内容正文:
第六章 平面向量与复数
第4讲 复数
[课程标准]1.通过方程的解,认识复数.2.理解复数的代数表示及其几何意义,理解两个复数相等的含义.3.掌握复数代数表示的四则运算,了解复数加、减运算的几何意义.
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基础知识整合
JI CHU ZHI SHI ZHENG HE
核心考向突破
HE XIN KAO XIANG TU PO
课时作业
KE SHI ZUO YE
基础知识整合
JI CHU ZHI SHI ZHENG HE
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知识梳理
知识拓展
双基自测
实部
虚部
b=0
b≠0
a=0且b≠0
a=c且b=d
*
1.复数的有关概念
(1)复数的概念
形如a+bi(a,b∈R)的数叫做复数,其中a与b分别叫做它的eq \x(\s\up1(01))_______与eq \x(\s\up1(02))_______.若eq \x(\s\up1(03))_______,则a+bi为实数,若eq \x(\s\up1(04))_______,则a+bi为虚数,若eq \x(\s\up1(05))________________,则a+bi为纯虚数.
(2)复数相等
a+bi=c+di⇔eq \x(\s\up1(06))______________ (a,b,c,d∈R).
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双基自测
|z|
|a+bi|
*
(3)共轭复数
a+bi与c+di共轭⇔a=c且b=-d(a,b,c,d∈R).
(4)复数的模
向量eq \o(OZ,\s\up16(→))的模叫做复数z=a+bi的模或绝对值,记作eq \x(\s\up1(07))_______或eq \x(\s\up1(08))_______,即|z|=|a+bi|=eq \x(\s\up1(09))__________ (a,b∈R).
eq \r(a2+b2)
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双基自测
(a+c)+(b+d)i
*
2.复数的几何意义
(1)复数z=a+bieq \a\vs4\al(一一对应)复平面内的点Z(a,b)(a,b∈R).
(2)复数z=a+bieq \a\vs4\al(一一对应)平面向量eq \o(OZ,\s\up16(→))(a,b∈R).
3.复数的运算
设z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R),则
(1)加法:z1+z2=(a+bi)+(c+di)=eq \x(\s\up1(10))______________________.
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双基自测
(a-c)+(b-d)i
(ac-bd)+(ad+bc)i
*
(2)减法:z1-z2=(a+bi)-(c+di)=eq \x(\s\up1(11))____________________.
(3)乘法:z1z2=(a+bi)(c+di)=eq \x(\s\up1(12))________________________.
(4)除法:eq \f(z1,z2)=eq \f(a+bi,c+di)=eq \f((a+bi)(c-di),(c+di)(c-di))=eq \f(ac+bd,c2+d2)+eq \f(bc-ad,c2+d2)i(c+di≠0).
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双基自测
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1.(1)i4n=1,i4n+1=i,i4n+2=-1,i4n+3=-i(n∈N).
(2)i4n+i4n+1+i4n+2+i4n+3=0(n∈N).
2.zeq \o(z,\s\up16(-))=|z|2=|eq \o(z,\s\up16(-))|2,|z1z2|=|z1||z2|,eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(z1,z2)))=eq \f(|z1|,|z2|),|zn|=|z|n(n∈N).
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双基自测
*
3.(1)复数加法的几何意义:若复数z1,z2对应的向量eq \o(OZ1,\s\up16(→)),eq \o(OZ2,\s\up16(→))不共线,则复数z1+z2是以eq \o(OZ1,\s\up16(→)),eq \o(OZ2,\s\up16(→))为邻边的平行四边形的对角线eq \o(OZ,\s\up16(→))所对应的复数.
(2)复数减法的几何意义:复数z1-z2是eq \o(OZ1,\s\up16(→))-eq \o(OZ2,\s\up16(→))=eq \o(Z2Z1,\s\up16(→))所对应的复数.
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双基自测
答案
解析
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1.(2022·新高考Ⅱ卷)(2+2i)(1-2i)=( )
A.-2+4i
B.-2-4i
C.6+2i
D.6-2i
解析 (2+2i)(1-2i)=2+4-4i+2i=6-2i.故选D.
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答案
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2.(人教A必修第二册习题7.2 T2改编)在复平面内,向量eq \o(AB,\s\up16(→))对应的复数是2+i,向量eq \o(CB,\s\up16(→))对应的复数是-1-3i,则向量eq \o(CA,\s\up16(→))对应的复数是( )
A.1-2i
B.-1+2i
C.3+4i
D.-3-4i
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双基自测
解析
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解析 因为向量eq \o(AB,\s\up16(→))对应的复数是2+i,向量eq \o(CB,\s\up16(→))对应的复数是-1-3i,所以向量eq \o(BA,\s\up16(→))对应的复数是-2-i,且eq \o(CA,\s\up16(→))=eq \o(CB,\s\up16(→))+eq \o(BA,\s\up16(→)),所以向量eq \o(CA,\s\up16(→))对应的复数是(-1-3i)+(-2-i)=-3-4i.故选D.
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双基自测
答案
解析
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3.以2i-eq \r(5)的虚部为实部,以eq \r(5)i+2i2的实部为虚部的新复数是( )
A.2-2i
B.2+i
C.-eq \r(5)+eq \r(5)i
D.eq \r(5)+eq \r(5)i
解析 2i-eq \r(5)的虚部为2,eq \r(5)i+2i2=-2+eq \r(5)i的实部为-2,所以所求的新复数是2-2i.故选A.
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双基自测
答案
解析
*
4.(2023·广州二模)若复数z=eq \f(m-i,1+i)是实数,则实数m=( )
A.-1
B.0
C.1
D.2
解析 ∵z=eq \f(m-i,1+i)=eq \f((m-i)(1-i),(1+i)(1-i))=eq \f(m-1,2)-eq \f(m+1,2)i为实数,∴-eq \f(m+1,2)=0,解得m=-1.故选A.
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双基自测
②③④
答案
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5.给出下列命题:
①两个不是实数的复数不能比较大小;
②复数i-1的共轭复数是i+1;
③若(x2-1)+(x2+3x+2)i是纯虚数,则实数x=±1;
④若(z1-z2)2+(z2-z3)2=0,则z1=z2=z3.
其中假命题的序号是______________.
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双基自测
解析
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解析 ①显然为真命题;对于②,复数i-1的共轭复数是-i-1,所以该命题是假命题;对于③,若(x2-1)+(x2+3x+2)i是纯虚数,则x2-1=0且x2+3x+2≠0,所以x=1,所以该命题是假命题;对于④,若(z1-z2)2+(z2-z3)2=0,可取z1=i,z2=0,z3=1,z1≠z2≠z3,所以该命题是假命题.
核心考向突破
HE XIN KAO XIANG TU PO
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考向一
考向二
考向三
答案
解析
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考向一 复数的运算
例1 (1)(2023·邯郸二模)若(z+1)i=z,则z2+i=( )
A.-eq \f(1,2)
B.eq \f(1,2)
C.-eq \f(1,2)i
D.eq \f(1,2)i
解析 因为(z+1)i=z,所以zi+i=z,z=eq \f(i,1-i),则z2=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(i,1-i)))
eq \s\up12(2)=-eq \f(1,2)i,所以z2+i=eq \f(1,2)i.
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考向一
考向二
考向三
答案
解析
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(2)(2023·汕头二模)已知复数z满足(1-i)z=1+i(i是虚数单位),则z2023的值为( )
A.-2023
B.i
C.-i
D.2023
解析 ∵(1-i)z=1+i,∴z=eq \f(1+i,1-i)=eq \f((1+i)2,(1-i)(1+i))=i,∴z2023=(i4)505·i3=-i.故选C.
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考向一
考向二
考向三
答案
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(3)(多选)(2023·淄博三模)已知复数z1,z2满足|z1||z2|≠0,下列说法正确的是( )
A.若z1z2=z1z3,则z2=z3
B.|z1+z2|≤|z1|+|z2|
C.若z1z2∈R,则eq \f(z1,z2)∈R
D.|z1z2|=|z1||z2|
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考向一
考向二
考向三
解析
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解析 对于A,z1z2=z1z3,则z1(z2-z3)=0,又z1≠0,所以z2=z3,故A正确.对于B,设z1,z2在复平面内表示的向量分别为z1,z2,且z1,z2≠0,当z1,z2方向相同时,|z1+z2|=|z1|+|z2|;当z1,z2方向不同时,|z1+z2|<|z1|+|z2|,综上|z1+z2|≤|z1|+|z2|,故B正确.对于C,设z1=1+i,z2=1-i,z1z2=(1+i)·(1-i)=2∈R,eq \f(z1,z2)=eq \f(1+i,1-i)=eq \f((1+i)2,(1-i)(1+i))=i∉R,故C错误.对于D,设z1=a+bi,z2=c+di,a,b,c,d≠0,z1z2=(a+bi)(c+di)=(ac-bd)+(ad+bc)i,则|z1z2|=eq \r((ac-bd)2+(ad+bc)2)=eq \r((ac)2+(bd)2+(ad)2+(bc)2),|z1||z2|=eq \r(a2+b2)·eq \r(c2+d2)=eq \r((ac)2+(bd)2+(ad)2+(bc)2)=|z1z2|,故D正确.故选ABD.
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考向一
考向二
考向三
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复数代数形式运算问题的解题策略
(1)复数的加、减、乘法类似于多项式的运算(注意:i2=-1),可将含有虚数单位i的看作一类同类项,不含i的看作另一类同类项,分别合并即可.
(2)复数的除法:除法的关键是分子、分母同乘分母的共轭复数,使分母实数化.
(3)复数的模注意正确应用公式|z|=|a+bi|=eq \r(a2+b2)(a,b∈R).
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考向一
考向二
考向三
答案
解析
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1.(2023·全国乙卷)|2+i2+2i3|=( )
A.1
B.2
C.eq \r(5)
D.5
解析 由题意可得2+i2+2i3=2-1-2i=1-2i,则|2+i2+2i3|=|1-2i|=eq \r(12+(-2)2)=eq \r(5).故选C.
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考向一
考向二
考向三
答案
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2.(多选)(2023·泉州一模)设z1,z2为复数,则下列命题正确的是( )
A.若|z1-z2|=0,则z1=z2
B.若|z1|=|z2|,则zeq \o\al(2,1)=zeq \o\al(2,2)
C.若z1+z2>0,则z2=eq \o(z,\s\up16(-))1
D.若z1z2=0,则z1=0或z2=0
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考向一
考向二
考向三
解析
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解析 对于A,设z1=a+bi,a,b∈R,z2=c+di,c,d∈R,∵|z1-z2|=0,∴|z1-z2|=eq \r((a-c)2+(b-d)2)=0,∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a-c=0,,b-d=0,))∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a=c,,b=d,))∴z1=z2,故A正确;对于B,令z1=1,z2=i,则|z1|=|z2|=1,此时zeq \o\al(2,1)≠zeq \o\al(2,2),故B错误;对于C,令z1=1+i,z2=-i,则z1+z2=1>0,此时z2≠eq \o(z,\s\up6(-))1,故C错误;对于D,设z1=a+bi,a,b∈R,z2=c+di,c,d∈R,则z1z2=(a+bi)(c+di)=(ac-bd)+(ad+bc)i=0,∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(ac-bd=0,,ad+bc=0,))
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考向一
考向二
考向三
解析
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∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(ac=bd,,ad=-bc,))∴a2cd=-b2cd,若c=d=0,则a2cd=-b2cd成立,此时z2=0,若c=0,d≠0,由ac=bd,知b=0,由ad=-bc知,a=0,此时z1=0,同理可知,当c≠0,d=0时,z1=0,当c≠0,d≠0时,由a2cd=-b2cd,得a2=-b2,∴a=b=0,此时z1=0,综上,若z1z2=0,则z1=0或z2=0,故D正确.故选AD.
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考向一
考向二
考向三
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考向二 复数运算与复数有关概念的综合问题
例2 (1)(2023·新课标Ⅰ卷)已知z=eq \f(1-i,2+2i),则z-eq \o(z,\s\up6(-))=( )
A.-i
B.i
C.0
D.1
解析 因为z=eq \f(1-i,2+2i)=eq \f((1-i)(1-i),2(1+i)(1-i))=eq \f(-2i,4)=-eq \f(1,2)i,所以eq \o(z,\s\up16(-))=eq \f(1,2)i,所以z-eq \o(z,\s\up16(-))=-i.故选A.
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答案
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(2)(2024·雅礼中学模拟)已知复数z1,z2是关于x的方程x2-2x+2=0的两个根.若z1=1+i,则|z2|=( )
A.eq \f(\r(2),2)
B.1
C.eq \r(2)
D.2
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考向一
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解析 解法一:由z1,z2是关于x的方程x2-2x+2=0的两个根,得z1+z2=2,所以z2=2-z1=2-(1+i)=1-i,所以|z2|=|1-i|=eq \r(2).故选C.
解法二:由z1,z2是关于x的方程x2-2x+2=0的两个根,得z1z2=2,所以z2=eq \f(2,z1)=eq \f(2,1+i),所以|z2|=eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(2,1+i)))=eq \f(2,|1+i|)=eq \f(2,\r(2))=eq \r(2).故选C.
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考向一
考向二
考向三
答案
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(3)(多选)(2023·潍坊二模)若复数z1=2+3i,z2=-1+i,其中i是虚数单位,则下列说法正确的是( )
A.eq \f(z1,z2)∈R
B.z1·z2=eq \o(z,\s\up16(-))1·eq \o(z,\s\up16(-))2
C.若z1+m(m∈R)是纯虚数,那么m=-2
D.若z1,eq \o(z,\s\up16(-))2在复平面内对应的向量分别为eq \o(OA,\s\up16(→)),eq \o(OB,\s\up16(→))(O为坐标原点),则|eq \o(AB,\s\up16(→))|=5
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考向一
考向二
考向三
解析
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解析 对于A,eq \f(z1,z2)=eq \f(2+3i,-1+i)=eq \f((2+3i)(-1-i),2)=eq \f(1,2)-eq \f(5,2)i,即eq \f(z1,z2)为虚数,故A错误;对于B,z1z2=(2+3i)(-1+i)=-5-i,则z1·z2=-5+i,又eq \o(z,\s\up16(-))1·eq \o(z,\s\up16(-))2=(2-3i)(-1-i)=-5+i,即z1·z2=eq \o(z,\s\up16(-))1·eq \o(z,\s\up16(-))2,故B正确;对于C,z1+m=2+m+3i是纯虚数,那么m+2=0,即m=-2,故C正确;对于D,由题意有A(2,3),B(-1,-1),则|eq \o(AB,\s\up16(→))|=eq \r((-1-2)2+(-1-3)2)=5,故D正确.故选BCD.
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考向三
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求解与复数概念相关问题的技巧
复数的分类、复数的相等、共轭复数的概念都与复数的实部和虚部有关,所以解答与复数相关概念有关的问题时,需把所给复数化为代数形式,即a+bi(a,b∈R)的形式,再根据题意列方程(组)求解.
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考向一
考向二
考向三
答案
解析
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1.(2023·南通模拟)已知复数z=(a-2i)(1+3i)(a∈R)的实部与虚部的和为12,则|z-5|=( )
A.3
B.4
C.5
D.6
解析 z=(a-2i)(1+3i)=a+3ai-2i-6i2=a+6+(3a-2)i,∴复数z的实部与虚部分别为a+6,3a-2,则a+6+3a-2=12,得a=2,∴|z-5|=|3+4i|=eq \r(32+42)=5.故选C.
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考向一
考向二
考向三
答案
解析
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2.(2023·全国甲卷)若复数(a+i)(1-ai)=2,a∈R,则a=( )
A.-1
B.0
C.1
D.2
解析 因为(a+i)(1-ai)=a-a2i+i+a=2a+(1-a2)i=2,所以eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2a=2,,1-a2=0,))解得a=1.故选C.
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考向一
考向二
考向三
答案
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3.(2023·潍坊三模)已知a,b∈R,i为虚数单位,则“复数z=eq \f(a+bi,1+i)是纯虚数”是“|a|+|b|≠0”的( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
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考向一
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考向三
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解析 z=eq \f(a+bi,1+i)=eq \f((a+bi)(1-i),(1+i)(1-i))=eq \f(a+b+(b-a)i,2),因为复数z=eq \f(a+bi,1+i)是纯虚数,所以eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a+b=0,,b-a≠0,))即eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a=-b,,a≠b,))故a,b不同时为0,所以|a|+|b|≠0,当a=b=1时,z=eq \f(a+b+(b-a)i,2)=1不是纯虚数,所以“复数z=eq \f(a+bi,1+i)是纯虚数”是“|a|+|b|≠0”的充分不必要条件.故选A.
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考向一
考向二
考向三
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考向三 复数的几何意义
例3 (1)(2023·新课标Ⅱ卷)在复平面内,(1+3i)(3-i)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
解析 因为(1+3i)(3-i)=3+8i-3i2=6+8i,所以所求复数对应的点为(6,8),位于第一象限.故选A.
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考向一
考向二
考向三
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(2)若复数z满足1≤|z|≤2,则在复平面内,z对应的点组成的图形的面积为( )
A.π
B.2π
C.3π
D.4π
解析 由题意得复数z对应的点的轨迹是如图所示的圆环,小圆的半径r=1,大圆的半径R=2,所以圆环的面积S=π(R2-r2)=3π.故选C.
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考向一
考向二
考向三
答案
*
(3)(多选)欧拉公式eix=cosx+isinx(本题中e为自然对数的底数,i为虚数单位)是由瑞士著名数学家欧拉创立,该公式建立了三角函数与指数函数的关系,在复变函数论中占有非常重要的地位,被誉为“数学中的天桥”.依据欧拉公式,则下列结论中正确的是( )
A.复数eieq \f(π,2)为纯虚数
B.复数ei2对应的点位于第二象限
C.复数eieq \f(π,3)的共轭复数为eq \f(\r(3),2)-eq \f(1,2)i
D.复数eiθ(θ∈R)在复平面内对应的点的轨迹是圆
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考向一
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考向三
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*
解析 对于A,复数eieq \f(π,2)=coseq \f(π,2)+isineq \f(π,2)=i为纯虚数,故A正确;对于B,复数ei2=cos2+isin2,cos2<0,sin2>0,复数ei2在复平面内对应的点为(cos2,sin2),位于第二象限,故B正确;对于C,复数eieq \f(π,3)=coseq \f(π,3)+isineq \f(π,3)=eq \f(1,2)+eq \f(\r(3),2)i的共轭复数为eq \f(1,2)-eq \f(\r(3),2)i,故C错误;对于D,复数eiθ=cosθ+isinθ(θ∈R)在复平面内对应的点的轨迹是圆,故D正确.故选ABD.
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考向一
考向二
考向三
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复数几何意义的理解及应用
复数集与复平面内所有的点构成的集合之间存在着一一对应关系,每一个复数都对应着一个点(有序实数对).复数的实部对应着点的横坐标,而虚部则对应着点的纵坐标,只要在复平面内找到这个有序实数对所表示的点,就可根据点的位置判断复数实部、虚部的取值.
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考向一
考向二
考向三
答案
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1.(2024·广东六校联考)如图,在复平面内,复数z1,z2对应的向量分别是eq \o(OA,\s\up6(→)),eq \o(OB,\s\up6(→)),则复数eq \f(z1,z2)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
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考向一
考向二
考向三
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解析 由图可得,eq \o(OA,\s\up16(→))=(-2,-1),eq \o(OB,\s\up16(→))=(0,1),则z1=-2-i,z2=i,故eq \f(z1,z2)=eq \f(-2-i,i)=eq \f((-2-i)i,i2)=-1+2i,所以复数eq \f(z1,z2)在复平面内对应的点(-1,2)位于第二象限.故选B.
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考向一
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考向三
答案
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2.(2023·聊城月考)设复数z1,z2在复平面内对应的点关于实轴对称,z1=2+i,则eq \f(z1,z2)=( )
A.1+i
B.eq \f(3,5)+eq \f(4,5)i
C.1+eq \f(4,5)i
D.1+eq \f(4,3)i
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考向一
考向二
考向三
解析
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解析 因为复数z1,z2在复平面内对应的点关于实轴对称,z1=2+i,所以z2=2-i,所以eq \f(z1,z2)=eq \f(2+i,2-i)=eq \f((2+i)2,5)=eq \f(3,5)+eq \f(4,5)i.
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考向一
考向二
考向三
答案
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3.(2023·漳州二模)复数z满足|z-(5+5i)|=2,则z在复平面内对应的点所在的象限为( )
A.第一象限
B.第二象限
C.第三象限
D.第四象限
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考向一
考向二
考向三
解析
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解析 设复数z=a+bi(a,b∈R),则z-(5+5i)=a-5+(b-5)i,∵|z-(5+5i)|=2,∴(a-5)2+(b-5)2=4,∴复数z在复平面内对应的点Z在以(5,5)为圆心,2为半径的圆上,故z在复平面内对应的点所在的象限为第一象限.故选A.
课时作业
KE SHI ZUO YE
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一、单项选择题
1.(2023·全国乙卷)设z=eq \f(2+i,1+i2+i5),则eq \o(z,\s\up6(-))=( )
A.1-2i
B.1+2i
C.2-i
D.2+i
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解析 由题意可得z=eq \f(2+i,1+i2+i5)=eq \f(2+i,1-1+i)=eq \f(i(2+i),i2)=eq \f(2i-1,-1)=1-2i,则eq \o(z,\s\up6(-))=1+2i.故选B.
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2.(2023·江淮十校联考)已知eq \f(2z-1,1+\o(z,\s\up16(-)))=i,则复数eq \o(z,\s\up16(-))的虚部是( )
A.-1
B.-i
C.1
D.i
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解析 设z=a+bi,由eq \f(2z-1,1+\o(z,\s\up16(-)))=i,得2(a+bi)-1=i(1+a-bi),即2a-1+2bi=b+(a+1)i,所以eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2a-1=b,,2b=a+1,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a=1,,b=1,))所以z=1+i,从而eq \o(z,\s\up16(-))=1-i,所以复数eq \o(z,\s\up16(-))的虚部是-1.
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3.(2023·南京模拟)已知复数z=1+i,eq \o(z,\s\up16(-))为z的共轭复数,则eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(\o(z,\s\up16(-))+1,z)))=( )
A.eq \r(2)
B.2
C.eq \f(\r(10),2)
D.eq \r(10)
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解析 由题意知z=1+i,eq \o(z,\s\up16(-))=1-i,eq \f(\o(z,\s\up16(-))+1,z)=eq \f(2-i,1+i)=eq \f((2-i)(1-i),(1+i)(1-i))=eq \f(1-3i,2)=eq \f(1,2)-eq \f(3,2)i,所以eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(\o(z,\s\up16(-))+1,z)))=eq \r(\f(1,4)+\f(9,4))=eq \f(\r(10),2).故选C.
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4.(2024·南通模拟)已知复数z1,z2在复平面内对应的点分别为(1,-1),(0,1),则eq \f(z1,z2)的共轭复数为( )
A.1+i
B.-1+i
C.-1-i
D.1-i
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解析 复数z1,z2在复平面内对应的点分别为(1,-1),(0,1),故z1=1-i,z2=i,z=eq \f(z1,z2)=eq \f(1-i,i)=eq \f(-i(1-i),-i2)=-1-i,故eq \o(z,\s\up6(-))=-1+i.故选B.
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5.若复数z=eq \f(6+λi,1+2i)(λ∈R,i为虚数单位)是纯虚数,则实数λ的值为( )
A.3
B.-3
C.12
D.-12
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解析 ∵z=eq \f(6+λi,1+2i)=eq \f((6+λi)(1-2i),(1+2i)(1-2i))=eq \f(6+2λ,5)+eq \f(λ-12,5)i为纯虚数,∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(6+2λ,5)=0,,\f(λ-12,5)≠0,))解得λ=-3.故选B.
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6.(2023·安阳市第二中学校考模拟预测)已知复数z=cos6+i·sin6,现有如下说法:①|z|=1;②复数z的实部为正数;③复数z的虚部为正数.则正确说法的个数为( )
A.3
B.2
C.1
D.0
解析 依题意,|z|=eq \r(cos26+sin26)=1,故①正确;复数z的实部为cos6,为正数,故②正确;复数z的虚部为sin6,为负数,故③错误.故选B.
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7.(2023·亳州蒙城第一中学校考模拟预测)若复数z=1-i,实数a,b满足z+eq \f(b,z)-a=0,则a+b=( )
A.2
B.4
C.-1
D.-2
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解析 解法一:∵z=1-i,∴1-i+eq \f(b,1-i)-a=1-i+eq \f(b(1+i),2)-a=1-a+eq \f(b,2)+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-1+\f(b,2)))i=0,∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(1-a+\f(b,2)=0,,-1+\f(b,2)=0,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a=2,,b=2,))∴a+b=4.故选B.
解法二:∵z+eq \f(b,z)-a=0,∴z2-az+b=0,∵z=1-i,∴eq \o(z,\s\up6(-))=1+i也满足z2-az+b=0,由根与系数的关系,可得a=1-i+1+i=2,b=(1-i)(1+i)=2,故a+b=4.故选B.
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8.(2023·扬州三模)复数z=x+yi(x,y∈R,i为虚数单位)在复平面内对应点为Z(x,y),则下列命题为真命题的是( )
A.若|z+1|=|z-1|,则点Z在圆上
B.若|z+1|+|z-1|=2,则点Z在椭圆上
C.若|z+1|-|z-1|=2,则点Z在双曲线上
D.若|x+1|=|z-1|,则点Z在抛物线上
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解析 由题意得|z+1|=eq \r((x+1)2+y2),它表示点(x,y)与点(-1,0)之间的距离,|z-1|=eq \r((x-1)2+y2),它表示点(x,y)与点(1,0)之间的距离,记F1(-1,0),F2(1,0),对于A,|z+1|=|z-1|表示点Z到点F1,F2的距离相等,则点Z在线段F1F2的中垂线上,不在圆上,故A为假命题;对于B,由|z+1|+|z-1|=2,知|ZF1|+|ZF2|=2=|F1F2|,不符合椭圆的定义,故B为假命题;对于C,由|z+1|-|z-1|=2,知|ZF1|-|ZF2|=2=|F1F2|,不符合双曲线的定义,故C为假命题;对于D,由|x+1|=|z-1|,知|x+1|=eq \r((x-1)2+y2),所以x2+2x+1=x2-2x+1+y2,即y2=4x,所以点Z在抛物线上,故D为真命题.故选D.
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二、多项选择题
9.已知z1,z2均为复数,则下列结论中正确的是( )
A.若|z1|=|z2|,则z1=±z2
B.若z1=eq \o(z,\s\up16(-))2,则z1+z2是实数
C.(z1-z2)2=|z1-z2|2
D.若z1+z2=0,则z1eq \o(z,\s\up16(-))2是实数
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解析 对于A,令z1=1,z2=-i,则|z1|=|z2|,则z1≠±z2,A错误;对于B,令z1=a+bi,a,b∈R,则z2=a-bi,z1+z2=2a为实数,B正确;对于C,令z1=1,z2=i,则(z1-z2)2=(1-i)2=-2i,|z1-z2|2=|1-i|2=12+(-1)2=2,则(z1-z2)2≠|z1-z2|2,C错误;对于D,令z1=a+bi,a,b∈R,则z2=-a-bi,eq \o(z,\s\up16(-))2=-a+bi,z1eq \o(z,\s\up16(-))2=(a+bi)(-a+bi)=-a2-b2为实数,D正确.故选BD.
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10.(2023·南京模拟)任何一个复数z=a+bi(其中a,b∈R,i为虚数单位)都可以表示成z=r(cosθ+isinθ)的形式,通常称之为复数z的三角形式.法国数学家棣莫弗发现:zn=[r(cosθ+isinθ)]n=rn(cosnθ+isinnθ)(n∈N*),我们称这个结论为棣莫弗定理.根据以上信息,下列说法正确的是( )
A.|z2|=|z|2
B.当r=1,θ=eq \f(π,3)时,z3=1
C.当r=1,θ=eq \f(π,3)时,eq \o(z,\s\up16(-))=eq \f(1,2)-eq \f(\r(3),2)i
D.当r=1,θ=eq \f(π,4)时,若n为偶数,则复数zn为纯虚数
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解析 ∵z=r(cosθ+isinθ),∴z2=r2(cos2θ+isin2θ),则|z2|=r2,|z|2=r2,|z2|=|z|2,故A正确;当r=1,θ=eq \f(π,3)时,z=coseq \f(π,3)+isineq \f(π,3),z3=coseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3×\f(π,3)))+isineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3×\f(π,3)))=cosπ+isinπ=-1,故B错误;当r=1,θ=eq \f(π,3)时,z=coseq \f(π,3)+isineq \f(π,3)=eq \f(1,2)+eq \f(\r(3),2)i,则eq \o(z,\s\up16(-))=eq \f(1,2)-eq \f(\r(3),2)i,故C正确;当r=1,θ=eq \f(π,4)时,z=coseq \f(π,4)+isineq \f(π,4),取n=4,则z4=cosπ+isinπ=-1,故D错误.故选AC.
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11.(2023·济南模拟)已知复数z=1+cos2θ+isin2θeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,2)<θ<\f(π,2)))(其中i为虚数单位),下列说法正确的是( )
A.复数z在复平面内对应的点可能落在第二象限
B.z可能为实数
C.|z|=2cosθ
D.eq \f(1,z)的实部为eq \f(1,2)
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解析 z=1+cos2θ+isin2θ=2cosθ(cosθ+isinθ),∵-eq \f(π,2)<θ<eq \f(π,2),∴cosθ>0,sinθ∈(-1,1).则复数z在复平面内对应的点不可能落在第二象限,A错误;当θ=0时,z=2,∴z可能为实数,B正确;|z|=2cosθ,C正确;eq \f(1,z)=eq \f(1,2cosθ(cosθ+isinθ))=eq \f(cosθ-isinθ,2cosθ)=eq \f(1,2)-eq \f(i,2)tanθ,eq \f(1,z)的实部为eq \f(1,2),D正确.故选BCD.
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5-2i
1+6i
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三、填空题
12.如图所示,平行四边形OABC,顶点O,A,C分别表示0,3+2i,-2+4i.向量eq \o(CA,\s\up16(→))所表示的复数为________,向量eq \o(OB,\s\up16(→))所表示的复数为________.
解析 eq \o(CA,\s\up16(→))=eq \o(OA,\s\up16(→))-eq \o(OC,\s\up16(→)),所以eq \o(CA,\s\up16(→))所表示的复数为(3+2i)-(-2+4i)=5-2i.eq \o(OB,\s\up16(→))=eq \o(OA,\s\up16(→))+eq \o(OC,\s\up16(→)),所以eq \o(OB,\s\up16(→))所表示的复数为(3+2i)+(-2+4i)=1+6i.
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13.(2023·雅礼中学模拟)已知复数z1=-eq \f(1,2)+eq \f(\r(3),2)i,z2=2,1)eq \f(z,zeq \o\al(2,1)+z1+2)
,则eq \o(z,\s\up16(-))2=______________.
-eq \f(1,2)+eq \f(\r(3),2)i
解析 ∵z1=-eq \f(1,2)+eq \f(\r(3),2)i,∴zeq \o\al(2,1)=eq \f(1,4)-eq \f(3,4)-eq \f(\r(3),2)i=-eq \f(1,2)-eq \f(\r(3),2)i,∴z2=2,1)eq \f(z,zeq \o\al(2,1)+z1+2)
=eq \f(-\f(1,2)-\f(\r(3),2)i,-\f(1,2)-\f(\r(3),2)i-\f(1,2)+\f(\r(3),2)i+2)=-eq \f(1,2)-eq \f(\r(3),2)i,∴eq \o(z,\s\up16(-))2=-eq \f(1,2)+eq \f(\r(3),2)i.
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14.设复数z1,z2满足|z1|=|z2|=2,z1+z2=eq \r(3)+i,则|z1-z2|=______________.
2eq \r(3)
解析 解法一:设z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R),∵|z1|=|z2|=2,∴a2+b2=4,c2+d2=4,∵z1+z2=a+bi+c+di=eq \r(3)+i,∴a+c=eq \r(3),b+d=1,∴(a+c)2+(b+d)2=a2+c2+2ac+b2+d2+2bd=4,∴2ac+2bd=-4,∵z1-z2=a+bi-(c+di)=a-c+(b-d)i,∴|z1-z2|=eq \r((a-c)2+(b-d)2)
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=eq \r(a2+c2-2ac+b2+d2-2bd)
=eq \r(a2+b2+c2+d2-(2ac+2bd))
=eq \r(4+4-(-4))=2eq \r(3).
解法二:∵|z1|=|z2|=2,可设z1=2cosθ+2sinθ·i,z2=2cosα+2sinα·i,∴z1+z2=2(cosθ+cosα)+2(sinθ+sinα)·i=eq \r(3)+i,
∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2(cosθ+cosα)=\r(3),,2(sinθ+sinα)=1.))两式平方作和,
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得4(2+2cosθcosα+2sinθsinα)=4,
化简得cosθcosα+sinθsinα=-eq \f(1,2).∴|z1-z2|
=|2(cosθ-cosα)+2(sinθ-sinα)·i|
=eq \r(4(cosθ-cosα)2+4(sinθ-sinα)2)
=eq \r(8-8(cosθcosα+sinθsinα))=eq \r(8+4)=2eq \r(3).
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四、解答题
15.复数z1=eq \f(3,a+5)+(10-a2)i,z2=eq \f(2,1-a)+(2a-5)i,若eq \o(z,\s\up16(-))1+z2是实数,求实数a的值.
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解
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解 eq \o(z,\s\up16(-))1+z2=eq \f(3,a+5)+(a2-10)i+eq \f(2,1-a)+(2a-5)i=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,a+5)+\f(2,1-a)))+[(a2-10)+(2a-5)]i=eq \f(a-13,(a+5)(a-1))+(a2+2a-15)i.
因为eq \o(z,\s\up16(-))1+z2是实数,所以a2+2a-15=0,
解得a=-5或a=3.
因为a+5≠0,所以a≠-5,故a=3.
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16.已知复数z=bi(b∈R),eq \f(z-2,1+i)是实数,i是虚数单位.
(1)求复数z;
(2)若复数(m+z)2所表示的点在第一象限,求实数m的取值范围.
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解
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解 (1)因为z=bi(b∈R),
所以eq \f(z-2,1+i)=eq \f(bi-2,1+i)=eq \f((bi-2)(1-i),(1+i)(1-i))
=eq \f((b-2)+(b+2)i,2)=eq \f(b-2,2)+eq \f(b+2,2)i.
又因为eq \f(z-2,1+i)是实数,所以eq \f(b+2,2)=0,
所以b=-2,即z=-2i.
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解
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(2)因为z=-2i,
所以(m+z)2=(m-2i)2=m2-4mi+4i2=(m2-4)-4mi,
又因为复数(m+z)2所表示的点在第一象限,
所以eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(m2-4>0,,-4m>0,))解得m<-2,
即实数m的取值范围为(-∞,-2).
R
$$