
(十九)數(shù)系的擴充與復數(shù)的引入
1.復數(shù)的概念
(1)理解復數(shù)的基本概念.
(2)理解復數(shù)相等的充要條件.
(3)了解復數(shù)的代數(shù)表示法及其幾何意義.
2.復數(shù)的四則運算
(1)會進行復數(shù)代數(shù)形式的四則運算.
(2)了解復數(shù)代數(shù)形式的加、減運算的幾何意義.
一、復數(shù)的概念
二、復數(shù)的幾何意義
1.復數(shù)的幾何意義
復數(shù)集C和復平面內(nèi)所有的點組成的集合是一一對應的,復數(shù)集C與復平面內(nèi)所有以原點O為起點的向量組成的集合也是一一對應的,即
(1)復數(shù)z=a+bi復平面內(nèi)的點(a,b∈R).
(2)復數(shù)z=a+bi(a,b∈R)平面向量.
2.復數(shù)加、減法的幾何意義
(1)復數(shù)加法的幾何意義:若復數(shù)z1,z2對應的向量不共線,則復數(shù)z1+z2是以為兩鄰邊的平行四邊形的對角線所對應的復數(shù).
(2)復數(shù)減法的幾何意義:復數(shù)z1?z2是所對應的復數(shù).
三、復數(shù)的代數(shù)運算
1.復數(shù)的運算
(1)復數(shù)的加、減、乘、除運算法則
設(shè),則
①加法:;
②減法:;
③乘法:;
④除法:.
(2)復數(shù)加法的運算定律
復數(shù)的加法滿足交換律、結(jié)合律,即對任何z1,z2,z3∈C,有.
(3)復數(shù)乘法的運算定律
復數(shù)的乘法滿足交換律、結(jié)合律、分配律,即對于任意z1,z2,z3∈C,有,,.
2.常用結(jié)論
(1);eq \f(1+i,1-i)=;eq \f(1-i,1+i)=.
(2).
(3).
(4).
(5)模的運算性質(zhì):①;②;③.
考向一 復數(shù)的有關(guān)概念
求解與復數(shù)概念相關(guān)問題的技巧:
復數(shù)的分類、復數(shù)的相等、復數(shù)的模,共軛復數(shù)的概念都與復數(shù)的實部與虛部有關(guān),所以解答與復數(shù)相關(guān)概念有關(guān)的問題時,需把所給復數(shù)化為代數(shù)形式,即a+bi(a,b∈R)的形式,再根據(jù)題意求解.
典例1 已知是虛數(shù)單位,復數(shù),復數(shù)的共軛復數(shù).
(1)若,求實數(shù)的值;
(2)若是純虛數(shù),求.
【答案】(1)4;(2).
【解析】.
(1)由已知得.
.
(2)由已知得,
是純虛數(shù),
,解得,
.
【名師點睛】本題主要考查復數(shù)的計算和復數(shù)的概念,考查復數(shù)模的計算,意在考查學生對這些知識的理解掌握水平,屬于基礎(chǔ)題.熟記結(jié)論:若z=a+bi(a,b∈R),則b=0時,z∈R;b≠0時,z是虛數(shù);a=0且b≠0時,z是純虛數(shù).對于本題,(1)先求出,再根據(jù),求出實數(shù)的值;(2)由已知得,再根據(jù)是純虛數(shù)求出a的值即得解.
1.設(shè)是虛數(shù)單位,如果復數(shù)的實部與虛部互為相反數(shù),那么實數(shù)的值為
A.B.
C.D.
考向二 復數(shù)的幾何意義
復數(shù)的幾何意義及應用:
(1)復數(shù)z、復平面上的點Z及向量相互聯(lián)系,即z=a+bi(a,b∈R)Z(a,b).
(2)由于復數(shù)、點、向量之間建立了一一對應的關(guān)系,因此可把復數(shù)、向量與解析幾何聯(lián)系在一起,解題時可運用數(shù)形結(jié)合的方法,使問題的解決更加直觀.
【注意】|z|的幾何意義:令z=x+yi(x,y∈R),則|z|=eq \r(x2+y2),由此可知表示復數(shù)z的點到原點的距離就是|z|的幾何意義;|z1?z2|的幾何意義是復平面內(nèi)表示復數(shù)z1,z2的兩點之間的距離.
典例2 復數(shù)(為虛數(shù)單位)在復平面內(nèi)對應的點位于
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
【答案】B
【解析】,對應點為,位于第二象限.
故選B.
典例3 如圖所示,平行四邊形OABC的頂點O,A,C分別表示0,3+2i,?2+4i.
試求:
(1)所表示的復數(shù);
(2)對角線所表示的復數(shù);
(3)求B點對應的復數(shù).
【答案】(1)所表示的復數(shù)為?3?2i,所表示的復數(shù)為;(2)5?2i;(3)1+6i.
【解析】(1)∵,
∴所表示的復數(shù)為.
∵,
∴所表示的復數(shù)為.
(2)∵eq \(CA,\s\up6(→))=eq \(OA,\s\up6(→))?eq \(OC,\s\up6(→)),
∴eq \(CA,\s\up6(→))所表示的復數(shù)為.
(3)∵eq \(OB,\s\up6(→))=eq \(OA,\s\up6(→))+eq \(AB,\s\up6(→))=eq \(OA,\s\up6(→))+eq \(OC,\s\up6(→)),
∴eq \(OB,\s\up6(→))所表示的復數(shù)為(3+2i)+(?2+4i)=1+6i,即B點對應的復數(shù)為1+6i.
【名師點睛】結(jié)合圖形和已知點對應的復數(shù),根據(jù)加減法的幾何意義,即可求解.
2.復數(shù),則的共軛復數(shù)在復平面內(nèi)的對應點在
A.第一象限B.第二象限
C.第三象限D(zhuǎn).第四象限
3.如果復數(shù)滿足,那么的最小值是________.
考向三 復數(shù)的四則運算
復數(shù)代數(shù)形式的四則運算是每年高考考查的一個重要考向,常利用復數(shù)的加減乘運算求復數(shù),利用復數(shù)的相等或除法運算求復數(shù)等,題型為選擇題或填空題,難度較小,屬容易題,復數(shù)代數(shù)形式的運算問題常見題型及解題策略:
(1)復數(shù)的乘法運算滿足多項式的乘法法則,利用此法則后將實部與虛部分別寫出即可.
(2)復數(shù)的除法運算主要是利用分子、分母同乘以分母的共軛復數(shù)進行運算化簡.
(3)利用復數(shù)的相關(guān)概念解題時,通常是設(shè)出復數(shù)或利用已知聯(lián)立方程求解.
(4)復數(shù)的運算與復數(shù)幾何意義的綜合題.先利用復數(shù)的運算法則化簡,一般化為a+bi(a,b∈R)的形式,再結(jié)合復數(shù)的幾何意義解答.
(5)復數(shù)的綜合運算.分別運用復數(shù)的乘法、除法法則進行運算,要注意運算順序,要先算乘除,后算加減,有括號要先算括號里面的.
典例4
A.1+i B.1?i
C.?1+i D.?1?i
【答案】D
【解析】.
故選D.
典例5 已知為虛數(shù)單位,則等于
A.B.
C.D.
【答案】D
【解析】由于,
則的周期為4,且,
所以原式=.
故選D.
【名師點睛】本題主要考查復數(shù)的計算和的周期性,意在考查學生對這些知識的理解掌握水平和分析推理能力.對于本題,利用的周期求解即可.
4.若,則
A.?2B.2
C.D.
1.
A.B.
C.?1D.1
2.若,則
A.B.
C.?1D.1
3.設(shè)i為虛數(shù)單位,,“復數(shù)是純虛數(shù)”是“”的
A.充分不必要條件B.必要不充分條件
C.充要條件D.既不充分又不必要條件
4.在復平面內(nèi),復數(shù)的共軛復數(shù)對應的點位于
A.第一象限B.第二象限
C.第二象限D(zhuǎn).第四象限
5.已知復數(shù)是純虛數(shù)(i是虛數(shù)單位),則實數(shù)a等于
A.?2B.2
C.D.?1
6.已知,,則
A.B.
C.2D.
7.已知復數(shù)的實部為1,且的模長為2,則
A.B.
C.D.
8.設(shè)復數(shù)在復平面內(nèi)對應的點為,,若復數(shù)的實部與虛部的和為,則
A.B.
C.D.
9.已知a,b∈R,i為虛數(shù)單位,(2a+i)(1+3i)=3+bi,則a+b=
A.22B.?16
C.9D.?9
10.若復數(shù)()不是純虛數(shù),則
A.B.
C.D.且
11.已知,,是關(guān)于的方程的一個根,則
A.B.
C.D.
12.若復數(shù)在復平面內(nèi)的對應點關(guān)于實軸對稱,,則
A.B.
C.D.
13.設(shè)是復數(shù),則下列命題中的假命題是
A.若,則B.若,則
C.若,則D.若,則
14.下列命題正確的是
A.復數(shù)不是純虛數(shù)
B.若,則復數(shù)為純虛數(shù)
C.若是純虛數(shù),則實數(shù)
D.若復數(shù),則當且僅當時,為虛數(shù)
15.歐拉公式(為虛數(shù)單位)是瑞士數(shù)學家歐拉發(fā)明的,將指數(shù)的定義域擴大到復數(shù)集,建立了三角函數(shù)和指數(shù)函數(shù)的聯(lián)系,被譽為“數(shù)學中的天橋”.根據(jù)歐拉公式可知,表示的復數(shù)的模為
A.B.
C.D.
16.__________.
17.復數(shù)的虛部為________.
18.已知復數(shù),為虛數(shù)單位,若在復平面內(nèi)對應的點位于第一象限,則的取值范圍是___________.
19.若復數(shù)是虛數(shù)單位),且為純虛數(shù),則實數(shù)=___________.
20.設(shè)是復數(shù),表示滿足時的最小正整數(shù),是虛數(shù)單位,則________.
1.【2019年高考北京卷理數(shù)】已知復數(shù),則
A.B.
C.D.
2.【2019年高考全國Ⅰ卷理數(shù)】設(shè)復數(shù)z滿足,z在復平面內(nèi)對應的點為(x,y),則
A.B.
C.D.
3.【2019年高考全國Ⅱ卷理數(shù)】設(shè)z=–3+2i,則在復平面內(nèi)對應的點位于
A.第一象限B.第二象限
C.第三象限D(zhuǎn).第四象限
4.【2019年高考全國Ⅲ卷理數(shù)】若,則z=
A.B.
C.D.
5.【2018年高考浙江卷】復數(shù)(i為虛數(shù)單位)的共軛復數(shù)是
A.1+iB.1?i
C.?1+iD.?1?i
6.【2018年高考全國Ⅰ卷理數(shù)】設(shè),則
A.B.
C.D.
7.【2018年高考全國Ⅱ卷理數(shù)】
A.B.
C.D.
8.【2018年高考全國Ⅲ卷理數(shù)】
A.B.
C.D.
9.【2018年高考北京卷理數(shù)】在復平面內(nèi),復數(shù)的共軛復數(shù)對應的點位于
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
10.【2017年高考全國Ⅰ卷理數(shù)】設(shè)有下面四個命題
:若復數(shù)滿足,則;
:若復數(shù)滿足,則;
:若復數(shù)滿足,則;
:若復數(shù),則.
其中的真命題為
A.B.
C.D.
11.【2017年高考全國Ⅱ卷理數(shù)】
A.B.
C.D.
12.【2017年高考全國Ⅲ卷理數(shù)】設(shè)復數(shù)z滿足(1+i)z=2i,則∣z∣=
A.B.
C.D.2
13.【2017年高考北京卷理數(shù)】若復數(shù)在復平面內(nèi)對應的點在第二象限,則實數(shù)a的取值范圍是
A.B.
C.D.
14.【2019年高考天津卷理數(shù)】是虛數(shù)單位,則的值為______________.
15.【2019年高考浙江卷】復數(shù)(為虛數(shù)單位),則=______________.
16.【2019年高考江蘇卷】已知復數(shù)的實部為0,其中為虛數(shù)單位,則實數(shù)a的值是______________.
17.【2018年高考天津卷理數(shù)】i是虛數(shù)單位,復數(shù)______________.
18.【2018年高考江蘇卷】若復數(shù)滿足,其中i是虛數(shù)單位,則的實部為______________.
19.【2017年高考天津卷理數(shù)】已知,i為虛數(shù)單位,若為實數(shù),則a的值為______________.
20.【2017年高考浙江卷】已知,(i是虛數(shù)單位),則______________,______________.
21.【2017年高考江蘇卷】已知復數(shù),其中i是虛數(shù)單位,則的模是______________.
變式拓展
1.【答案】D
【解析】==,
∵復數(shù)的實部與虛部互為相反數(shù),∴,即a=.
故選D.
【名師點睛】本題考查了復數(shù)代數(shù)形式的乘除運算,考查了復數(shù)的實部與虛部的概念,屬于基礎(chǔ)題.求解時,由復數(shù)代數(shù)形式的乘除運算化簡復數(shù),再由已知條件列出方程,求解即可得答案.
2.【答案】A
【解析】,在復平面內(nèi)的對應點為,
故選A.
【名師點睛】本題考查復數(shù),屬于基礎(chǔ)題.求解時,化簡,寫出共軛復數(shù)即可根據(jù)復平面的定義選出答案.
3.【答案】
【解析】設(shè),由復數(shù)模的三角不等式可得,
所以復數(shù)在復平面的軌跡是連接點和的線段,的幾何意義為復數(shù)對應的點到點的距離,如下圖所示:
當時,則取得最小值.
故答案為:.
【名師點睛】本題考查與復數(shù)相關(guān)的點的軌跡問題,解本題的關(guān)鍵在于確定出復數(shù)對應的點的軌跡,利用數(shù)形結(jié)合思想求解,考查分析問題的和解決問題的能力,屬于中等題.求解本題時,先得出復數(shù)對應的點的軌跡為復平面內(nèi)連接點和的線段,的幾何意義為復數(shù)對應的點到點的距離,利用數(shù)形結(jié)合思想可得出的最小值.
4.【答案】C
【解析】因為,
所以,
所以,故選C.
【名師點睛】本題主要考查了復數(shù)模的性質(zhì),共軛復數(shù)的性質(zhì),屬于中檔題.求解時,根據(jù)共軛復數(shù)的性質(zhì)可知,直接利用復數(shù)模的性質(zhì)即可求解.
專題沖關(guān)
1.【答案】A
【解析】,故選A.
【名師點睛】復數(shù)的代數(shù)形式的運算主要有加、減、乘、除及求低次方根.除法實際上是分母實數(shù)化的過程.由題意利用復數(shù)的運算法則計算所給的復數(shù)即可.對于此類問題,要熟記下列公式:設(shè),則,.
2.【答案】D
【解析】由.
故選D.
【名師點睛】本題考查復數(shù)的基本運算,處理技巧在于變形成除法運算形式.求解時,需對運算公式進行變形,再進行化簡即可.
3.【答案】B
【解析】復數(shù)是純虛數(shù),則或,所以“復數(shù)是純虛數(shù)”不是“”的充分條件;
當時,復數(shù)為,是純虛數(shù),“復數(shù)是純虛數(shù)”是“”的必要條件,
所以“復數(shù)是純虛數(shù)”是“”的必要不充分條件.
故選B.
【名師點睛】本題考查復數(shù)的基本概念,屬于基礎(chǔ)題,直接利用復數(shù)的基本概念以及充要條件判斷即可.求解時,先求得“復數(shù)是純虛數(shù)”時的值,再根據(jù)充分、必要條件的判斷依據(jù),判斷出正確選項.
4.【答案】A
【解析】,所以,故選A.
【名師點睛】本題考查復數(shù)運算,共軛復數(shù)及其坐標表示.屬于基礎(chǔ)題.求解時,化簡計算出,寫出其共軛復數(shù),即可選出答案.
5.【答案】C
【解析】是純虛數(shù),所以,故選C.
6.【答案】D
【解析】因為且,
所以,所以,
故選D.
【名師點睛】本題考查了復數(shù)的基本運算,復數(shù)的模,復數(shù)相等的概念,屬基礎(chǔ)題.求解時,先由復數(shù)相等的定義得到,再求值.
7.【答案】D
【解析】設(shè)z=1+mi(m∈R),則||=||,解得m.∴z=1.故選D.
【名師點睛】本題主要考查復數(shù)的定義以及復數(shù)模的公式應用.求解時,由已知設(shè)z=1+mi(m∈R),代入,再由模長為2列式求得m值,則z可求.
8.【答案】C
【解析】因為,,復數(shù)的實部與虛部的和為,
所以,故選C.
【名師點睛】本題考查復數(shù)的四則運算及實部、虛部的概念,屬于基礎(chǔ)題.根據(jù)復數(shù)的乘法運算和復數(shù)的概念求解.
9.【答案】A
【解析】∵(2a+i)(1+3i)=3+bi,∴2a﹣3+(6a+1)i=3+bi,
∴,解得a=3,b=19,
∴a+b=3+19=22,
故選A.
【名師點睛】本題考查復數(shù)代數(shù)形式的乘除運算,考查了復數(shù)相等的條件,是基礎(chǔ)題.求解時,直接利用復數(shù)的乘法運算及復數(shù)相等的條件列式求得a,b的值.
10.【答案】A
【解析】若復數(shù)()是純虛數(shù),
根據(jù)純虛數(shù)的定義有:,
則復數(shù)()不是純虛數(shù),,
故選A.
【名師點睛】本題考查虛數(shù)的分類,屬于基礎(chǔ)題.求解時,先解出復數(shù)()是純虛數(shù)時的值,即可得出答案.
11.【答案】A
【解析】依題意,復數(shù)是關(guān)于的方程的一個根,
可得,即,
所以,解得,所以,故選A.
【名師點睛】本題主要考查了復數(shù)方程的應用,以及復數(shù)相等的充要條件的應用,著重考查了推理與運算能力,屬于基礎(chǔ)題.求解時,由是關(guān)于的方程的一個根,代入方程化簡得,根據(jù)復數(shù)相等的充要條件,列出方程組,即可求解.
12.【答案】B
【解析】∵復數(shù)z1,z2在復平面內(nèi)的對應點關(guān)于實軸對稱,,∴,
則.
本題選擇B選項.
13.【答案】D
【解析】對于A,若,則,所以為真;
對于B,若,則和互為共軛復數(shù),所以為真;
對于C,設(shè),若,則,
,所以為真;
對于D,若,則為真,而,所以為假.
故選D.
14.【答案】B
【解析】選項A中,當時,復數(shù)是純虛數(shù),故錯誤;
選項B中,時,復數(shù),為純虛數(shù),故正確;
選項C中,是純虛數(shù),則,即,得,故錯誤;
選項D中,沒有給出為實數(shù),當,時,也可以是虛數(shù),故錯誤.
所以選B項.
【名師點睛】本題考查復數(shù)的定義和純虛數(shù)的概念,判斷命題的正確,屬于簡單題.求解時,分別對四個選項進行判斷,得到正確的選項.
15.【答案】C
【解析】由題意,=cs+isin,
∴,
∴表示的復數(shù)的模為.
故選C.
【名師點睛】本題考查復數(shù)代數(shù)形式的乘除運算,考查了復數(shù)模的求法,是基礎(chǔ)題.直接由題意可得,再由復數(shù)模的計算公式得答案.
16.【答案】1
【解析】,即該復數(shù)的模長為1.
故答案為1.
17.【答案】
【解析】,因此,復數(shù)的虛部為.
故答案為:.
【名師點睛】本題考查復數(shù)的虛部的求解,考查復數(shù)的乘法運算,考查計算能力,屬于基礎(chǔ)題.求解時,利用復數(shù)的乘法法則將復數(shù)表示為一般形式,可得出該復數(shù)的虛部.
18.【答案】
【解析】由題得,若在復平面內(nèi)對應的點位于第一象限,則且,解得,即的取值范圍為.
19.【答案】
【解析】因為= ,其為純虛數(shù),所以,解得=1.故答案為.
20.【答案】4
【解析】∵,∴,
∵表示滿足的最小正整數(shù),∴當時滿足第一次成立,∴,
故答案為.
直通高考
1.【答案】D
【解析】由題,則,故選D.
2.【分析】本題專題為復數(shù)的運算,為基礎(chǔ)題目,難度偏易.此題可采用幾何法,根據(jù)點(x,y)和點(0,1)之間的距離為1,可選正確答案為C.
【答案】C
【解析】由題可得則.故選C.
3.【答案】C
【解析】由得則對應的點(-3,-2)位于第三象限.故選C.
4.【答案】D
【解析】.故選D.
【名師點睛】本題考查復數(shù)的除法的運算,滲透了數(shù)學運算素養(yǎng).采取運算法則法,利用方程思想解題.
5.【答案】B
【解析】,∴共軛復數(shù)為,故選B.
6.【答案】C
【解析】因為,
所以,故選C.
7.【答案】D
【解析】由題可得,故選D.
8.【答案】D
【解析】,故選D.
9.【答案】D
【解析】的共軛復數(shù)為,
對應點為,在第四象限.故選D.
【名師點睛】此題考查復數(shù)的四則運算,屬于送分題,解題時注意審清題意,切勿不可因簡單導致馬虎丟分.將復數(shù)化為最簡形式,求其共軛復數(shù),找到共軛復數(shù)在復平面的對應點,判斷其所在象限.
10.【答案】B
【解析】令,
則由得,所以,故正確;
當時,因為,而知,故不正確;
當時,滿足,但,故不正確;
對于,因為實數(shù)的共軛復數(shù)是它本身,也屬于實數(shù),故正確.
故選B.
【名師點睛】分式形式的復數(shù),分子、分母同乘以分母的共軛復數(shù),化簡成的形式進行判斷,共軛復數(shù)只需實部不變,虛部變?yōu)樵瓉淼南喾磾?shù)即可.
11.【答案】D
【解析】由復數(shù)除法的運算法則有:,故選D.
【名師點睛】復數(shù)的代數(shù)形式的運算主要有加、減、乘、除.除法實際上是分母實數(shù)化的過程.在做復數(shù)的除法時,要注意利用共軛復數(shù)的性質(zhì):若z1,z2互為共軛復數(shù),則z1·z2=|z1|2=|z2|2,通過分子、分母同乘以分母的共軛復數(shù)將分母實數(shù)化.
12.【答案】C
【解析】由題意可得,由復數(shù)求模的法則可得,
則.故選C.
【名師點睛】共軛與模是復數(shù)的重要性質(zhì),運算性質(zhì)有:
(1);(2);(3);
(4);(5);(6).
13.【答案】B
【解析】,
因為對應的點在第二象限,所以,解得,
故實數(shù)a的取值范圍是,故選B.
14.【分析】先化簡復數(shù),再利用復數(shù)模的定義求所給復數(shù)的模.
【答案】
【解析】.
15.【分析】本題先計算,而后求其模.或直接利用模的性質(zhì)計算. 容易題,注重基礎(chǔ)知識、運算求解能力的考查.
【答案】
【解析】由題可得.
16.【分析】本題根據(jù)復數(shù)的乘法運算法則先求得,然后根據(jù)復數(shù)的概念,令實部為0即得a的值.
【答案】
【解析】,
令,解得.
【名師點睛】本題主要考查復數(shù)的運算法則,虛部的定義等知識,意在考查學生的轉(zhuǎn)化能力和計算求解能力.
17.【答案】4–i
【解析】由復數(shù)的運算法則得:.
【名師點睛】本題主要考查復數(shù)的運算法則及其應用,意在考查學生的轉(zhuǎn)化能力和計算求解能力.由題意結(jié)合復數(shù)的運算法則整理計算即可求得最終結(jié)果.
18.【答案】2
【解析】因為,則,則的實部為.
19.【答案】
【解析】因為為實數(shù),
所以,解得.
20.【答案】5 2
【解析】由題意可得,
則,解得,
則.
21.【答案】
【解析】,故答案為.
【名師點睛】(1)對于復數(shù)的四則運算,要切實掌握其運算技巧和常規(guī)思路,如.
(2)其次要熟悉復數(shù)相關(guān)概念,如復數(shù)的實部為、虛部為、模為、對應點為、共軛復數(shù)為.
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