距离.
4.复数代数形式的加减乘除运算的法则是进行复数运算的理论依据,加减运算类似于多项式的合并同类项,乘法法则类似于多项式乘法法则,除法运算则先将除式写成分式的形式,再将分母实数化.
5.复数的代数运算多用于次数较低的运算,但应用i、ω的性质可简化运算.注意下面结论的灵活运用:①(1±i)2=±2i;②=i,=-i; ③ω2+ω+1=0,ω3=1,其中ω=-±i; ④in+in+1+in+2+in+3=0(n∈N)等.
6.在进行复数的运算时,不能把实数集的运算法则和性质照搬到复数集中来,如下面的结论,当z∈C时,不是总成立的:①(zm)n=zmn(m,n为分数);②若zm=zn,则m=n(z≠1);③若z+z=0,则z1=z2=0.
1.()= ( )
A.--i B.-+i
C.--i D.-+i
解:===-+i.故选D.
2.() 设z=+2i,则|z|=
( )
A.0 B. C.1 D.
解:因为z=+2i=+ 2i=+2i=i,所以|z|=1.故选C.
3.()已知a∈R,i是虚数单位,若z=a+i,z·=4,则a的值为 ( )
A.1或-1 B.或- C.- D.
解:由z=a+i,z·=4得a2+3=4,所以a=±1.故选A.
4.设a,b∈R,i是虚数单位,则“ab=0”是“复数a+为纯虚数”的 ( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充分必要条件
D.既不充分也不必要条件
解:ab=0⇔a=0或b=0⇒复数a+为纯虚数或实数,充分性不成立;反之,若a+为纯虚数,则必有a=0且b≠0,所以ab=0.故选B.
5.()已知z=(m+3)+(m-1)i在复平面内对应的点在第四象限,则实数m的取值范围是 ( )
A.(-3,1) B.(-1,3)
C.(1,+∞) D.(-∞,-3)
解:复数z在复平面内对应的点在第四象限应满足 解得-3<m<1.故选A.
6.设z1,z2是复数,则下列命题中的假命题是 ( )
A.若|z1-z2|=0,则1=2
B.若z1=2,则1=z2
C.若|z1|=|z2|,则z1·1=z2·2
D.若|z1|=|z2|,则z=z
解:对于选项A,若|z1-z2|=0,则z1=z2,故1=2,正确;对于选项B,若z1=2,则1=2=z2,正确;对于选项C,z1·1=|z1|2,z2·2=|z2|2,若|z1|=|z2|,则z1·1=z2·2,正确;对于选项D,如令z1=1+i,z2=1-i,满足|z1|=|z2|,而z=2i,z=-2i,故不正确.故选D.
7.()已知复数z=(1+i)(1+2i),其中i是虚数单位,则z的模是________.
解:|z|=|(1+i)(1+2i)|=|1+i||1+2i|=× =.故填.
8.已知复数z=x+yi(i是虚数单位,x,y∈R),且|z-2|=,则的最大值为________.
解:因为|z-2|==,
所以(x-2)2+y2=3.
由图可知==.故填.
9.设存在复数z同时满足下列条件:
(1)复数z在复平面内对应的点位于第二象限;
(2)z·+2iz=8+ai(a∈R).
试求a的取值范围.
解:设z=x+yi(x,y∈R),由(1)得x<0,y>0,
由(2)得(x+yi)(x-yi)+2i(x+yi)=8+ai,
即x2+y2-2y+2xi=8+ai.
由复数相等的定义得
由①得x2+(y-1)2=9,因为x<0,y>0,
所以-3≤x<0,所以-6≤a<0.
10.设复数z=lg(m2-2m-2)+(m2+3m+2)i(i是虚数单位),试求实数m取何值时:
(1)z是纯虚数;
(2)z是实数;
(3)z对应的点位于复平面的第二象限.
解:(1)由题意可得 解得m=3.
(2)由题意可得 解得m=-1或m=-2.
(3)由题意可得 即 解得-1
(1)当方程有实根时,求点(x,y)的轨迹方程;
(2)求方程的实根的取值范围.
解:(1)设实根为m,则
m2+(2+i)m+2xy+(x-y)i=0,
即(m2+2m+2xy)+(m+x-y)i=0.
根据复数相等的充要条件得
由②得m=y-x,代入①得
(y-x)2+2(y-x)+2xy=0,
即(x-1)2+(y+1)2=2.
故点(x,y)的轨迹方程为(x-1)2+(y+1)2=2.
(2)由(1)知点(x,y)的轨迹是一个圆,圆心为(1,-1),半径r=.
设方程的实根为m,则直线m+x-y=0与圆(x-1)2+(y+1)2=2有公共点,
所以≤,即|m+2|≤2,即 -4≤m≤0.
故方程的实根的取值范围是[-4,0].
对任意复数ω1,ω2,定义ω1*ω2=ω12,其中2是ω2的共轭复数,对任意复数z1,z2,z3有如下四个命题:
①(z1+z2)*z3=(z1*z3)+(z2*z3);
②z1*(z2+z3)=(z1*z2)+(z1*z3);
③(z1*z2)*z3=z1*(z2*z3);
④z1*z2=z2*z1;
则真命题的个数是 ( )
A.1 B.2 C.3 D.4
解:由于ω1*ω2=ω12,对于①,(z1+z2)*z3=(z1+z2)·3=z13+z23=(z1*z3)+(z2*z3),显然成立;
对于②,z1*(z2+z3)=z1()=z1(2+3)=z12+z13=(z1*z2)+(z1*z3),显然成立;
对于③,(z1*z2)*z3=(z12)3=z123,而z1*(z2*z3)=z1*(z23)=z12z3,显然不成立;
对于④,由于z1*z2=z12,而z2*z1=z21,显然不成立.故选B.
5.5 数系的扩充与复数的引入
1.虚数单位为i,规定:i2=________,且实数与它进行四则运算时,原有的加法、乘法的________仍然成立.
2.复数的概念
形如:a+bi(a,b∈R)的数叫复数,其中a叫做复数的______,b叫做复数的__________.
(1)当__________时,复数a+bi为实数.
(2)当__________时,复数a+bi为虚数.
(3)当__________且__________时,复数a+bi为纯虚数.
3.复数相等的充要条件
a+bi=c+di(a,b,c,d∈R)⇔ ________,特别地,a+bi=0⇔________________.
4.复数z=a+bi(a,b∈R)与复平面上的点Z(a,b)、平面向量都可建立________的关系(其中O是坐标原点).
5.在复平面内,实轴上的点都表示________;虚轴上的点除________外都表示________.
6.复数的模
向量的模r叫做复数z=a+bi(a,b∈R)的模,记作________或.即==r=________(r≥0,r∈R).
7.共轭复数
一般地,当两个复数的实部相等,虚部互为相反数时,这两个复数叫做互为__________,复数z的共轭复数记作________.
8.数系的扩充
数集扩充的过程是:自然数集(N)→________→________→________→复数集(C).数集的每一次扩充,都使得在原有数集中能实施的运算,在新的数集中仍能进行,并且解决了在原有数集中某种运算不可实施的矛盾.
9.复数的加、减、乘、除的运算法则
设z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R),则
(1)z1±z2=________________.
(2)z1·z2=________________.
(3)=________ ________ (z2≠0).
10.复数加、减法的几何意义
以复数z1,z2分别对应的向量,为邻边作平行四边形OZ1ZZ2,对角线OZ表示的向量就是____________.z1-z2对应的向量是____________.
自查自纠:
1.-1 运算律
2.实部 虚部 ①b=0 ②b≠0 ③a=0 b≠0
3.a=c且b=d a=b=0
4.一一对应
5.实数 原点 纯虚数
6.
7.共轭复数
8.整数集(Z) 有理数集(Q) 实数集(R)
9.(1)(a±c)+(b±d)i (2)(ac-bd)+(ad+bc)i
(3)+i
10.复数z1+z2所对应的向量
()(1+i)(2-i)= ( )
A.-3-i B.-3+i
C.3-i D.3+i
解:(1+i)(2-i)=2-i+2i-i2=3+i.故选D.
()= ( )
A.1+2i B.1-2i C.2+i D.2-i
解:由复数除法的运算法则有:==2-i.故选D.
()在复平面内,复数的共轭复数对应的点位于 ( )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
解:==+i的共轭复数为-i,对应的点为,在第四象限.故选D.
()已知复数z满足(1+i)z=1-7i(i是虚数单位),则|z|=________.
解:z====-3-4i,|z|==5.故填5.
()已知a,b∈R,(a+bi)2=3+4i(i是虚数单位),则a2+b2=________,ab=________.
解:由题意可得a2-b2+2abi=3+4i,则 解得 则a2+b2=5,ab=2.故填5;2.
类型一 复数的概念
下列命题中:
①在复数集中,任意两个数都不能比较大小;
②若z=m+ni(m,n∈C),则当且仅当m=0,n≠0时,z为纯虚数;
③若(z1-z2)2+(z2-z3)2=0,则z1=z2=z3;
④x+yi=1+i⇔x=y=1;
⑤若实数a与ai对应,则实数集与纯虚数集一一对应.
其中正确命题的个数是 ( )
A.0 B.1 C.2 D.3
解:①当两个复数都是实数时,可以比较其大小.
②若m=0,n=i时,则z=0+i2=-1∈R.
③当z1=1,z2=0,z3=i时满足条件,而结论不成立.
④只有当x,y∈R时命题才正确.
⑤若a=0,则0·i=0不是纯虚数.故选A.
点 拨:
正确理解复数的概念,不要想当然地认为字母表示的数(特别是i的系数)一定是实数,也不要随意将实数中的一些结论推广到复数中去.对z=a+bi(a,b∈R),z为纯虚数⇔z为实数⇔b=0.
(1)()设有下面四个命题:
p1:若复数z满足∈R,则z∈R;
p2:若复数z满足z2∈R,则z∈R;
p3:若复数z1,z2满足z1z2∈R,则z1=;
p4:若复数z∈R,则∈R.
其中的真命题为 ( )
A.p1,p3 B.p1,p4
C.p2,p3 D.p2,p4
解:令z=a+bi(a,b∈R),则由==∈R得b=0,所以z∈R,故p1正确;
当z=i时,因为z2=i2=-1∈R,而z=i∉R,故p2不正确;
当z1=z2=i时,满足z1·z2=-1∈R,但z1≠,知p3不正确;
对于p4,因为实数没有虚部,所以它的共轭复数是它本身,也属于实数,故p4正确.故选B.
(2)()已知a∈R,i为虚数单位,若为实数,则a的值为________.
解:===-i为实数,则=0,a=-2.故填-2.
已知A,B是锐角三角形的两内角,则复数(sinA-cosB)+(sinB-cosA)i在复平面内对应的点位于 ( )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
解:因为A,B是锐角三角形的两内角,
所以A+B>,且0<A<,0 所以0<-B<A<,
由正弦函数的单调性知sin<sinA,
即sinA-cosB>0.同理可得,sinB-cosA>0.故选A.
点 拨:
判断复数对应的点在复平面上的位置,只需判断复数的实部和虚部的正负即可,对题目中条件“A,B是锐角三角形的内角”的挖掘是解决此题的关键.
()若复数(1-i)(a+i)在复平面内对应的点在第二象限,则实数a的取值范围是 ( )
A.(-∞,1) B.(-∞,-1)
C.(1,+∞) D.(-1,+∞)
解:z=(1-i)(a+i)=(a+1)+(1-a)i,因为对应的点在第二象限,所以 解得a< -1.故选B.
关于x的方程x2-(2i-1)x+3m-i=0有实根,则实数m的值是.
解:设实根为x0,则x-(2i-1)x0+3m-i=0,
即x+x0+3m-(2x0+1)i=0.
由复数相等的充要条件得
所以m=-(x+x0)=-×=.故填.
点 拨:
复数的分类,复数的相等,复数的模,共轭复数的概念都与复数的实部与虚部有关,所以解答与复数概念有关的问题时,需把所给复数化为代数形式,即a+bi(a,b∈R)的形式,再根据题意求解.
()若复数z满足2z+= 3-2i,其中i为虚数单位,则z= ( )
A.1+2i B.1-2i
C.-1+2i D.-1-2i
解:设z=a+bi(a,b∈R),则2z+=3a+bi=3-2i,故a=1,b=-2,则z=1-2i.故选B.
类型二 复数的运算
(1)()i是虚数单位,复数=________.
解:由复数的运算法则得:===4-i.故填4-i.
(2)i是虚数单位,计算×=________.
解:因为==-(i+1), ==1,
所以原式=-(i+1)×=-.故填 -.
点 拨:
①复数的计算除了掌握基本运算法则外,最好熟记一些常见算式运算的结果,这对提高运算的速度和准确度都有很大的帮助.如:(1+i)2=2i,(1-i)2=-2i,(1+i)·(1-i)=2,i4n=1,i4n+1=i,i4n+2=-1,i4n+3=-i(n∈N)等.②除法的关键是“分母实数化”.
(1)()若复数z=(i是虚数单位)为纯虚数,则实数a的值为( )
A.-2 B.-1 C.1 D.2
解:因为z===是纯虚数,所以a-1=0,即a=1.故选C.
(2)i是虚数单位,+=________.
解:原式=+= +i6=i1 010+i6=i4×252+2+i4+2=-1- 1=-2.故填-2.
类型三 复数的模与共轭复数
(1)()已知复数z的共轭复数是z.若z(2-i)=5,其中i为虚数单位,则的模为________.
解:由z(2-i)=5,得z===2+i,=2-i,||==.故填.
(2)()复数(i为虚数单位)的共轭复数是 ( )
A.1+i B.1-i
C.-1+i D.-1-i
解:因为==1+i,所以共轭复数为1-i.故选B.
点 拨:
复数的模与共轭复数的运算性质要牢记,z= a+bi,则=a-bi,|z|=||=,z=|z|2, =等.
(1)把复数z的共轭复数记作,已知(1+2i)=4+3i,求z及.
解:设z=a+bi(a,b∈R),则=a-bi,由已知得(1+2i)·(a-bi)=(a+2b)+(2a-b)i=4+3i,由复数相等的定义知 解得a=2,b=1,所以z=2+i.所以====+i.
(2)()在复平面内,复数z所对应的点A的坐标为(3,4),则= ( )
A.-i B.+i
C.-i D.+i
解:复数z所对应的点A的坐标为(3,4),则 z=3+4i,|z|==5,====-i.故选C.
1.处理与复数概念有关的问题,首先找准复数的实部与虚部,若复数为非标准的代数形式,应通过代数运算将其化为标准的代数形式,然后根据定义解题,复数问题实数化是解决复数问题最基本的思想方法.
2.复数概念中应注意的几点
(1)对于复数m+ni,如果m,n∈C(或没有明确界定m,n∈R),则不可想当然地判定m,n∈R.
(2)易误认为y轴上的点与纯虚数一一对应(注意原点除外).
(3)对于a+bi(a,b∈R)为纯虚数的充要条件,只注意了a=0而漏掉了b≠0.
3.复数的几何意义
(1) (其中a,b∈R).
(2)|z|表示复数z对应的点与原点的距离.
(3)|z1-z2|表示两点的距离,即表示复数z1与z2对应的点的距离.
4.复数代数形式的加减乘除运算的法则是进行复数运算的理论依据,加减运算类似于多项式的合并同类项,乘法法则类似于多项式乘法法则,除法运算则先将除式写成分式的形式,再将分母实数化.
5.复数的代数运算多用于次数较低的运算,但应用i、ω的性质可简化运算.注意下面结论的灵活运用:①(1±i)2=±2i;②=i,=-i; ③ω2+ω+1=0,ω3=1,其中ω=-±i; ④in+in+1+in+2+in+3=0(n∈N)等.
6.在进行复数的运算时,不能把实数集的运算法则和性质照搬到复数集中来,如下面的结论,当z∈C时,不是总成立的:①(zm)n=zmn(m,n为分数);②若zm=zn,则m=n(z≠1);③若z+z=0,则z1=z2=0.
1.()= ( )
A.--i B.-+i
C.--i D.-+i
解:===-+i.故选D.
2.() 设z=+2i,则|z|=
( )
A.0 B. C.1 D.
解:因为z=+2i=+ 2i=+2i=i,所以|z|=1.故选C.
3.()已知a∈R,i是虚数单位,若z=a+i,z·=4,则a的值为 ( )
A.1或-1 B.或- C.- D.
解:由z=a+i,z·=4得a2+3=4,所以a=±1.故选A.
4.设a,b∈R,i是虚数单位,则“ab=0”是“复数a+为纯虚数”的 ( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充分必要条件
D.既不充分也不必要条件
解:ab=0⇔a=0或b=0⇒复数a+为纯虚数或实数,充分性不成立;反之,若a+为纯虚数,则必有a=0且b≠0,所以ab=0.故选B.
5.()已知z=(m+3)+(m-1)i在复平面内对应的点在第四象限,则实数m的取值范围是 ( )
A.(-3,1) B.(-1,3)
C.(1,+∞) D.(-∞,-3)
解:复数z在复平面内对应的点在第四象限应满足 解得-3<m<1.故选A.
6.设z1,z2是复数,则下列命题中的假命题是 ( )
A.若|z1-z2|=0,则1=2
B.若z1=2,则1=z2
C.若|z1|=|z2|,则z1·1=z2·2
D.若|z1|=|z2|,则z=z
解:对于选项A,若|z1-z2|=0,则z1=z2,故1=2,正确;对于选项B,若z1=2,则1=2=z2,正确;对于选项C,z1·1=|z1|2,z2·2=|z2|2,若|z1|=|z2|,则z1·1=z2·2,正确;对于选项D,如令z1=1+i,z2=1-i,满足|z1|=|z2|,而z=2i,z=-2i,故不正确.故选D.
7.()已知复数z=(1+i)(1+2i),其中i是虚数单位,则z的模是________.
解:|z|=|(1+i)(1+2i)|=|1+i||1+2i|=× =.故填.
8.已知复数z=x+yi(i是虚数单位,x,y∈R),且|z-2|=,则的最大值为________.
解:因为|z-2|==,
所以(x-2)2+y2=3.
由图可知==.故填.
9.设存在复数z同时满足下列条件:
(1)复数z在复平面内对应的点位于第二象限;
(2)z·+2iz=8+ai(a∈R).
试求a的取值范围.
解:设z=x+yi(x,y∈R),由(1)得x<0,y>0,
由(2)得(x+yi)(x-yi)+2i(x+yi)=8+ai,
即x2+y2-2y+2xi=8+ai.
由复数相等的定义得
由①得x2+(y-1)2=9,因为x<0,y>0,
所以-3≤x<0,所以-6≤a<0.
10.设复数z=lg(m2-2m-2)+(m2+3m+2)i(i是虚数单位),试求实数m取何值时:
(1)z是纯虚数;
(2)z是实数;
(3)z对应的点位于复平面的第二象限.
解:(1)由题意可得 解得m=3.
(2)由题意可得 解得m=-1或m=-2.
(3)由题意可得 即 解得-1
(1)当方程有实根时,求点(x,y)的轨迹方程;
(2)求方程的实根的取值范围.
解:(1)设实根为m,则
m2+(2+i)m+2xy+(x-y)i=0,
即(m2+2m+2xy)+(m+x-y)i=0.
根据复数相等的充要条件得
由②得m=y-x,代入①得
(y-x)2+2(y-x)+2xy=0,
即(x-1)2+(y+1)2=2.
故点(x,y)的轨迹方程为(x-1)2+(y+1)2=2.
(2)由(1)知点(x,y)的轨迹是一个圆,圆心为(1,-1),半径r=.
设方程的实根为m,则直线m+x-y=0与圆(x-1)2+(y+1)2=2有公共点,
所以≤,即|m+2|≤2,即 -4≤m≤0.
故方程的实根的取值范围是[-4,0].
对任意复数ω1,ω2,定义ω1*ω2=ω12,其中2是ω2的共轭复数,对任意复数z1,z2,z3有如下四个命题:
①(z1+z2)*z3=(z1*z3)+(z2*z3);
②z1*(z2+z3)=(z1*z2)+(z1*z3);
③(z1*z2)*z3=z1*(z2*z3);
④z1*z2=z2*z1;
则真命题的个数是 ( )
A.1 B.2 C.3 D.4
解:由于ω1*ω2=ω12,对于①,(z1+z2)*z3=(z1+z2)·3=z13+z23=(z1*z3)+(z2*z3),显然成立;
对于②,z1*(z2+z3)=z1()=z1(2+3)=z12+z13=(z1*z2)+(z1*z3),显然成立;
对于③,(z1*z2)*z3=(z12)3=z123,而z1*(z2*z3)=z1*(z23)=z12z3,显然不成立;
对于④,由于z1*z2=z12,而z2*z1=z21,显然不成立.故选B.
5.5 数系的扩充与复数的引入
1.虚数单位为i,规定:i2=________,且实数与它进行四则运算时,原有的加法、乘法的________仍然成立.
2.复数的概念
形如:a+bi(a,b∈R)的数叫复数,其中a叫做复数的______,b叫做复数的__________.
(1)当__________时,复数a+bi为实数.
(2)当__________时,复数a+bi为虚数.
(3)当__________且__________时,复数a+bi为纯虚数.
3.复数相等的充要条件
a+bi=c+di(a,b,c,d∈R)⇔ ________,特别地,a+bi=0⇔________________.
4.复数z=a+bi(a,b∈R)与复平面上的点Z(a,b)、平面向量都可建立________的关系(其中O是坐标原点).
5.在复平面内,实轴上的点都表示________;虚轴上的点除________外都表示________.
6.复数的模
向量的模r叫做复数z=a+bi(a,b∈R)的模,记作________或.即==r=________(r≥0,r∈R).
7.共轭复数
一般地,当两个复数的实部相等,虚部互为相反数时,这两个复数叫做互为__________,复数z的共轭复数记作________.
8.数系的扩充
数集扩充的过程是:自然数集(N)→________→________→________→复数集(C).数集的每一次扩充,都使得在原有数集中能实施的运算,在新的数集中仍能进行,并且解决了在原有数集中某种运算不可实施的矛盾.
9.复数的加、减、乘、除的运算法则
设z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R),则
(1)z1±z2=________________.
(2)z1·z2=________________.
(3)=________ ________ (z2≠0).
10.复数加、减法的几何意义
以复数z1,z2分别对应的向量,为邻边作平行四边形OZ1ZZ2,对角线OZ表示的向量就是____________.z1-z2对应的向量是____________.
自查自纠:
1.-1 运算律
2.实部 虚部 ①b=0 ②b≠0 ③a=0 b≠0
3.a=c且b=d a=b=0
4.一一对应
5.实数 原点 纯虚数
6.
7.共轭复数
8.整数集(Z) 有理数集(Q) 实数集(R)
9.(1)(a±c)+(b±d)i (2)(ac-bd)+(ad+bc)i
(3)+i
10.复数z1+z2所对应的向量
()(1+i)(2-i)= ( )
A.-3-i B.-3+i
C.3-i D.3+i
解:(1+i)(2-i)=2-i+2i-i2=3+i.故选D.
()= ( )
A.1+2i B.1-2i C.2+i D.2-i
解:由复数除法的运算法则有:==2-i.故选D.
()在复平面内,复数的共轭复数对应的点位于 ( )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
解:==+i的共轭复数为-i,对应的点为,在第四象限.故选D.
()已知复数z满足(1+i)z=1-7i(i是虚数单位),则|z|=________.
解:z====-3-4i,|z|==5.故填5.
()已知a,b∈R,(a+bi)2=3+4i(i是虚数单位),则a2+b2=________,ab=________.
解:由题意可得a2-b2+2abi=3+4i,则 解得 则a2+b2=5,ab=2.故填5;2.
类型一 复数的概念
下列命题中:
①在复数集中,任意两个数都不能比较大小;
②若z=m+ni(m,n∈C),则当且仅当m=0,n≠0时,z为纯虚数;
③若(z1-z2)2+(z2-z3)2=0,则z1=z2=z3;
④x+yi=1+i⇔x=y=1;
⑤若实数a与ai对应,则实数集与纯虚数集一一对应.
其中正确命题的个数是 ( )
A.0 B.1 C.2 D.3
解:①当两个复数都是实数时,可以比较其大小.
②若m=0,n=i时,则z=0+i2=-1∈R.
③当z1=1,z2=0,z3=i时满足条件,而结论不成立.
④只有当x,y∈R时命题才正确.
⑤若a=0,则0·i=0不是纯虚数.故选A.
点 拨:
正确理解复数的概念,不要想当然地认为字母表示的数(特别是i的系数)一定是实数,也不要随意将实数中的一些结论推广到复数中去.对z=a+bi(a,b∈R),z为纯虚数⇔z为实数⇔b=0.
(1)()设有下面四个命题:
p1:若复数z满足∈R,则z∈R;
p2:若复数z满足z2∈R,则z∈R;
p3:若复数z1,z2满足z1z2∈R,则z1=;
p4:若复数z∈R,则∈R.
其中的真命题为 ( )
A.p1,p3 B.p1,p4
C.p2,p3 D.p2,p4
解:令z=a+bi(a,b∈R),则由==∈R得b=0,所以z∈R,故p1正确;
当z=i时,因为z2=i2=-1∈R,而z=i∉R,故p2不正确;
当z1=z2=i时,满足z1·z2=-1∈R,但z1≠,知p3不正确;
对于p4,因为实数没有虚部,所以它的共轭复数是它本身,也属于实数,故p4正确.故选B.
(2)()已知a∈R,i为虚数单位,若为实数,则a的值为________.
解:===-i为实数,则=0,a=-2.故填-2.
已知A,B是锐角三角形的两内角,则复数(sinA-cosB)+(sinB-cosA)i在复平面内对应的点位于 ( )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
解:因为A,B是锐角三角形的两内角,
所以A+B>,且0<A<,0 所以0<-B<A<,
由正弦函数的单调性知sin<sinA,
即sinA-cosB>0.同理可得,sinB-cosA>0.故选A.
点 拨:
判断复数对应的点在复平面上的位置,只需判断复数的实部和虚部的正负即可,对题目中条件“A,B是锐角三角形的内角”的挖掘是解决此题的关键.
()若复数(1-i)(a+i)在复平面内对应的点在第二象限,则实数a的取值范围是 ( )
A.(-∞,1) B.(-∞,-1)
C.(1,+∞) D.(-1,+∞)
解:z=(1-i)(a+i)=(a+1)+(1-a)i,因为对应的点在第二象限,所以 解得a< -1.故选B.
关于x的方程x2-(2i-1)x+3m-i=0有实根,则实数m的值是.
解:设实根为x0,则x-(2i-1)x0+3m-i=0,
即x+x0+3m-(2x0+1)i=0.
由复数相等的充要条件得
所以m=-(x+x0)=-×=.故填.
点 拨:
复数的分类,复数的相等,复数的模,共轭复数的概念都与复数的实部与虚部有关,所以解答与复数概念有关的问题时,需把所给复数化为代数形式,即a+bi(a,b∈R)的形式,再根据题意求解.
()若复数z满足2z+= 3-2i,其中i为虚数单位,则z= ( )
A.1+2i B.1-2i
C.-1+2i D.-1-2i
解:设z=a+bi(a,b∈R),则2z+=3a+bi=3-2i,故a=1,b=-2,则z=1-2i.故选B.
类型二 复数的运算
(1)()i是虚数单位,复数=________.
解:由复数的运算法则得:===4-i.故填4-i.
(2)i是虚数单位,计算×=________.
解:因为==-(i+1), ==1,
所以原式=-(i+1)×=-.故填 -.
点 拨:
①复数的计算除了掌握基本运算法则外,最好熟记一些常见算式运算的结果,这对提高运算的速度和准确度都有很大的帮助.如:(1+i)2=2i,(1-i)2=-2i,(1+i)·(1-i)=2,i4n=1,i4n+1=i,i4n+2=-1,i4n+3=-i(n∈N)等.②除法的关键是“分母实数化”.
(1)()若复数z=(i是虚数单位)为纯虚数,则实数a的值为( )
A.-2 B.-1 C.1 D.2
解:因为z===是纯虚数,所以a-1=0,即a=1.故选C.
(2)i是虚数单位,+=________.
解:原式=+= +i6=i1 010+i6=i4×252+2+i4+2=-1- 1=-2.故填-2.
类型三 复数的模与共轭复数
(1)()已知复数z的共轭复数是z.若z(2-i)=5,其中i为虚数单位,则的模为________.
解:由z(2-i)=5,得z===2+i,=2-i,||==.故填.
(2)()复数(i为虚数单位)的共轭复数是 ( )
A.1+i B.1-i
C.-1+i D.-1-i
解:因为==1+i,所以共轭复数为1-i.故选B.
点 拨:
复数的模与共轭复数的运算性质要牢记,z= a+bi,则=a-bi,|z|=||=,z=|z|2, =等.
(1)把复数z的共轭复数记作,已知(1+2i)=4+3i,求z及.
解:设z=a+bi(a,b∈R),则=a-bi,由已知得(1+2i)·(a-bi)=(a+2b)+(2a-b)i=4+3i,由复数相等的定义知 解得a=2,b=1,所以z=2+i.所以====+i.
(2)()在复平面内,复数z所对应的点A的坐标为(3,4),则= ( )
A.-i B.+i
C.-i D.+i
解:复数z所对应的点A的坐标为(3,4),则 z=3+4i,|z|==5,====-i.故选C.
1.处理与复数概念有关的问题,首先找准复数的实部与虚部,若复数为非标准的代数形式,应通过代数运算将其化为标准的代数形式,然后根据定义解题,复数问题实数化是解决复数问题最基本的思想方法.
2.复数概念中应注意的几点
(1)对于复数m+ni,如果m,n∈C(或没有明确界定m,n∈R),则不可想当然地判定m,n∈R.
(2)易误认为y轴上的点与纯虚数一一对应(注意原点除外).
(3)对于a+bi(a,b∈R)为纯虚数的充要条件,只注意了a=0而漏掉了b≠0.
3.复数的几何意义
(1) (其中a,b∈R).
(2)|z|表示复数z对应的点与原点的距离.
(3)|z1-z2|表示两点的距离,即表示复数z1与z2对应的点的距离.
4.复数代数形式的加减乘除运算的法则是进行复数运算的理论依据,加减运算类似于多项式的合并同类项,乘法法则类似于多项式乘法法则,除法运算则先将除式写成分式的形式,再将分母实数化.
5.复数的代数运算多用于次数较低的运算,但应用i、ω的性质可简化运算.注意下面结论的灵活运用:①(1±i)2=±2i;②=i,=-i; ③ω2+ω+1=0,ω3=1,其中ω=-±i; ④in+in+1+in+2+in+3=0(n∈N)等.
6.在进行复数的运算时,不能把实数集的运算法则和性质照搬到复数集中来,如下面的结论,当z∈C时,不是总成立的:①(zm)n=zmn(m,n为分数);②若zm=zn,则m=n(z≠1);③若z+z=0,则z1=z2=0.
1.()= ( )
A.--i B.-+i
C.--i D.-+i
解:===-+i.故选D.
2.() 设z=+2i,则|z|=
( )
A.0 B. C.1 D.
解:因为z=+2i=+ 2i=+2i=i,所以|z|=1.故选C.
3.()已知a∈R,i是虚数单位,若z=a+i,z·=4,则a的值为 ( )
A.1或-1 B.或- C.- D.
解:由z=a+i,z·=4得a2+3=4,所以a=±1.故选A.
4.设a,b∈R,i是虚数单位,则“ab=0”是“复数a+为纯虚数”的 ( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充分必要条件
D.既不充分也不必要条件
解:ab=0⇔a=0或b=0⇒复数a+为纯虚数或实数,充分性不成立;反之,若a+为纯虚数,则必有a=0且b≠0,所以ab=0.故选B.
5.()已知z=(m+3)+(m-1)i在复平面内对应的点在第四象限,则实数m的取值范围是 ( )
A.(-3,1) B.(-1,3)
C.(1,+∞) D.(-∞,-3)
解:复数z在复平面内对应的点在第四象限应满足 解得-3<m<1.故选A.
6.设z1,z2是复数,则下列命题中的假命题是 ( )
A.若|z1-z2|=0,则1=2
B.若z1=2,则1=z2
C.若|z1|=|z2|,则z1·1=z2·2
D.若|z1|=|z2|,则z=z
解:对于选项A,若|z1-z2|=0,则z1=z2,故1=2,正确;对于选项B,若z1=2,则1=2=z2,正确;对于选项C,z1·1=|z1|2,z2·2=|z2|2,若|z1|=|z2|,则z1·1=z2·2,正确;对于选项D,如令z1=1+i,z2=1-i,满足|z1|=|z2|,而z=2i,z=-2i,故不正确.故选D.
7.()已知复数z=(1+i)(1+2i),其中i是虚数单位,则z的模是________.
解:|z|=|(1+i)(1+2i)|=|1+i||1+2i|=× =.故填.
8.已知复数z=x+yi(i是虚数单位,x,y∈R),且|z-2|=,则的最大值为________.
解:因为|z-2|==,
所以(x-2)2+y2=3.
由图可知==.故填.
9.设存在复数z同时满足下列条件:
(1)复数z在复平面内对应的点位于第二象限;
(2)z·+2iz=8+ai(a∈R).
试求a的取值范围.
解:设z=x+yi(x,y∈R),由(1)得x<0,y>0,
由(2)得(x+yi)(x-yi)+2i(x+yi)=8+ai,
即x2+y2-2y+2xi=8+ai.
由复数相等的定义得
由①得x2+(y-1)2=9,因为x<0,y>0,
所以-3≤x<0,所以-6≤a<0.
10.设复数z=lg(m2-2m-2)+(m2+3m+2)i(i是虚数单位),试求实数m取何值时:
(1)z是纯虚数;
(2)z是实数;
(3)z对应的点位于复平面的第二象限.
解:(1)由题意可得 解得m=3.
(2)由题意可得 解得m=-1或m=-2.
(3)由题意可得 即 解得-1
(1)当方程有实根时,求点(x,y)的轨迹方程;
(2)求方程的实根的取值范围.
解:(1)设实根为m,则
m2+(2+i)m+2xy+(x-y)i=0,
即(m2+2m+2xy)+(m+x-y)i=0.
根据复数相等的充要条件得
由②得m=y-x,代入①得
(y-x)2+2(y-x)+2xy=0,
即(x-1)2+(y+1)2=2.
故点(x,y)的轨迹方程为(x-1)2+(y+1)2=2.
(2)由(1)知点(x,y)的轨迹是一个圆,圆心为(1,-1),半径r=.
设方程的实根为m,则直线m+x-y=0与圆(x-1)2+(y+1)2=2有公共点,
所以≤,即|m+2|≤2,即 -4≤m≤0.
故方程的实根的取值范围是[-4,0].
对任意复数ω1,ω2,定义ω1*ω2=ω12,其中2是ω2的共轭复数,对任意复数z1,z2,z3有如下四个命题:
①(z1+z2)*z3=(z1*z3)+(z2*z3);
②z1*(z2+z3)=(z1*z2)+(z1*z3);
③(z1*z2)*z3=z1*(z2*z3);
④z1*z2=z2*z1;
则真命题的个数是 ( )
A.1 B.2 C.3 D.4
解:由于ω1*ω2=ω12,对于①,(z1+z2)*z3=(z1+z2)·3=z13+z23=(z1*z3)+(z2*z3),显然成立;
对于②,z1*(z2+z3)=z1()=z1(2+3)=z12+z13=(z1*z2)+(z1*z3),显然成立;
对于③,(z1*z2)*z3=(z12)3=z123,而z1*(z2*z3)=z1*(z23)=z12z3,显然不成立;
对于④,由于z1*z2=z12,而z2*z1=z21,显然不成立.故选B.
高考数学(理数)一轮复习学案10.9《正态分布》(含详解): 这是一份高考数学(理数)一轮复习学案10.9《正态分布》(含详解),共10页。
高考数学(理数)一轮复习学案9.7《双曲线》(含详解): 这是一份高考数学(理数)一轮复习学案9.7《双曲线》(含详解),共9页。
高考数学(理数)一轮复习学案9.6《椭 圆》(含详解): 这是一份高考数学(理数)一轮复习学案9.6《椭 圆》(含详解),共11页。