第104-106课时:第十四章复数——复数的有关概念
法及复数的运算法则,复数与实数的区别和联系。
三.教学过程:
(一)主要知识:
1.数的概念的发展,复数的有关概念(实数、虚数、纯虚数、复数相等、共轭复数、模);
2.复数的代数表示与向量表示;
3.复数的加法与减法,复数的乘法与除法,复数的三角形式,复数三角形式的乘法与乘方,复数三角形式的除法与开方;
4.复数集中解实系数方程(包括一元二次方程、二项方程)。
复数在过去几年里是代数的重要内容之一,涉及的知识面广,对能力要求较高,是高考热点之一。但随着新教材对复数知识的淡化,高考试题比例下降,因此考生要把握好复习的尺度。
从近几年的高考试题上看:复数部分考查的重点是基础知识题型和运算能力题型。基础知识部分重点是复数的有关概念、复数的代数形式、三角形式、两复数相等的充要条件及其应用,复平面内复数的几何表示及复向量的运算。主要考点为复数的模与辐角主值,共轭复数的概念和应用。若只涉及到一、二个知识点的试题大都集中在选择题和填空题;若涉及几个知识点的试题,往往是中、高档题目,解答此类问题一般要抓住相应的概念进行正确的变换,对有些题目,往往用数形结合可获得简捷的解法。有关复数n次乘方、求辐角(主值)等问题,涉及到复数的三角形式,首先要将所给复数转化为三角形式后再进行变换。
复数的运算是高考中复数部分的热点问题。主要考查复数的代数和三角形式的运算,复数模及辐角主值的求解及复向量运算等问题。
基于上述情况,我们在学习“复数”一章内容时,要注意以下几点:
(1)复数的概念几乎都是解题的手段。因此在学习复数时要在深入理解、熟练掌握复数概念上下功
夫。除去复数相等、模、辐角、共轭等外,还要注意一些重要而常不引起重视的概念。如:若有“3
1
z
z
+ 4”。
就是说
1
z R
z
+∈,而且很快联系到
11
1
z z z
z z
+=+?=或z R
∈,又∵1
z=是不可能的,∴z R
∈。
复数的三角形式和代数式,提供了将“复数问题实数化”的手段。
复数的几何意义也是解题的一个重要手段。
(2)对于涉及知识点多,与方程、三角、解析几何等知识综合运用的思想方法较多的题型,以及复数本身的综合题,一直成为学生的难点,应掌握规律及典型题型的技巧解法,并加以强化训练以突破此难点;
(3)重视以下知识盲点:
①不能正确理解复数的几何意义,常常搞错向量旋转的方向;
②忽视方程的虚根成对出现的条件是实系数;
③盲目地将实数范围内数与形的一些结论,不加怀疑地引用到复数范围中来;
④容易混淆复数的有关概念,如纯虚数与虚数的区别问题,实轴与虚轴的交集问题,复数辐角主值的范围问题等。
(二)知识点详析
1.知识体系表解
2.复数的有关概念和性质:
(1)i 称为虚数单位,规定2
1i =-,形如a+bi 的数称为复数,其中a ,b ∈R . (2)复数的分类(下面的a ,b 均为实数)
(3)复数的相等设复数1112221122,(,,,)z a bi z a b i a b a b R =+=+∈,那么12z z =的充要条件是:
1122a b a b ==且.
(4)复数的几何表示复数z=a+bi (a ,b ∈R )可用平面直角坐标系内点Z(a ,b)来表示.这时称此平面为复平面,x 轴称为实轴,y 轴除去原点称为虚轴.这样,全体复数集C 与复平面上全体点集是一一对应的.
复数z=a+bi (),a b R ∈.在复平面内还可以用以原点O 为起点,以点Z(a ,
b)
向量所成的集合也是一一对应的(例外的是复数0对应点O ,看成零向量). (7)复数与实数不同处
①任意两个实数可以比较大小,而任意两个复数中至少有一个不是实数时就不能比较大小.
②实数对于四则运算是通行无阻的,但不是任何实数都可以开偶次方.而复数对四则运算和开方均通行无阻.
3.有关计算: ⑴n
i
()*
n N ∈怎样计算?(先求n 被4除所得的余数,r r
k i i
=+4 ()*,k N r N ∈∈)
⑵i i 2
321232121--=+-
=ωω、是1的两个虚立方根,并且: 13231==ωω221ωω=1
2
2ωω=2
11ωω=12
1ωω=
21ωω=12ωω=121-=+ωω
⑶ 复数集内的三角形不等式是:212121z z z z z z +≤±≤-,其中左边在复数z 1、z 2对应的向量共线且反向(同向)时取等号,右边在复数z 1、z 2对应的向量共线且同向(反向)时取等号。
⑷ 棣莫佛定理是:[]))(sin (cos )sin (cos Z n n i n r i r n
n
∈+=+θθθθ
⑸ 若非零复数)sin (cos ααi r z +=,则z 的n 次方根有n 个,即:
)1210)(2sin 2(cos
-=+++=n k n
k i n k r z n k ,,,, α
παπ 它们在复平面内对应的点在分布上有什么特殊关系?
都位于圆心在原点,半径为n r 的圆上,并且把这个圆n 等分。 ⑹ 若121)3
sin 3(cos 32z i z z ?+==π
π
,,复数z 1、z 2对应的点分别是A 、B ,则△AOB (O 为坐标原点)
的面积是
333
sin 6221=???π
。 ⑺ z z ?=2
z 。
⑻ 复平面内复数z 对应的点的几个基本轨迹: ①?=)(arg 为实常数θθz 轨迹为一条射线。
②?=-是实常数)是复常数,θθ00()arg(z z z 轨迹为一条射线。 ③?=-是正的常数)r r z z (0轨迹是一个圆。
④?-=-)(2121是复常数、z z z z
z z 轨迹是一条直线。
⑤?=-+-是正的常数)是复常数,、a z z a z z z z 2121(2轨迹有三种可能情形:a)当212z z a ->时,轨迹为椭圆;b)当212z z a -=时,轨迹为一条线段;c)当212z z a -<时,轨迹不存在。 ⑥?=---)(221是正的常数a a z z z z 轨迹有三种可能情形:a)当212z z a -<时,轨迹为双曲线;b)当212z z a -=时,轨迹为两条射线;c)当212z z a ->时,轨迹不存在。 4.学习目标
(1)联系实数的性质与运算等内容,加强对复数概念的认识;
(2)理顺复数的三种表示形式及相互转换:z =r (cosθ+i sinθ)?OZ →
(Z (a ,b ))?z =a +bi
(3)正确区分复数的有关概念;
(4)掌握复数几何意义,注意复数与三角、解几等内容的综合;
(5)正确掌握复数的运算:复数代数形式的加、减、乘、除;三角形式的乘、除、乘方、开方及几何意义;虚数单位i 及1的立方虚根ω的性质;模及共轭复数的性质;
(6)掌握化归思想——将复数问题实数化(三角化、几何化);
(7)掌握方程思想——利用复数及其相等的有关充要条件,建立相应的方程,转化复数问题。
(三)例题分析: Ⅰ.2004年高考数学题选
1. (2004年四川卷理3)设复数ω=-
21+2
3i ,则1+ω
=
A.–ω
B.ω2
C.ω-1
D.21ω
2.(2004重庆卷2))设复数z z i z 2,212
-+=则, 则2
2Z Z -=( )
A .–3
B .3
C .-3i
D .3i
3. (2004高考数学试题广东B 卷14)已知复数z 与 (z +2)2
-8i 均是纯虚数,则 z = . Ⅱ.范例分析
①实数?②虚数?③纯虚数?
①复数z 是实数的充要条件是:
复数集
纯虚数集
虚 数 集 实数集
∴当m=-2时复数z为实数.
②复数z是虚数的充要条件:
∴当m≠-3且m≠-2时复数z为虚数
③复数z是纯虚数的充要条件是:
∴当m=1时复数z为纯虚数.
【说明】要注意复数z实部的定义域是m≠-3,它是考虑复数z是实数,虚数纯虚数的必要条件.要特别注意复数z=a+bi(a,b∈R)为纯虚数的充要条件是a=0且b≠0.
[ ]
()2
22
21441
z z z z
=-+=-++,所以
5
4
z=,代入①得
3
4
z i
=+,故选B.
解法3:选择支中的复数的模均为
2
3
1
4
??
+
?
??
,又0
z≥,而方程右边为2+i,它的实部,虚部均为
正数,因此复数z的实部,虚部也必须为正,故选择B.
【说明】解法1利用复数相等的条件;解法2利用复数模的性质;解法3考虑选择题的特点.
求:z
【分析】确定一个复数要且仅要两个实数a、b,而题目恰给了两个独立条件采用待定系数法可求出a、b确定z.
运算简化.
解:设z=x+yi(x,y∈R)
将z=x+yi 代入|z -4|=|z -4i|可得x =y ,∴
z=x+xi
(2)当|z -1|2=13时,即有x 2-x -6=0则有x=3或x=-2 综上所述故z =0或z=3+3i 或z=-2-2i
【说明】注意熟练地运用共轭复数的性质.其性质有:
(3)1+2i+32
i +…+1000999
i
【说明】计算时要注意提取公因式,要注意利用i 的幂的周期性,
要记住常用的数据:2
(1)2i i ±=±,
11i i i -=-+,11i
i i
+=-。 (2)原式156
124
41313[2()][2()]
222212(1)(1)
2
i i i --+---=-?+
1535632
62
413132[()]2[()]
22221
2(2)(2)2
i i i i --+---=-?
156********(22)102622i i i
---+===??
(3)解法1:原式=(1+2i -3-4i)+(5+6i -7-8i)+…+(997+998i -999-1000i)
=250(-2-2i)=-500-500i 解法2:设S =1+2i+32
i +…+1000999
i ,则iS =i+22i +33i +…+999999
i
+10001000
i
,
∴(1-i)S =1+i+2
i +…+999i
-10001000i
【说明】充分利用i 的幂的周期性进行组合,注意利用等比数列求和的方法.
【例5】(1)若34
(3)(34)i i
z
-+=,求:z (2)已知121,,1z z C z ∈=,求
12
12
1z z z z --?的值。
解:(1)3
4
344
4
4334251250(2)
1i i
z i
-+=
==?=-
【例6】已知三边都不相等的三角形ABC 的三内角A 、B 、C 满足
)
2
0(sin cos ,sin cos sin sin cos sin 1πθπθθθ≠
<<+=+=+且设复数i z C C A B B A 、 )arg(),sin (cos 2212z z A i A z 求+=的值.
【解】B C C B A C
C A B B A sin sin )cos (cos sin sin cos sin sin cos sin -=-∴+=+
得2
cos 2sin 2)2sin 2sin (2cos 2sin 4C B C B C B C B A A +--=-?+-……3分
,02
,2cos 2sin ,2sin 2cos
2
22≠-=+=+∴-=+C
B A
C B A C B A C B 又π
.02sin ,02sin
≠-≠∴C
B A 上式化简为2
2
12cos 2π=
∴=A A ……6分
)]2sin()2[cos(221πθπθ-+-=i z z ……9分θππθ+=<<∴2
3)arg(,2021z z 时当
当2
)arg(,2
21πθπθπ-=< 【例7】设z 1=1-cosθ+i sinθ,z 2=a 2 +ai (a ∈R ),若z 1z 2≠0,z 1z 2+z 1z 2=0,问在(0,2π)内是否存在θ使(z 1-z 2)2 为实数?若存在,求出θ的值;若不存在,请说明理由. 【分析】这是一道探索性问题.可根据复数的概念与纯虚数的性质及复数为实数的充要条件,直接进行解答. 【解】假设满足条件的θ存在. 因z 1z 2≠0,z 1z 2+z 1z 2=0,故z 1z 2为纯虚数. 又z 1z 2=(1-cos θ+i sin θ)(a 2 +ai ) =[a 2(1-cos θ)-a sin θ]+[a (1-cos θ)+a 2 sin θ]i , 于是,???a 2 (1-cos θ)-a sin θ=0 , ①a (1-cos θ)+a 2sin θ≠0 . ② 因θ∈(0,2π),故cos θ≠1.于是,由①得a =sin θ 1-cos θ . 另一方面,因(z 1-z 2)2 ∈R ,故z 1-z 2为实数或为纯虚数.又z 1-z 2=1-cos θ-a 2 +(sin θ-a )i ,于是 sin θ-a =0,或1-cos θ-a 2 =0. 若sin θ-a =0,则由方程组?????sin θ-a =0, a = sin θ1-cos θ , 得 sin θ1-cos θ=sin θ,故cos θ=0,于是θ=π2 或θ=3π 2 . 若1-cos θ-a 2 =0,则由方程组 ??? ??1-cos θ-a 2 =0,a = sin θ1-cos θ , 得(sin θ1-cos θ)2 =1-cos θ. 由于sin 2 θ=1-cos 2 θ=(1+cos θ)(1-cos θ),故1+cos θ=(1-cos θ)2 . 解得cosθ=0,从而θ=π2 或θ=3π 2 . 综上所知,在(0,2π)内,存在θ=π2 或θ=3π2 ,使(z 1-z 2)2 为实数. 【说明】①解题技巧:解题中充分使用了复数的性质:z ≠0,z+z =0?z ∈{纯虚数}????Re(z )=0, Im(z )≠0. 以 及z 2 ∈R ?z ∈R 或z ∈{纯虚数}.(注:Re(z ),Im(z )分别表示复数z 的实部与虚部) ②解题规律:对于“是否型存在题型”,一般处理方法是首先假设结论成立,再进行正确的推理,若无矛盾,则结论成立;否则结论不成立. 【例8】设a 为实数,在复数集C 中解方程: z 2+2|z |=a . 【分析】由于z 2 =a -2|z |为实数,故z 为纯虚数或实数,因而需分情况进行讨论. 【解】设|z |=r .若a <0,则z 2=a -2|z |<0,于是z 为纯虚数,从而r 2 =2r –a . 解得 r =1+ 1-a (r =1- 1-a <0,不合,舍去).故 z =±(1+ 1-a )i . 若a ≥0,对r 作如下讨论: (1)若r ≤12 a ,则z 2 =a -2|z |≥0,于是z 为实数. 解方程r 2 =a -2r ,得r =-1+ 1+a (r =-1- 1+a <0,不合,舍去). 故 z =±(-1+ 1+a ). (2)若r >12a ,则z 2 =a -2|z |<0,于是z 为纯虚数. 解方程r 2=2r -a ,得r =1+ 1-a 或r =1- 1-a (a ≤1). 故 z =±(1± 1-a )i (a ≤1). 综上所述,原方程的解的情况如下: 当a <0时,解为:z =±(1+ 1-a )i ; 当0≤a ≤1时,解为:z =±(-1+ 1+a ),z =±(1± 1-a )i ; 当a >1时,解为:z =±(-1+ 1+a ). 【说明】解题技巧:本题还可以令z=x+yi(x 、y ∈R)代入原方程后,由复数相等的条件将复数方程化归为关于x ,y 的实系数的二元方程组来求解. 【例9】(2004年上海市普通高校春季高考数学试卷18) 已知实数p 满足不等式 02 1 2<++x x ,试判断方程05222=-+-p z z 有无实根,并给出证明. 【解】由0212<++x x ,解得212-<<-x ,2 12-<<-∴p .方程05222=-+-p z z 的判别式)4(42-=?p . 2 12-<<-p ,4241 <<∴p ,0,由此得方程05222=-+-p z z 无实根. 【例10】给定实数a ,b ,c .已知复数z 1、z 2、z 3满足 ? ????|z 1|=|z 2|=|z 3|, (1) z 1 z 2 + z 2z 3 + z 3z 1 =1. (2)求|az 1+bz 2+cz 3|的值. 【分析】注意到条件(1),不难想到用复数的三角形式;注意到条件(2),可联想使用复数为实数的充要 条件进行求解. 【解】解法一由|z 1|=|z 2|=|z 3|=1,可设z 1z 2 =cos θ+i sin θ,z 2 z 3 =cos φ+i sin φ, 则z 3z 1 =1 z 2z 3 · z 1z 2 =cos(θ+φ)-i sin(θ+φ).因z 1z 2 + z 2z 3 + z 3 z 1 =1,其虚部为0, 故0=sin θ+sin φ-sin(θ+φ)=2sin θ+φ2cos θ-φ2-2sin θ+φ2cos θ+φ 2 =2sin θ+φ2(cos θ-φ2-cos θ+φ2)=4sin θ+φ2sin θ2sin φ2 . 故θ=2k π或φ=2k π或θ+φ=2k π,k ∈Z .因而z 1=z 2或z 2=z 3或z 3=z 1. 若z 1=z 2,代入(2)得z 3 z 1 =±i ,此时 |az 1+bz 2+cz 3|=|z 1|?|a +b ±ci |=(a +b )2 + c 2 . 类似地,如果z 2=z 3,则|az 1+bz 2+cz 3|=(b +c )2 + a 2 ; 如果z 3=z 1,则|az 1+bz 2+cz 3|=(a +c )2 + b 2 . 解法二由(2)知z 1z 2 + z 2z 3 + z 3z 1 ∈R ,故 z 1z 2 + z 2z 3 + z 3z 1 =z 1z 2 + z 2z 3 + z 3 z 1_ , 即 z 1z 2 + z 2z 3 + z 3z 1 = 1 33 22 1z z z z z z + + . 由(1)得z k =1z k (k =1,2,3),代入上式,得z 1z 2 + z 2z 3 + z 3z 1 =z 2z 1 + z 3z 2 + z 1 z 3 , 即z 12 z 3+z 22 z 1+z 32 z 2=z 22 z 3+z 32 z 1+z 12 z 2,分解因式,得(z 1-z 2)(z 2-z 3)(z 3-z 1)=0, 于是z 1=z 2或z 2=z 3或z 3=z 1.下同解法一. 【说明】①解题关键点是巧妙利用复数为实数的充要条件:z ∈R ?z =z _ ,以及视z 1z 2 ,z 2 z 3 等为整体,从而 简化了运算. ②解题易错点是拿到问题不加分析地就盲目动笔,而不注意充分观察题目的已知条件,结论特征等,从而使问题的求解或是变得异常的复杂,或干脆就无法解出最终的结果. (四)巩固练习: 设复数z =3cos θ+2i sin θ,求函数y =θ-arg z (0<θ<π 2 )的最大值以及对应角θ的值. 【分析】先将问题实数化,将y 表示成θ的目标函数,后利用代数法(函数的单调性、基本不等式等)以及数形结合法进行求解. 解法一、由0<θ<π2 ,得tan θ>0,从而0<arg z <π 2 . 由z =3cos θ+2i sin θ,得 tan(arg z )=2sin θ3cos θ=2 3 tan θ>0. 于是 tan y =tan(θ-arg z )=tan θ-tan(arg z )1+tan θtan(arg z ) =1 3 tan θ1 + 23 tan 2 θ = 1 3 tan θ + 2tan θ ≤ 1 2 3 tan θ ·2tan θ=612. 当且仅当3tan θ =2tan θ ,即tan θ=6 2时,取“=”. 又因为正切函数在锐角的范围内为增函数,故当θ=arctan 6 2时,y 取最大值为arctan 6 12 . 解法二、因0<θ<π2 ,故cos θ>0,sin θ>0,0<arg z <π 2 ,且 cos(arg z )= 3cos θ 9cos 2θ+4sin 2θ,sin(arg z )=2sin θ 9cos 2θ+4sin 2 θ . 显然y ∈(-π2 ,π 2 ),且sin y 为增函数. sin y =sin(θ-arg z )=sin θcos(arg z )-cos θsin(arg z )= sin θcos θ 9cos 2θ+4sin 2 θ = 1 9csc 2θ+4sec 2θ=19+9cot 2θ+4+4tan 2θ≤113+29cot 2θ·4tan 2θ=1 5. 当且仅当9cot 2 θ = 4tan 2 θ,即tan θ= 6 2,取“=”,此时y max =arctan 6 12 . 解法三、设Z 1=2(cos θ+i sin θ),Z 2=cos θ,则Z =Z 1+Z 2,而Z 1、Z 2、Z 的辐角主值分别为θ、0,arg z .如 图所示,必有y =∠ZOZ 1,且0<y <π 2 . 在△ZOZ 1中,由余弦定理得 cos y =|OZ 1|2+|OZ |2-|Z 1Z |22|OZ 1|?|OZ | =4+4+5cos 2θ-cos 2 θ 2×24+5cos 2 θ = 4+5cos 2 θ5+654+5cos 2 θ ≥265. 当且仅当4+5cos 2 θ=6,即cos θ=105 时,取“=”. 又因为余弦函数在0<θ<π2 为减函数,故当θ=arccos 105时,y max =arccos 26 5 . 【说明】①解题关键点:将复数问题通过化归转化为实数问题,使问题能在我们非常熟悉的情景中求 解.②解题规律:多角度思考,全方位探索,不仅使我们获得了许多优秀解法,而且还使我们对问题的本质认识更清楚,进而更有利于我们深化对复数概念的理解,灵活驾驭求解复数问题的能力.③解题易错点:因为解法的多样性,反三角函数表示角的不唯一性,因而最后的表述结果均不一样,不要认为是错误的. 四.课后作业: 1、下列说法正确的是 [ ] A .0i 是纯虚数 B .原点是复平面内直角坐标系的实轴与虚轴的公共点 C .实数的共轭复数一定是实数,虚数的共轭复数一定是虚数 D .2 i 是虚数 2、下列命题中,假命题是 [ ] A .两个复数不可以比较大小 B .两个实数可以比较大小 C .两个虚数不可以比较大小 D .一虚数和一实数不可以比较大小 3、已知对于x 的方程2 x +(1-2i )x+3m -i=0有实根,则实数m 满足[ ] 4、复数1+i+2 i +…+10 i 等于 [ ] A .i B .- i C .2i D .-2i 5、已知常数||||,0,101100z z z z z C z =-≠∈满足复数且,又复数z 满足11-=zz ,求复平面内z 对应的点的轨迹。 6、设复数62z i =-+,记3 4u z ?? = ??? 。 (1)求复数u 的三角形式;(2)如果 2a b z u z u +=+,求实数a 、b 的值。 7、(2003年普通高等学校招生全国统一考试(理17)) 已知复数z 的辐角为?60,且|1|-z 是||z 和|2|-z 的等比中项,求||z 8、已知复数12,z z 满足121z z ==,且122z z -=。 (1)求12z z +的值;(2)求证:2 120z z ?? < ??? ; (3)求证对于任意实数a ,恒有1212z az z az -=+。 9、(1992·三南试题)求同时满足下列两个条件的所有复数z : (1)z +10z 是实数,且1<z +10 z ≤6;(2)z 的实部和虚部都是整数. 参考答案 1、解0i=0∈R 故A 错;原点对应复数为0∈R 故B 错,i2=-1∈R ,故D 错,所以答案为C 。 2、解本题主要考察复数的基本性质,两个不全是实数的复数不能比较大小,故命题B ,C ,D 均正确,故A 命题是假的。 3、解本题考察复数相等概念,由已知 4、解:因为i 的四个相邻幂的和为0,故原式=1+i+i2+0+0=i ,答案:A 。 5、解:)0(| |1|1||,1||1|,1,1000 011≠=+=--∴-=∴-=?z z z z z z z z z z z 即 ∴Z 对应的点的轨迹是以0 1z -对应的点为圆心,以|1|0 z 为半径的圆,但应除去原点。 6、答案:(1)3322cos sin 22 u i ππ? ? =+ ?? ? ;(2)8,8a b ==- 7、解:设)60sin 60cos r r z +=,则复数.2 r z 的实部为2,r z z r z z ==-由题设 . 12||).(12,12:.012,421,)2)(2(||)1)(1(:|2||||1|2222-=--=-==-++-=+-∴--=---?=-z r r r r r r r r r z z z z z z z z 即舍去解得整理得即 8、答案(1)2;(2)、(3)省略。 9、分析:按一般思路,应设z =x +yi (x ,y ∈R ),或z=r (cos ∵1<t ≤6∴Δ=t2-40<0,解方程得 又∵z 的实部和虚部都是整数,∴t=2或t=6 故z=1±3i 或z=3±i 解法二:∵z +10 z ∈R , 从而z =z _ 或zz _ =10.若z =z _ ,则z ∈R ,因1<z +10z ≤6,故z >0,从而z +10 z ≥210>6,此时无解;若 zz _ =10,则1<z +z _ ≤6.设z =x +yi (x 、y ∈Z ),则1<2x ≤6,且x 2+y 2=10,联立解得???x =1,y =3,或???x =1,y = -3,或?? ?x =3,y =1,或?? ?x =3,y = -1. 故同时满足下列两个条件的所有复数z =1+3i ,1-3i ,3+i ,3-i 。 专题11 复数 本章内容主要是复数的概念、复数的运算.引入虚数,这是中学阶段对数集的最终扩充.需要掌握复数的概念、弄清实数与复数的关系,掌握复数代数形式的运算(包括加、减、乘、除),了解复数的几何表示.由于向量已经单独学习,因此复数的向量形式与三角形式就不作要求,主要解决代数形式. 【知识要点】 1.复数的概念中,重要的是复数相等的概念.明确利用“转化”的思想,把虚数问题转化为实数问题加以解决,而这种“转化”的思想是通过解实数的方程(组)的方法加以实现. 2.复数的代数形式:z =a +bi (a ,b ∈R ).应该注意到a ,b ∈R 是与z =a +bi 为一个整体,解决虚数问题实际上是通过a ,b ∈R 在实数集内解决实数问题. 3.复数的代数形式的运算实际上是复数中实部、虚部(都是实数)的运算. 【复习要求】 1.了解数系的扩充过程.理解复数的基本概念与复数相等的充要条件. 2.了解复数的代数表示法及其几何意义. 3.能进行复数代数形式的四则运算,了解复数代数形式的加、减运算的几何意义. 【例题分析】 例1 m (m ∈R )取什么值时,复数z =(m 2-3m -4)+(m 2-5m -6)i 是(1)实数?(2)纯虚数?(3)零? 【分析】此类问题可以应用复数的定义加以解决. 解:(1)当m 2-5m -6=0,即m =-1或m =6时,复数z 为实数; (2)当,即m =4时,复数z 为纯虚数; (3)当,即m =-1时,复数z 为零. 【评析】本题主要考查实数、纯虚数的定义,需要对复数的实部、虚部加以研究.应该注意到复数的实部、虚部都是实数,解决复数的问题时实际上是在进行实数运算.这一点大家在后面的运算中更加能够体会到. 例2 判断下列命题的对错: ?????= /--=--06504322m m m m ?????=--=--0 6504322m m m m 专题二 复数 【1】复数的基本概念 (1)形如a + b i 的数叫做复数(其中R b a ∈,);复数的单位为i ,它的平方等于-1,即1i 2-=.其中a 叫做复数的实部,b 叫做虚部 实数:当b = 0时复数a + b i 为实数 虚数:当0≠b 时的复数a + b i 为虚数; 纯虚数:当a = 0且0≠b 时的复数a + b i 为纯虚数 (2)两个复数相等的定义: 00==?=+∈==?+=+b a bi a R d c b a d b c a di c bi a )特别地,,,,(其中,且 (3)共轭复数:z a bi =+的共轭记作z a bi =-; (4)复平面:建立直角坐标系来表示复数的平面叫复平面;z a bi =+,对应点坐标为(),p a b ;(象限的复习) (5)复数的模:对于复数z a bi =+,把z =z 的模; 【2】复数的基本运算 设111z a b i =+,222z a b i =+ (1) 加法:()()121212z z a a b b i +=+++; (2) 减法:()()121212z z a a b b i -=-+-; (3) 乘法:()()1212122112z z a a b b a b a b i ?=-++ 特别22z z a b ?=+。 (4)幂运算:1i i =21i =-3i i =-41i =5i i =61i =-?????? 【3】复数的化简 c di z a bi +=+(,a b 是均不为0的实数);的化简就是通过分母实数化的方法将分母化为实数:()()22ac bd ad bc i c di c di a bi z a bi a bi a bi a b ++-++-==?=++-+ 对于()0c di z a b a bi +=?≠+,当c d a b =时z 为实数;当z 为纯虚数是z 可设为c di z xi a bi +==+进一步建立方程求解 一、复数选择题 1.复数2 1i =+( ) A .1i -- B .1i -+ C .1i - D .1i + 2.在复平面内,复数534i i -(i 为虚数单位)对应的点的坐标为( ) A .()3,4 B .()4,3- C .43,55??- ?? ? D .43,55?? - ??? 3.复数()1z i i =?+在复平面上对应的点位于( ) A .第一象限 B .第二象限 C .第三象限 D .第四象限 4.已知复数()123z i i +=- (其中i 是虚数单位),则z 在复平面内对应点在( ) A .第一象限 B .第二象限 C .第三象限 D .第四象限 5.已知复数5i 5i 2i z =+-,则z =( ) A B .C .D .6.设1z 是虚数,211 1 z z z =+是实数,且211z -≤≤,则1z 的实部取值范围是( ) A .[]1,1- B .11,22?? - ??? ? C .[]22-, D .11,00,22 ????-?? ????? ? 7.设2i z i +=,则||z =( ) A B C .2 D .5 8.若复数2i 1i a -+(a ∈R )为纯虚数,则1i a -=( ) A B C .3 D .5 9.在复平面内,复数z 对应的点为(,)x y ,若2 2 (2)4x y ++=,则( ) A .22z += B .22z i += C .24z += D .24z i += 10.已知i 是虚数单位,a 为实数,且3i 1i 2i a -=-+,则a =( ) A .2 B .1 C .-2 D .-1 11.复数()()212z i 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 12.已知i 是虚数单位,2i z i ?=+,则复数z 的共轭复数的模是( ) A .5 B C D .3 一、复数选择题 1.已知复数1=-i z i ,其中i 为虚数单位,则||z =( ) A . 12 B . 22 C .2 D .2 2.已知复数()2m m m i z i --=为纯虚数,则实数m =( ) A .-1 B .0 C .1 D .0或1 3.如图所示,在复平面内,网格中的每个小正方形的边长都为1,点A ,B 对应的复数分别是1z ,2z ,则12z z -=( ) A 2 B .2 C .2 D .8 4.已知复数5i 5i 2i z =+-,则z =( ) A 5B .52C .32D .255.已知复数5 12z i =+,则z =( ) A .1 B 5 C 5 D .5 6.若复数z 满足421i z i +=+,则z =( ) A .13i + B .13i - C .3i + D .3i - 7.设复数z 满足方程4z z z z ?+?=,其中z 为复数z 的共轭复数,若z 2,则z 为( ) A .1 B 2 C .2 D .4 8.若复数()4 1i 34i z += +,则z =( ) A . 4 5 B . 35 C . 25 D . 25 9.若1i i z ,则2z z i ?-=( ) A . B .4 C . D .8 10.设复数z 满足41i z i =+,则z 的共轭复数z 在复平面内的对应点位于( ) A .第一象限 B .第二象限 C .第三象限 D .第四象限 11.已知(),a bi a b R +∈是()()112i i +-的共轭复数,则a b +=( ) A .4 B .2 C .0 D .1- 12.复数z 对应的向量OZ 与(3,4)a =共线,对应的点在第三象限,且10z =,则z =( ) A .68i + B .68i - C .68i -- D .68i -+ 13.已知i 是虚数单位,设复数22i a bi i -+=+,其中,a b ∈R ,则+a b 的值为( ) A .7 5 B .75- C . 15 D .15 - 14.若i 为虚数单位,,a b ∈R ,且2a i b i i +=+,则复数a bi -的模等于( ) A B C D 15.题目文 件丢失! 二、多选题 16.已知复数2020 11i z i += -(i 为虚数单位),则下列说法错误的是( ) A .z 的实部为2 B .z 的虚部为1 C .z i = D .||z =17.已知复数z 满足2 20z z +=,则z 可能为( ). A .0 B .2- C .2i D .2i+1- 18.已知复数z 满足2 20z z +=,则z 可能为( ) A .0 B .2- C .2i D .2i - 19.下面是关于复数2 1i z =-+的四个命题,其中真命题是( ) A .||z = B .22z i = C .z 的共轭复数为1i -+ D .z 的虚部为1- 20.已知复数12z =-,则下列结论正确的有( ) A .1z z ?= B .2z z = C .31z =- D .2020122 z =- + 21.已知复数(),z x yi x y R =+∈,则( ) A .2 0z B .z 的虚部是yi高考文科数学二轮专题复习:11 复数
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