内容正文:
■江苏省黄埭中学 浦振国
复数的模自身有代数的基本属性,又有
几何的结构特征,也是“数”与“形”巧妙融合
的一个重要数学模型。借助复数的模的基本
性质来处理一些相关的复数问题,对于复数
的解题与应用有很大的裨益,可以充分体现
复数的模的“双重”特征,开拓数学解题思维,
优化解题过程,提升解题效益。
一、模的求值
涉及复数的模的求解,往往离不开复数
的四则运算,以及复数的模的概念与公式等。
而借助复数模的基本性质,有时可以直接求
值或优化求解,减少一些复杂的复数四则运
算,能很好地提升解题效益。
例 1 若复数z 满足i·z=3-4i,则
|z|等于( )。
A.1 B.5
C.7 D.25
解法一:(运算法1)依题可得z=
3-4i
i
=
(3-4i)i
i2
= - 4- 3i,所 以 |z| =
(-4)2+(-3)2=5。
故选B。
解法二:(运算法2)依题可得i2·z=
(3-4i)i,所 以 z= -4-3i,则|z|=
(-4)2+(-3)2=5。故选B。
解法三:(性质法)依题可得z=
3-4i
i
,所以
|z|= 3-4ii =
|3-4i|
|i| =
32+(-4)2
1 =5
。
故选B。
点评:涉及一些简单的复数的模的求值
问题,不同思维视角的求解过程和数学运算
量往往差别不大。合理利用复数的模的基本
性质,可以很大程度上优化与之相关的逻辑
推理与数学运算,使得解题更加简捷快速。
二、参数的取值
涉及复数的模的相关参数的取值范围问
题,经常借助复数的模的条件,可以从代数思
维与几何思维这两个不同思维视角加以切
入,或通过代数运算确定不等式,或通过数形
结合从直观上处理,这些都离不开模的本质,
各有千秋,殊途同归。
例 2 (2022—2023学年上海交通大
学附属中学高二(上)假期检测数学试卷)已
知复数z=3-ai(a∈R,i为虚数单位),且满
足|z-2|<2,则实数a的取值范围是 。
解析:由复数z=3-ai,可得z=3+ai,
则|z-2|<2等价于|1+ai|<2,其表示的
是复数1+ai在复平面内对应的点Z 在以原
点为圆心,2为半径的圆内(不包括边界)。
图1
因为复数1+ai对应的
点在直线x=1上,所以线段
AB(除去端点)为动点Z 的
集合,如图1所示,由图可得
- 3<a< 3。
所以实数a 的取值范围
是(- 3,3)。
故填(- 3,3)。
点评:在处理与复数的模相关的参数的
取值范围及其综合问题时,合理借助复数自
身“数”的基本属性,凸现与复数相关的“形”
的结构特征,在实际解决问题时往往有奇效,
可以更加直观形象地挖掘与复数的模有关的
几何内涵,给问题的分析与解决提供更加宽
广的视角。
三、模最值的确定
涉及复数的模、运算式的模等的最值确
定及综合问题,经常借助复数模的几何特
征———圆的轨迹,化“数”为“形”,结合复数模
的基本性质来转化与应用,实现与之相关的
模的最值的确定。
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解题篇 创新题追根溯源
高考数学 2023年12月
例 3 设复数z满足条件|z|=1,那么
|z+22+i|的最大值是( )。
A.3 B.23
C.1+22 D.4
解析:依题知|z|=1表示单位圆上的
点,那么|z+22+i|表示单位圆上的点到点
(-22,-1)的距离。
所以求|z+22+i|的最大值可以转化
为求点(-22,-1)到原点的距离加上圆的
半径。
因为点(-22,-1)到原点的距离为3,
所以所求最大值为4。
故选D。
点评:解决此类与复数的模的最值相关
的综合问题时,经常通过复数的模的几何意
义与基本性质加以数形结合,利用直观想象
思维来分析与复数的模相关的几何图形、动
点轨迹及变化规律等,从而得以巧妙确定复
数的模的最值。
四、法则的应用
复数运算的几何意义与平面向量的加减
法的几何意义相同,均可应用平行四边形法
则。特别是在涉及复数的模、平面向量的模
等的运算问题中,经常可以利用相关法则进
行化归与转化,从而实现问题的巧妙解决。
例 4 设复数z1,z2 满足|z1|=|z2|
=2,|z1+z2|= 3,则|z1-z2|= 。
解析:由于|z1|=|z2|=2,|z1+z2|=
3,巧妙利用复数模的基本性质,结合公式
|z1+z2|2+|z1-z2|2=2(|z1|2+|z2|2),可
得|z1-z2|2=2(|z1|2+|z2|2)-|z1+z2|2=
2(22+22)-(3)2=13,所以|z1-z2|= 13。
故填 13。
点评:借助平行四边形法则下复数模的
基本性质,以及公式的应用,是解决与复数的
模、平面向量的模等相关问题比较巧妙的一
种方式,技巧性强,