1.復(fù)數(shù)的有關(guān)概念
(1)定義:形如a+bi(a,b∈R)的數(shù)叫做復(fù)數(shù),其中a叫做復(fù)數(shù)z的實部,b叫做復(fù)數(shù)z的虛部.(i為虛數(shù)單位)
(2)分類:
(3)復(fù)數(shù)相等:a+bi=c+di?a=c且b=d(a,b,c,d∈R).
(4)共軛復(fù)數(shù):a+bi與c+di共軛?a=c,b=-d(a,b,c,d∈R).
(5)模:向量eq \(OZ,\s\up6(→))的模叫做復(fù)數(shù)z=a+bi的模,記作|a+bi|或|z|,即|z|=|a+bi|=eq \r(a2+b2)(a,b∈R).
2.復(fù)數(shù)的幾何意義
復(fù)數(shù)z=a+bi與復(fù)平面內(nèi)的點Z(a,b)及平面向量eq \(OZ,\s\up6(→))=(a,b)(a,b∈R)是一一對應(yīng)關(guān)系.
3.復(fù)數(shù)的運算
(1)運算法則:設(shè)z1=a+bi,z2=c+di,a,b,c,d∈R
(2)幾何意義:復(fù)數(shù)加減法可按向量的平行四邊形或三角形法則進(jìn)行.
如圖給出的平行四邊形OZ1ZZ2可以直觀地反映出復(fù)數(shù)加減法的幾何意義,即eq \(OZ,\s\up6(→))=eq \(OZ1,\s\up6(→))+eq \(OZ2,\s\up6(→)),eq \(Z1Z2,\s\up6(→))=eq \(OZ2,\s\up6(→))-eq \(OZ1,\s\up6(→)).
【思考辨析】
判斷下列結(jié)論是否正確(請在括號中打“√”或“×”)
(1)方程x2+x+1=0沒有解.( × )
(2)復(fù)數(shù)z=a+bi(a,b∈R)中,虛部為bi.( × )
(3)復(fù)數(shù)中有相等復(fù)數(shù)的概念,因此復(fù)數(shù)可以比較大?。? × )
(4)原點是實軸與虛軸的交點.( √ )
(5)復(fù)數(shù)的模實質(zhì)上就是復(fù)平面內(nèi)復(fù)數(shù)對應(yīng)的點到原點的距離,也就是復(fù)數(shù)對應(yīng)的向量的模.( √ )
1.(2016·全國乙卷)設(shè)(1+2i)(a+i)的實部與虛部相等,其中a為實數(shù),則a等于( )
A.-3B.-2C.2D.3
答案 A
解析 ∵(1+2i)(a+i)=a-2+(2a+1)i,
∴a-2=2a+1,解得a=-3,故選A.
2.(2015·課標(biāo)全國Ⅰ)已知復(fù)數(shù)z滿足(z-1)i=1+i,則z等于( )
A.-2-iB.-2+iC.2-iD.2+i
答案 C
解析 由(z-1)i=1+i,兩邊同乘以-i,則有z-1=1-i,所以z=2-i.
3.(2016·黃山一模)設(shè)i是虛數(shù)單位,若z=csθ+isinθ,且其對應(yīng)的點位于復(fù)平面內(nèi)的第二象限,則θ位于( )
A.第一象限B.第二象限
C.第三象限D(zhuǎn).第四象限
答案 B
解析 ∵z=csθ+isinθ對應(yīng)的點的坐標(biāo)為(csθ,sinθ),且點(csθ,sinθ)位于第二象限,∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(csθ0,))∴θ為第二象限角,故選B.
4.(教材改編)在復(fù)平面內(nèi),向量eq \(AB,\s\up6(→))對應(yīng)的復(fù)數(shù)是2+i,向量eq \(CB,\s\up6(→))對應(yīng)的復(fù)數(shù)是-1-3i,則向量eq \(CA,\s\up6(→))對應(yīng)的復(fù)數(shù)是( )
A.1-2iB.-1+2i
C.3+4iD.-3-4i
答案 D
解析 eq \(CA,\s\up6(→))=eq \(CB,\s\up6(→))+eq \(BA,\s\up6(→))=-1-3i+(-2-i)=-3-4i.
5.i2011+i2012+i2013+i2014+i2015+i2016+i2017=________.
答案 1
解析 原式=i3+i4+i1+i2+i3+i4+i=1.
題型一 復(fù)數(shù)的概念
例1 (1)(2015·福建)若(1+i)+(2-3i)=a+bi(a,b∈R,i是虛數(shù)單位),則a,b的值分別等于( )
A.3,-2B.3,2
C.3,-3D.-1,4
(2)若z1=(m2+m+1)+(m2+m-4)i(m∈R),z2=3-2i,則“m=1”是“z1=z2”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
(3)(2016·天津)i是虛數(shù)單位,復(fù)數(shù)z滿足(1+i)z=2,則z的實部為________.
答案 (1)A (2)A (3)1
解析 (1)∵(1+i)+(2-3i)=3-2i=a+bi,
∴a=3,b=-2,故選A.
(2)由eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(m2+m+1=3,,m2+m-4=-2,))解得m=-2或m=1,
所以“m=1”是“z1=z2”的充分不必要條件.
(3)∵(1+i)z=2,∴z=eq \f(2,1+i)=1-i,∴其實部為1.
引申探究
1.將本例(1)中方程左邊改為(1+i)(2-3i),求a,b的值.
解 (1+i)(2-3i)
=2+3-i=5-i=a+bi,
所以a=5,b=-1.
2.將本例(3)中的條件“(1+i)z=2”改為“(1+i)3z=2”,求z的實部.
解 z=eq \f(2,?1+i?3)=eq \f(2,-2+2i)
=-eq \f(1,2)-eq \f(1,2)i,
∴z的實部為-eq \f(1,2).
思維升華 解決復(fù)數(shù)概念問題的方法及注意事項
(1)復(fù)數(shù)的分類及對應(yīng)點的位置都可以轉(zhuǎn)化為復(fù)數(shù)的實部與虛部應(yīng)該滿足的條件問題,只需把復(fù)數(shù)化為代數(shù)形式,列出實部和虛部滿足的方程(不等式)組即可.
(2)解題時一定要先看復(fù)數(shù)是否為a+bi(a,b∈R)的形式,以確定實部和虛部.
(1)已知a∈R,復(fù)數(shù)z1=2+ai,z2=1-2i,若eq \f(z1,z2)為純虛數(shù),則復(fù)數(shù)eq \f(z1,z2)的虛部為( )
A.1B.iC.eq \f(2,5)D.0
(2)已知復(fù)數(shù)z滿足z2=-4,若z的虛部大于0,則z=________.
答案 (1)A (2)2i
解析 (1)由eq \f(z1,z2)=eq \f(2+ai,1-2i)=eq \f(?2+ai??1+2i?,5)=eq \f(2-2a,5)+eq \f(4+a,5)i是純虛數(shù),得a=1,此時eq \f(z1,z2)=i,其虛部為1.
(2)設(shè)z=a+bi(a,b∈R,b>0),
則z2=a2-b2+2abi=-4,
因此a=0,-b2=-4,b=±2,
又b>0,∴b=2,∴z=2i.
題型二 復(fù)數(shù)的運算
命題點1 復(fù)數(shù)的乘法運算
例2 (1)(2016·四川)設(shè)i為虛數(shù)單位,則復(fù)數(shù)(1+i)2等于( )
A.0B.2C.2iD.2+2i
(2)(2016·全國乙卷)設(shè)(1+i)x=1+yi,其中x,y是實數(shù),則|x+yi|等于( )
A.1B.eq \r(2)C.eq \r(3)D.2
(3)(2015·課標(biāo)全國Ⅱ)若a為實數(shù),且(2+ai)(a-2i)=-4i,則a等于( )
A.-1B.0C.1D.2
答案 (1)C (2)B (3)B
解析 (1)(1+i)2=12+i2+2i=1-1+2i=2i.
(2)由(1+i)x=1+yi,得x+xi=1+yi?eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x=1,,x=y(tǒng)))?eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x=1,,y=1.))所以|x+yi|=eq \r(x2+y2)=eq \r(2),故選B.
(3)因為a為實數(shù),且(2+ai)(a-2i)=4a+(a2-4)i=-4i,得4a=0且a2-4=-4,解得a=0,故選B.
命題點2 復(fù)數(shù)的除法運算
例3 (1)(2016·全國丙卷)若z=1+2i,則eq \f(4i,z\x\t(z)-1)等于( )
A.1B.-1C.iD.-i
(2)(2016·北京)復(fù)數(shù)eq \f(1+2i,2-i)等于( )
A.iB.1+iC.-iD.1-i
(3)(eq \f(1+i,1-i))6+eq \f(\r(2)+\r(3)i,\r(3)-\r(2)i)=________.
答案 (1)C (2)A (3)-1+i
解析 (1)z=1+2i,zeq \x\t(z)=5,eq \f(4i,z\x\t(z)-1)=i.
(2)eq \f(1+2i,2-i)=eq \f(?1+2i??2+i?,?2-i??2+i?)=eq \f(5i,5)=i.
(3)原式=[eq \f(?1+i?2,2)]6+eq \f(?\r(2)+\r(3)i??\r(3)+\r(2)i?,?\r(3)?2+?\r(2)?2)
=i6+eq \f(\r(6)+2i+3i-\r(6),5)=-1+i.
命題點3 復(fù)數(shù)的綜合運算
例4 (1)(2016·山東)若復(fù)數(shù)z滿足2z+eq \x\t(z)=3-2i,其中i為虛數(shù)單位,則z等于( )
A.1+2iB.1-2i
C.-1+2iD.-1-2i
(2)(2016·全國丙卷)若z=4+3i,則eq \f(\x\t(z),|z|)等于( )
A.1B.-1
C.eq \f(4,5)+eq \f(3,5)iD.eq \f(4,5)-eq \f(3,5)i
(3)若復(fù)數(shù)z滿足(3-4i)z=|4+3i|,則z的虛部為( )
A.-4B.-eq \f(4,5)C.4D.eq \f(4,5)
答案 (1)B (2)D (3)D
解析 (1)設(shè)z=a+bi(a,b∈R),則eq \x\t(z)=a-bi,∴2(a+bi)+(a-bi)=3-2i,整理得3a+bi=3-2i,∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(3a=3,,b=-2,))解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a=1,,b=-2,))∴z=1-2i,故選B.
(2)z=4+3i,|z|=5,eq \f(\x\t(z),|z|)=eq \f(4,5)-eq \f(3,5)i.
(3)設(shè)z=a+bi,
故(3-4i)(a+bi)=3a+3bi-4ai+4b=|4+3i|,
所以eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(3b-4a=0,,3a+4b=5,))解得b=eq \f(4,5).
思維升華 復(fù)數(shù)代數(shù)形式運算問題的常見類型及解題策略
(1)復(fù)數(shù)的乘法.復(fù)數(shù)的乘法類似于多項式的四則運算,可將含有虛數(shù)單位i的看作一類同類項,不含i的看作另一類同類項,分別合并即可.
(2)復(fù)數(shù)的除法.除法的關(guān)鍵是分子分母同乘以分母的共軛復(fù)數(shù),解題中要注意把i的冪寫成最簡形式.
(3)復(fù)數(shù)的運算與復(fù)數(shù)概念的綜合題.先利用復(fù)數(shù)的運算法則化簡,一般化為a+bi(a,b∈R)的形式,再結(jié)合相關(guān)定義解答.
(4)復(fù)數(shù)的運算與復(fù)數(shù)幾何意義的綜合題.先利用復(fù)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(fù)數(shù)的幾何意義解答.
(5)復(fù)數(shù)的綜合運算.分別運用復(fù)數(shù)的乘法、除法法則進(jìn)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.
(1)(2015·山東)若復(fù)數(shù)z滿足eq \f(\x\t(z),1-i)=i,其中i為虛數(shù)單位,則z等于( )
A.1-iB.1+iC.-1-iD.-1+i
(2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1+i,1-i)))2017=________.
(3)eq \f(-2\r(3)+i,1+2\r(3)i)+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),1-i)))2017=________.
答案 (1)A (2)i (3)eq \f(\r(2),2)+(eq \f(\r(2),2)+1)i
解析 (1)eq \x\t(z)=i(1-i)=1+i,∴z=1-i,故選A.
(2)(eq \f(1+i,1-i))2017=[eq \f(?1+i?2,?1-i??1+i?)]2017=i2017=i.
(3)eq \f(-2\r(3)+i,1+2\r(3)i)+(eq \f(\r(2),1-i))2017
=eq \f(i?1+2\r(3)i?,1+2\r(3)i)+(eq \f(\r(2),1-i))[(eq \f(\r(2),1-i))2]1008
=i+i1008·eq \f(\r(2),2)(1+i)=eq \f(\r(2),2)+(eq \f(\r(2),2)+1)i.
題型三 復(fù)數(shù)的幾何意義
例5 (1)△ABC的三個頂點對應(yīng)的復(fù)數(shù)分別為z1,z2,z3,若復(fù)數(shù)z滿足|z-z1|=|z-z2|=|z-z3|,則z對應(yīng)的點為△ABC的( )
A.內(nèi)心B.垂心
C.重心D.外心
答案 D
解析 由幾何意義知,復(fù)數(shù)z對應(yīng)的點到△ABC三個頂點距離都相等,z對應(yīng)的點是△ABC的外心.
(2)如圖所示,平行四邊形OABC,頂點O,A,C分別表示0,3+2i,-2+4i,試求:
①eq \(AO,\s\up6(→))、eq \(BC,\s\up6(→))所表示的復(fù)數(shù);
②對角線eq \(CA,\s\up6(→))所表示的復(fù)數(shù);
③B點對應(yīng)的復(fù)數(shù).
解 ①eq \(AO,\s\up6(→))=-eq \(OA,\s\up6(→)),∴eq \(AO,\s\up6(→))所表示的復(fù)數(shù)為-3-2i.
∵eq \(BC,\s\up6(→))=eq \(AO,\s\up6(→)),∴eq \(BC,\s\up6(→))所表示的復(fù)數(shù)為-3-2i.
②eq \(CA,\s\up6(→))=eq \(OA,\s\up6(→))-eq \(OC,\s\up6(→)),∴eq \(CA,\s\up6(→))所表示的復(fù)數(shù)為
(3+2i)-(-2+4i)=5-2i.
③eq \(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(fù)數(shù)為(3+2i)+(-2+4i)=1+6i,
即B點對應(yīng)的復(fù)數(shù)為1+6i.
思維升華 因為復(fù)平面內(nèi)的點、向量及向量對應(yīng)的復(fù)數(shù)是一一對應(yīng)的,要求某個向量對應(yīng)的復(fù)數(shù)時,只要找出所求向量的始點和終點,或者用向量相等直接給出結(jié)論即可.
已知z是復(fù)數(shù),z+2i,eq \f(z,2-i)均為實數(shù)(i為虛數(shù)單位),且復(fù)數(shù)(z+ai)2在復(fù)平面內(nèi)對應(yīng)的點在第一象限,求實數(shù)a的取值范圍.
解 設(shè)z=x+yi(x,y∈R),
∴z+2i=x+(y+2)i,由題意得y=-2.
∵eq \f(z,2-i)=eq \f(x-2i,2-i)=eq \f(1,5)(x-2i)(2+i)
=eq \f(1,5)(2x+2)+eq \f(1,5)(x-4)i,
由題意得x=4.∴z=4-2i.
∵(z+ai)2=(12+4a-a2)+8(a-2)i,
根據(jù)條件,可知eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(12+4a-a2>0,,8?a-2?>0,))
解得20,且(1+ai)(b+i)=5i(i是虛數(shù)單位),則a+b等于( )
A.eq \r(2)B.2eq \r(2)C.2D.4
答案 D
解析 由題意得(1+ai)(b+i)=(b-a)+(1+ab)i=5i,
則eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(b-a=0,,1+ab=5,))又a>0,b>0,所以a=b=2,則a+b=4.
2.(2017·天津質(zhì)檢)已知i為虛數(shù)單位,a∈R,如果復(fù)數(shù)2i-eq \f(a,1-i)是實數(shù),則a的值為( )
A.-4B.2C.-2D.4
答案 D
解析 ∵2i-eq \f(a,1-i)=2i-eq \f(a?1+i?,?1-i??1+i?)
=2i-eq \f(a,2)-eq \f(a,2)i=(2-eq \f(a,2))i-eq \f(a,2),a∈R,
∴2-eq \f(a,2)=0,∴a=4.
3.若i為虛數(shù)單位,圖中復(fù)平面內(nèi)點Z表示復(fù)數(shù)z,則表示復(fù)數(shù)eq \f(z,1+i)的點是( )
A.EB.FC.GD.H
答案 D
解析 由題圖知復(fù)數(shù)z=3+i,
∴eq \f(z,1+i)=eq \f(3+i,1+i)=eq \f(?3+i??1-i?,?1+i??1-i?)=eq \f(4-2i,2)=2-i.
∴表示復(fù)數(shù)eq \f(z,1+i)的點為H.
4.(2017·南昌月考)eq \x\t(z)是z的共軛復(fù)數(shù),若z+eq \x\t(z)=2,(z-eq \x\t(z))i=2(i為虛數(shù)單位),則z等于( )
A.1+iB.-1-i
C.-1+iD.1-i
答案 D
解析 方法一 設(shè)z=a+bi,a,b為實數(shù),則eq \x\t(z)=a-bi.
∵z+eq \x\t(z)=2a=2,∴a=1.
又(z-eq \x\t(z))i=2bi2=-2b=2,∴b=-1.故z=1-i.
方法二 ∵(z-eq \x\t(z))i=2,∴z-eq \x\t(z)=eq \f(2,i)=-2i.
又z+eq \x\t(z)=2,∴(z-eq \x\t(z))+(z+eq \x\t(z))=-2i+2,
∴2z=-2i+2,∴z=1-i.
5.(2016·新鄉(xiāng)、許昌、平頂山調(diào)研)復(fù)數(shù)z1,z2滿足z1=m+(4-m2)i,z2=2csθ+(λ+3sinθ)i(m,λ,θ∈R),并且z1=z2,則λ的取值范圍是( )
A.[-1,1]B.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(9,16),1))
C.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(9,16),7))D.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(9,16),7))
答案 C
解析 由復(fù)數(shù)相等的充要條件可得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(m=2csθ,,4-m2=λ+3sinθ,))化簡得4-4cs2θ=λ+3sinθ,由此可得λ=-4cs2θ-3sinθ+4=-4(1-sin2θ)-3sinθ+4=4sin2θ-3sinθ=4eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(sinθ-\f(3,8)))2-eq \f(9,16),因為sinθ∈[-1,1],所以4sin2θ-3sinθ∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(9,16),7)).
6.已知0

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2022版江蘇高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)講義:第5章 第4節(jié) 數(shù)系的擴(kuò)充與復(fù)數(shù)的引入 Word版含答案學(xué)案

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