内容正文:
专题03 复数
一、知识聚焦
二、题型聚焦
知识点 1:复数的有关概念
1、复数的定义:形如a+bi(a,b∈R)的数叫做复数,实部是,虚部是.
2、虚数单位:把平方等于-1的数用符号i表示,规定i2=-1,我们把i叫作虚数单位.
3、复数集:①定义:全体复数所成的集合.②表示:通常用大写字母C表示.
4、复数的分类:任意一个复数都由它的实部与虚部唯一确定,虚部为0的复数实际上是一个实数.
(1)
(2)复数集、实数集、虚数集、纯虚数集之间的关系
5、复数相等:a+bi与c+di相等的充要条件是a=c且b=d.
6、共轭复数:如果两个复数的实部相等,而虚部互为相反数,则这两个复数叫做互为共轭复数.
复数z的共轭复数用表示,即当z=a+bi(a,b∈R)时,=a-bi.
知识点2:复数的几何意义
1、复平面:当用直角坐标平面内的点来表示复数时,称这个直角坐标系为复平面,x轴为实轴,y轴为虚轴.
2、复数的几何意义
(1)任一个复数z=a+bi(a,b∈R)与复平面内的点Z(a,b)是一一对应的.
(2)一个复数z=a+bi(a,b∈R)与复平面内的向量是一一对应的.
【注意】实轴、虚轴上的点与复数的对应关系
实轴上的点都表示实数;除了原点外,虚轴上的点都表示纯虚数,原点对应的有序实数对为(0,0),它所确定的复数是z=0+0i=0,表示的是实数.
3、复数的模
(1)定义:向量的r叫做复数z=a+bi(a,b∈R)的模或绝对值.
(2)记法:复数z=a+bi的模记为|z|或|a+bi|.
(3)公式:|z|=|a+bi|=r=(r≥0,r∈R).
知识点3:复数的运算
1、复数的运算法则
设, (a,b,c,d∈R),则:
(1)加法:z1+z2=(a+bi)+(c+di)=(a+c)+(b+d)i;
(2)减法:z1-z2=(a+bi)-(c+di)=(a-c)+(b-d)i;
(3)乘法:z1·z2=(a+bi)(c+di)=(ac-bd)+(ad+bc)i;
(4)除法:
2、复数运算的几个重要结论
(1)|z1+z2|2+|z1-z2|2=2(|z1|2+|z2|2); (2)·z=|z|2=||2.
(3)若z为虚数,则|z|2≠z2. (4)(1±i)2=±2i.
(4)=i;=-i.
3、虚数单位i的乘方
计算复数的乘积要用到虚数的单位i的乘方,in有如下性质:
i1=i,i2=-1,i3=i·i2=-i,i4=i3·i=-i·i=1,
从而对于任何n∈N+,都有i4n+1=i4n·i=(i4)n·i=i,
同理可证i4n+2=-1,i4n+3=-i,i4n+4=1.
这就是说,如果n∈N+,那么有i4n+1=i,i4n+2=-1,i4n+3=-i,i4n+4=1.
由此可进一步得(1+i)2=2i,(1-i)2=-2i,=-1,=i,=-i.
4、复数方程的解
在复数范围内,实系数一元二次方程的求解方法:
(1)求根公式法:
①当时, ②当时,
(2)利用复数相等的定义求解,设方程的根为,
将此代入方程,化简后利用复数相等的定义求解.
知识点4:复数的三角形式
1、复数的三角形式:任何一个复数都可以表示成的形式,其中是复数的模,是复数的辅角.
【注意】复数的三角形式必须满足:模非负,角相同,余正弦,加号连.
2、辅角主值
(1)辅角的定义:设复数的对应向量为,以轴的非负半轴为始边,向量所在的射线(射线)为终边的角,叫做复数的辅角.
(2)辅角的主值:根据辅角的定义及任意角的概念可知,任何一个不为零的复数辅角有无限多个值,且这些值相差的整数倍.
规定:其中在范围内的辅角的值为辅角的主值,通常记作
【注意】因为复数0对应零向量,而零向量的方向是任意的,所以复数0的辅角是任意的.
3、复数乘、除法的三角表示:已知,,
(1)乘法:,即模数相乘,辅角相加.
(2)除法:,即模数相除,辅角相减.
题型归纳
【题型1 复数的相关概念应用】
满分技法
1、判断复数的实部、虚部的关键
(1)看形式:看复数的表示是否是的形式;
(2)看属性:看,是否都是实数;
(3)看符号:复数的实部和虚部的符号是易错点.
2、复数的分类:对于复数a+bi,
(1)当且仅当b=0时,它是实数;
(2)当且仅当a=b=0时,它是实数0;
(3)当b≠0时,叫做虚数;
(4)当a=0且b≠0时,叫做纯虚数.
1.(23-24高一下·湖南常德·月考)复数的虚部是( )
A.5 B. C. D.
2.(23-24高一下·甘肃白银·期中)复数的实部与虚部之和为( )
A. B. C.8 D.6
3.(23-24高一下·四川成都·期中)若纯虚数,则 .
4.(23-24高一下·安徽·月考)复数,其中.
(1)若复数z为实数,求a的值;
(2)若复数z为虚数,求a的取值范围;
(3)若复数z为纯虚数,求a的值
【题型2 复数相等及应用】
满分技法
求解复数相等问题的步骤:(1)等号两侧都写成复数的代数形式;(2)根据两个复数相等的充要条件列出方程(组);(3)解方程(组).
5.(23-24高一下·浙江金华·期中)设,若,其中是虚数单位,则
6.(23-24高一下·安徽·月考)已知,其中,i为虚数单位.则实数 , .
7.(23-24高一下·河南郑州·期中)已知复数,,并且,则 .
8.(23-24高一下·云南保山·期中)(多选)已知a,,,,则( )
A. B. C. D.
【题型3 复数的几何意义及应用】
满分技法
(1)任一个复数z=a+bi(a,b∈R)与复平面内的点Z(a,b)是一一对应的.
(2)一个复数z=a+bi(a,b∈R)与复平面内的向量是一一对应的.
9.(23-24高一下·四川眉山·月考)设在复平面内,复数和对应的点分别为,则向量表示的复数所对应的点位于( )
A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限
10.(23-24高一下·安徽·月考)复数在复平面内所对应的点位于( )
A.第―象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限
11.(23-24高一下·山东泰安·期中)当时,复数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.(23-24高一下·四川成都·期中)复平面内表示复数的点位于四象限时,实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【题型4 复数的模长相关计算】
满分技法
计算复数的模时,应先找出复数的实部与虚部,然后再利用复数的模的公式进行计算.两个虚数不能比较大小,但它们的模可以比较大小.
13.(23-24高一下·福建厦门·月考)复数,其中i为虚数单位,则( )
A. B.2 C. D.5
14.(23-24高一下·湖北·期中)(多选)已知复数z满足,则( )
A. B. C. D.
15.(2024·河南商丘·模拟预测)已知复数和满足,则( )
A.1 B. C. D.2
16.(23-24高一下·陕西西安·月考)若复数满足,且在复平面内对应的点位于第四象限,写出一个符合条件的复数 .
【题型5 复数四则混合运算】
满分技法
解决复数四则运算问题的思路:
1、复数的加减法:实部与虚部相加减,虚部与虚部相加减分别作为结果的实部与虚部。把i看作字母,类比多项式加减法中的合并同类项;
2、复数的乘法可以按照多项式的乘法计算,只是在结果中要将换成,并将实部、虚部分别合并. 多项式展开中的一些重要公式仍适用于复数,常用公式有,,.
2、复数的除法法则在实际操作中不方便适用,一般将除法写成分式形式,采用“分母实数化”的方法,即将分子、分母同乘分母的共轭复数,使分母成为实数,再计算.
17.(23-24高一下·河南濮阳·月考)设复数在复平面内对应的点为,则( )
A. B. C. D.
18.(23-24高一下·河南驻马店·月考)已知为虚数单位,复数满足,则( )
A. B. C. D.
19.(23-24高一下·黑龙江佳木斯·期中)设,,则a等于 .
20.(23-24高一下·河南郑州·期中)计算(1);(2);(3)
【题型6 复数高次幂的周期性应用】
满分技法
计算复数的乘积要用到虚数的单位i的乘方,in有如下性质:
i1=i,i2=-1,i3=i·i2=-i,i4=i3·i=-i·i=1,
从而对于任何n∈N+,都有i4n+1=i4n·i=(i4)n·i=i,
同理可证i4n+2=-1,i4n+3=-i,i4n+4=1.
这就是说,如果n∈N+,那么有i4n+1=i,i4n+2=-1,i4n+3=-i,i4n+4=1.
由此可进一步得(1+i)2=2i,(1-i)2=-2i,=-1,=i,=-i.
21.(23-24高一下·江西·月考)已知复数满足,则( )
A.1 B. C. D.
22.(23-24高一下·河南·期中)( )
A.0 B. C.1 D.
23.(22-23高一下·广东广州·期中)已知i是虚数单位,则 .
24.(23-24高一下·山东滨州·月考) .
【题型7 共轭复数及辨析】
满分技法
共轭复数问题的求解技巧:
1、若复数的代数式已知,则根据共轭复数的定义,可以写出,再进行复数的四则运算.
2、已知关于和的方程,而复数的代数形式位置,求解.
解决此类问题的常规思路是:设,则,代入所给等式,利用复数相等的充要条件,转化为方程(组)求解.
25.(23-24高一下·河南商丘·月考)设,则的虚部是( )
A.1 B.-1 C. D.
26.(23-24高一下·天津河西·期中)复数的共轭复数是( )
A. B. C. D.
27.(2024·福建莆田·三模)(多选)若z是非零复数,则下列说法正确的是( )
A.若,则 B.若,则
C.若,则 D.若,则
28.(23-24高一下·江苏南京·月考)已知虚数满足:为实数,则 .
【题型8 复数范围内的解方程】
满分技法
在复数范围内,实系数一元二次方程的求解方法:
(1)求根公式法:
①当时, ②当时,
(2)利用复数相等的定义求解,设方程的根为,
将此代入方程,化简后利用复数相等的定义求解.
29.(23-24高一下·湖南岳阳·期中)在复数范围内,方程的解集为 .
30.(23-24高一下·河南安阳·月考)已知p,q为实数,是关于x的方程的一个根,则的值为( )
A.14 B.-14 C.38 D.-38
31.(23-24高一下·天津·期中)已知是关于的实系数方程的两个虚根,则 .
32.(23-24高一下·吉林·期中)(多选)设方程在复数范围内的两根分别为,则下列关于的说法正确的有( )
A. B. C. D.
【题型9 与复数模有关的最值问题】
满分技法
1、求复数在复平面内对应点的集合表示的图形时,常用的方法是通过化简得到关于复数模的最简等式或不等式,然后根据复数的模的几何意义直接判断图形的形状.
2、复数的几何意义是复平面内两点之间的距离公式,
若,则表示复平面内点与点之间的距离,
则表示以为圆心,以r为半径的圆上的点.
33.(23-24高一下·河北石家庄·期中)当复数z满足时,则的最小值是( )
A.3 B.4 C.5 D.6
34.(23-24高一下·福建·期中)已知复数满足,则的最小值为 .
35.(23-24高一下·浙江杭州·期中)复数满足,是虚数单位,则的最大值为 .
36.(22-23高一下·广东广州·期中)已知,且,i为虚数单位,则的最小值是 .
【题型10 复数三角形式的应用】
满分技法
1、将复数化为三角形式时,要注意以下两点:
(1),
(2),,其中终边所在象限与点所在象限相同,当,时,
2、每一个不等于零的复数有唯一的模与辅角的主值,并且由它的模与辅角的主值唯一确定。因此,两个非零复数相等当且仅当它们的模与辅角的主值分别相等。
37.(2023高三·全国·专题练习)复数的三角形式是( )
A. B.
C. D.
38.(23-24高一下·全国·专题练习)设复数的辐角的主值是,则的辐角的主值为( )
A. B. C. D.
39.(23-24高一下·河南安阳·月考)法国数学家棣莫弗发现:,我们称这个结论为棣莫弗定理,则( )
A.1 B. C. D.
40.(23-24高一下·全国·专题练习)计算下列各式,并用三角形式表示:
(1);
(2);
(3).
过关检测
一、单选题
1.(23-24高一下·河南驻马店·月考)已知复数,(,为虚数单位),且,则( )
A. B.
C. D.
2.(23-24高一下·浙江·期中)若复数满足,则的虚部为( )
A. B. C. D.
3.(23-24高一下·浙江·月考)已知复数(为虚数单位),则的虚部为( )
A. B. C. D.
4.(23-24高一下·安徽·月考)若复数z满足,则( )
A. B. C. D.
5.(23-24高一下·福建福州·期中)已知复数满足,则最小值是( )
A.3 B.4 C.5 D.6
6.(23-24高一下·安徽安庆·月考)已知都是复数,其共轭复数分别为,则下列说法错误的是( )
A. B.
C.若,则 D.
二、多选题
7.(23-24高一下·河北沧州·期中)已知复数,则( )
A.z的虚部为 B.z是纯虚
C.z的模是 D.z在复平面内对应的点位于第四象限
8.(23-24高一下·山西忻州·月考)关于复数z,下面是真命题的是( )
A.若,则 B.若,则
C.若,则 D.若,则
9.(23-24高一下·湖南永州·月考)设是复数,则下列命题中是真命题的有( )
A.若,则; B.若,则;
C.若,则; D.若,则;
三、填空题
10.(23-24高一下·广东江门·期中)计算: .
11.(23-24高一下·湖南衡阳·期中)若()在复平面内所对应的点在第一象限,则整数 .
12.(23-24高一下·吉林延边·期中)已知复数满足,则复数在复平面内对应点的集合所构成的图形面积为
四、解答题
13.(23-24高一下·浙江宁波·期中)已知复数.
(1)若复数为纯虚数,求的值;
(2)若在复平面上对应的点在第三象限,求的取值范围.
14.(22-23高一下·河北邢台·月考)在英语中,实数是Real Quantity,一般取Real的前两个字母“Re”表示一个复数的实部;虚数是Imaginary Quantity,一般取Imaginary的前两个字母“Im”表示一个复数的虚部.如:,;,.已知复数z是方程的解.
(1)若,且(a,,i是虚数单位),求;
(2)若,复数,,且,,求t的取值范围.
15.(23-24高一下·福建泉州·期中)已知复数,
(1)求证:;
(2)化简:;
(3)若是方程的一个根,求的值.
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专题03 复数
一、知识聚焦
二、题型聚焦
知识点 1:复数的有关概念
1、复数的定义:形如a+bi(a,b∈R)的数叫做复数,实部是,虚部是.
2、虚数单位:把平方等于-1的数用符号i表示,规定i2=-1,我们把i叫作虚数单位.
3、复数集:①定义:全体复数所成的集合.②表示:通常用大写字母C表示.
4、复数的分类:任意一个复数都由它的实部与虚部唯一确定,虚部为0的复数实际上是一个实数.
(1)
(2)复数集、实数集、虚数集、纯虚数集之间的关系
5、复数相等:a+bi与c+di相等的充要条件是a=c且b=d.
6、共轭复数:如果两个复数的实部相等,而虚部互为相反数,则这两个复数叫做互为共轭复数.
复数z的共轭复数用表示,即当z=a+bi(a,b∈R)时,=a-bi.
知识点2:复数的几何意义
1、复平面:当用直角坐标平面内的点来表示复数时,称这个直角坐标系为复平面,x轴为实轴,y轴为虚轴.
2、复数的几何意义
(1)任一个复数z=a+bi(a,b∈R)与复平面内的点Z(a,b)是一一对应的.
(2)一个复数z=a+bi(a,b∈R)与复平面内的向量是一一对应的.
【注意】实轴、虚轴上的点与复数的对应关系
实轴上的点都表示实数;除了原点外,虚轴上的点都表示纯虚数,原点对应的有序实数对为(0,0),它所确定的复数是z=0+0i=0,表示的是实数.
3、复数的模
(1)定义:向量的r叫做复数z=a+bi(a,b∈R)的模或绝对值.
(2)记法:复数z=a+bi的模记为|z|或|a+bi|.
(3)公式:|z|=|a+bi|=r=(r≥0,r∈R).
知识点3:复数的运算
1、复数的运算法则
设, (a,b,c,d∈R),则:
(1)加法:z1+z2=(a+bi)+(c+di)=(a+c)+(b+d)i;
(2)减法:z1-z2=(a+bi)-(c+di)=(a-c)+(b-d)i;
(3)乘法:z1·z2=(a+bi)(c+di)=(ac-bd)+(ad+bc)i;
(4)除法:
2、复数运算的几个重要结论
(1)|z1+z2|2+|z1-z2|2=2(|z1|2+|z2|2); (2)·z=|z|2=||2.
(3)若z为虚数,则|z|2≠z2. (4)(1±i)2=±2i.
(4)=i;=-i.
3、虚数单位i的乘方
计算复数的乘积要用到虚数的单位i的乘方,in有如下性质:
i1=i,i2=-1,i3=i·i2=-i,i4=i3·i=-i·i=1,
从而对于任何n∈N+,都有i4n+1=i4n·i=(i4)n·i=i,
同理可证i4n+2=-1,i4n+3=-i,i4n+4=1.
这就是说,如果n∈N+,那么有i4n+1=i,i4n+2=-1,i4n+3=-i,i4n+4=1.
由此可进一步得(1+i)2=2i,(1-i)2=-2i,=-1,=i,=-i.
4、复数方程的解
在复数范围内,实系数一元二次方程的求解方法:
(1)求根公式法:
①当时, ②当时,
(2)利用复数相等的定义求解,设方程的根为,
将此代入方程,化简后利用复数相等的定义求解.
知识点4:复数的三角形式
1、复数的三角形式:任何一个复数都可以表示成的形式,其中是复数的模,是复数的辅角.
【注意】复数的三角形式必须满足:模非负,角相同,余正弦,加号连.
2、辅角主值
(1)辅角的定义:设复数的对应向量为,以轴的非负半轴为始边,向量所在的射线(射线)为终边的角,叫做复数的辅角.
(2)辅角的主值:根据辅角的定义及任意角的概念可知,任何一个不为零的复数辅角有无限多个值,且这些值相差的整数倍.
规定:其中在范围内的辅角的值为辅角的主值,通常记作
【注意】因为复数0对应零向量,而零向量的方向是任意的,所以复数0的辅角是任意的.
3、复数乘、除法的三角表示:已知,,
(1)乘法:,即模数相乘,辅角相加.
(2)除法:,即模数相除,辅角相减.
题型归纳
【题型1 复数的相关概念应用】
满分技法
1、判断复数的实部、虚部的关键
(1)看形式:看复数的表示是否是的形式;
(2)看属性:看,是否都是实数;
(3)看符号:复数的实部和虚部的符号是易错点.
2、复数的分类:对于复数a+bi,
(1)当且仅当b=0时,它是实数;
(2)当且仅当a=b=0时,它是实数0;
(3)当b≠0时,叫做虚数;
(4)当a=0且b≠0时,叫做纯虚数.
1.(23-24高一下·湖南常德·月考)复数的虚部是( )
A.5 B. C. D.
【答案】B
【解析】复数的虚部为.故选:B.
2.(23-24高一下·甘肃白银·期中)复数的实部与虚部之和为( )
A. B. C.8 D.6
【答案】B
【解析】因为,所以的实部与虚部之和为.故选:B.
3.(23-24高一下·四川成都·期中)若纯虚数,则 .
【答案】1
【解析】由题意可知,,得.
4.(23-24高一下·安徽·月考)复数,其中.
(1)若复数z为实数,求a的值;
(2)若复数z为虚数,求a的取值范围;
(3)若复数z为纯虚数,求a的值
【答案】(1)或;(2)且;(3)
【解析】(1)由复数z为实数,得,解得或
(2)由复数z为虚数,得,解得且
(3)由复数z为纯虚数,得,解得.
【题型2 复数相等及应用】
满分技法
求解复数相等问题的步骤:(1)等号两侧都写成复数的代数形式;(2)根据两个复数相等的充要条件列出方程(组);(3)解方程(组).
5.(23-24高一下·浙江金华·期中)设,若,其中是虚数单位,则
【答案】7
【解析】因为,
所以,即,所以,
6.(23-24高一下·安徽·月考)已知,其中,i为虚数单位.则实数 , .
【答案】1
【解析】由题意,得,解得,
7.(23-24高一下·河南郑州·期中)已知复数,,并且,则 .
【答案】
【解析】由题意,所以,
从而,
注意到的取值范围是,
所以的取值范围是.
8.(23-24高一下·云南保山·期中)(多选)已知a,,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】BC
【解析】对于A、B,由,解得,故A错误,B正确.
对于C,,,故C正确;
对于D,,故D错误.故选:BC.
【题型3 复数的几何意义及应用】
满分技法
(1)任一个复数z=a+bi(a,b∈R)与复平面内的点Z(a,b)是一一对应的.
(2)一个复数z=a+bi(a,b∈R)与复平面内的向量是一一对应的.
9.(23-24高一下·四川眉山·月考)设在复平面内,复数和对应的点分别为,则向量表示的复数所对应的点位于( )
A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限
【答案】D
【解析】由复数的几何意义知,,故,
所以表示的复数所对应的点位于第四象限.故选:D
10.(23-24高一下·安徽·月考)复数在复平面内所对应的点位于( )
A.第―象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限
【答案】B
【解析】复数在复平面内所对应的点的坐标为,位于第二象限.故选:B.
11.(23-24高一下·山东泰安·期中)当时,复数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
【答案】D
【解析】因为,所以,
所以复数在复平面内对应的点位于第四象限.故选:D.
12.(23-24高一下·四川成都·期中)复平面内表示复数的点位于四象限时,实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由已知复平面内表示复数的点位于四象限,
则,即,即,故选:B.
【题型4 复数的模长相关计算】
满分技法
计算复数的模时,应先找出复数的实部与虚部,然后再利用复数的模的公式进行计算.两个虚数不能比较大小,但它们的模可以比较大小.
13.(23-24高一下·福建厦门·月考)复数,其中i为虚数单位,则( )
A. B.2 C. D.5
【答案】C
【解析】因为,则故选:C
14.(23-24高一下·湖北·期中)(多选)已知复数z满足,则( )
A. B. C. D.
【答案】AC
【解析】设复数,由,得,
所以解得
所以,则.故选:AC
15.(2024·河南商丘·模拟预测)已知复数和满足,则( )
A.1 B. C. D.2
【答案】A
【解析】设
因为,所以,即,①
又,所以,即,②
又,所以,即,③
②③可得,④
把①代入④可得,
所以,故A正确;故选:A.
16.(23-24高一下·陕西西安·月考)若复数满足,且在复平面内对应的点位于第四象限,写出一个符合条件的复数 .
【答案】(不唯一,符合题意即可)
【解析】设,,因为,所以,
因为在复平面内对应的点位于第四象限,所以可以为.
【题型5 复数四则混合运算】
满分技法
解决复数四则运算问题的思路:
1、复数的加减法:实部与虚部相加减,虚部与虚部相加减分别作为结果的实部与虚部。把i看作字母,类比多项式加减法中的合并同类项;
2、复数的乘法可以按照多项式的乘法计算,只是在结果中要将换成,并将实部、虚部分别合并. 多项式展开中的一些重要公式仍适用于复数,常用公式有,,.
2、复数的除法法则在实际操作中不方便适用,一般将除法写成分式形式,采用“分母实数化”的方法,即将分子、分母同乘分母的共轭复数,使分母成为实数,再计算.
17.(23-24高一下·河南濮阳·月考)设复数在复平面内对应的点为,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】因为复数在复平面内对应的点为,所以,
所以.故选:C.
18.(23-24高一下·河南驻马店·月考)已知为虚数单位,复数满足,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】根据题意,,则.故选:A
19.(23-24高一下·黑龙江佳木斯·期中)设,,则a等于 .
【答案】
【解析】因为,
又,,所以,解得.
20.(23-24高一下·河南郑州·期中)计算(1);(2);(3)
【答案】(1)13;(2)(3)
【解析】(1);
(2);
(3).
【题型6 复数高次幂的周期性应用】
满分技法
计算复数的乘积要用到虚数的单位i的乘方,in有如下性质:
i1=i,i2=-1,i3=i·i2=-i,i4=i3·i=-i·i=1,
从而对于任何n∈N+,都有i4n+1=i4n·i=(i4)n·i=i,
同理可证i4n+2=-1,i4n+3=-i,i4n+4=1.
这就是说,如果n∈N+,那么有i4n+1=i,i4n+2=-1,i4n+3=-i,i4n+4=1.
由此可进一步得(1+i)2=2i,(1-i)2=-2i,=-1,=i,=-i.
21.(23-24高一下·江西·月考)已知复数满足,则( )
A.1 B. C. D.
【答案】D
【解析】,.故选:D.
22.(23-24高一下·河南·期中)( )
A.0 B. C.1 D.
【答案】A
【解析】因为,,,,所以具有周期性,周期为,
所以,所以.故选:A
23.(22-23高一下·广东广州·期中)已知i是虚数单位,则 .
【答案】
【解析】,故.
24.(23-24高一下·山东滨州·月考) .
【答案】
【解析】因为,所以.
【题型7 共轭复数及辨析】
满分技法
共轭复数问题的求解技巧:
1、若复数的代数式已知,则根据共轭复数的定义,可以写出,再进行复数的四则运算.
2、已知关于和的方程,而复数的代数形式位置,求解.
解决此类问题的常规思路是:设,则,代入所给等式,利用复数相等的充要条件,转化为方程(组)求解.
25.(23-24高一下·河南商丘·月考)设,则的虚部是( )
A.1 B.-1 C. D.
【答案】B
【解析】依题意,,
则,所以的虚部是.故选:B
26.(23-24高一下·天津河西·期中)复数的共轭复数是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】因为,
所以,
所以复数的共轭复数是.故选:C
27.(2024·福建莆田·三模)(多选)若z是非零复数,则下列说法正确的是( )
A.若,则 B.若,则
C.若,则 D.若,则
【答案】BCD
【解析】对于A,由,得,则A错误.
对于B,因为,所以,解得或(舍去),则B正确.
对于C,设(,且),
则,所以,则C正确.
对于D,由,得.
设(,且),则,
,从而,则D正确.故选:BCD
28.(23-24高一下·江苏南京·月考)已知虚数满足:为实数,则 .
【答案】1
【解析】设,则,
为实数,
于是,即,故.
【题型8 复数范围内的解方程】
满分技法
在复数范围内,实系数一元二次方程的求解方法:
(1)求根公式法:
①当时, ②当时,
(2)利用复数相等的定义求解,设方程的根为,
将此代入方程,化简后利用复数相等的定义求解.
29.(23-24高一下·湖南岳阳·期中)在复数范围内,方程的解集为 .
【答案】
【解析】由,得或,即或.
30.(23-24高一下·河南安阳·月考)已知p,q为实数,是关于x的方程的一个根,则的值为( )
A.14 B.-14 C.38 D.-38
【答案】C
【解析】由题意,即,
,解得,所以.故选:C
31.(23-24高一下·天津河西·期中)已知是关于的实系数方程的两个虚根,则 .
【答案】
【解析】因为,即,
所以,,
则,,
所以.
32.(23-24高一下·吉林·期中)(多选)设方程在复数范围内的两根分别为,则下列关于的说法正确的有( )
A. B. C. D.
【答案】ABD
【解析】对A,由实系数一元二次方程求根公式知,
则(与顺序无关),故A正确;
对B,因为,所以,故B正确;
对C,由A,,故C错误;
对D,由韦达定理可得,故D正确.故选:ABD
【题型9 与复数模有关的最值问题】
满分技法
1、求复数在复平面内对应点的集合表示的图形时,常用的方法是通过化简得到关于复数模的最简等式或不等式,然后根据复数的模的几何意义直接判断图形的形状.
2、复数的几何意义是复平面内两点之间的距离公式,
若,则表示复平面内点与点之间的距离,
则表示以为圆心,以r为半径的圆上的点.
33.(23-24高一下·河北石家庄·期中)当复数z满足时,则的最小值是( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【答案】B
【解析】设,复数满足,
所以,表示到点的距离为1,
所以到原点的距离的最小值为,即的最小值是4.故选:B
34.(23-24高一下·福建·期中)已知复数满足,则的最小值为 .
【答案】
【解析】根据复数模的几何意义可知,表示复数与复数对应两点间的距离为1,
所以复数对应的点是以点为圆心,1为半径的圆,如图,
表示圆上的点到原点的距离,
由图可知,的最小值为.
35.(23-24高一下·浙江杭州·期中)复数满足,是虚数单位,则的最大值为 .
【答案】
【解析】设复数,
因为,所以,即,
所以,
因为,所以,
当时,最大,即的最大值为.
36.(22-23高一下·广东广州·期中)已知,且,i为虚数单位,则的最小值是 .
【答案】
【解析】令,则,
所以,等价于坐标系中点到定点的距离恒为1,
即动点在以为圆心,半径为1的圆上,如下图:
又表示动点到定点的距离,而与的距离为,
所以,
在之间且共线,左侧等号成立;在之间且共线,右侧等号成立;
所以的最小值是.
【题型10 复数三角形式的应用】
满分技法
1、将复数化为三角形式时,要注意以下两点:
(1),
(2),,其中终边所在象限与点所在象限相同,当,时,
2、每一个不等于零的复数有唯一的模与辅角的主值,并且由它的模与辅角的主值唯一确定。因此,两个非零复数相等当且仅当它们的模与辅角的主值分别相等。
37.(2023高三·全国·专题练习)复数的三角形式是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】依题意,令,
则,所以,
因为,所以,
所以的三角形式是.故选:D.
38.(23-24高一下·全国·专题练习)设复数的辐角的主值是,则的辐角的主值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】因为,
所以的辐角的主值为.故选:D.
39.(23-24高一下·河南安阳·月考)法国数学家棣莫弗发现:,我们称这个结论为棣莫弗定理,则( )
A.1 B. C. D.
【答案】B
【解析】.故选:B
40.(23-24高一下·全国·专题练习)计算下列各式,并用三角形式表示:
(1);
(2);
(3).
【答案】(1);(2);(3)
【解析】(1)原式
(2)原式
(3)原式.
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一、单选题
1.(23-24高一下·河南驻马店·月考)已知复数,(,为虚数单位),且,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】由复数,(,为虚数单位),
因为,可得,则,解得.故选:D.
2.(23-24高一下·浙江·期中)若复数满足,则的虚部为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】因为,
所以,
所以的虚部为.故选:B
3.(23-24高一下·浙江·月考)已知复数(为虚数单位),则的虚部为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】,所以.故选:B.
4.(23-24高一下·安徽·月考)若复数z满足,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】因为,
所以,
则.故选:D.
5.(23-24高一下·福建福州·期中)已知复数满足,则最小值是( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【答案】A
【解析】是复平面内复数对应点的轨迹为以原点为圆心,2为半径的圆,
是上述圆上的点到复数对应点的距离,
而,所以的最小值是.故选:A
6.(23-24高一下·安徽安庆·月考)已知都是复数,其共轭复数分别为,则下列说法错误的是( )
A. B.
C.若,则 D.
【答案】C
【解析】对于A,设,
则,而,
故,故A正确;
对于B,,
则,
又,所以,故B正确;
对于C,令,则,所以,
但是,故C错误;
对于D,,又,
所以,故D正确.故选:C
二、多选题
7.(23-24高一下·河北沧州·期中)已知复数,则( )
A.z的虚部为 B.z是纯虚
C.z的模是 D.z在复平面内对应的点位于第四象限
【答案】CD
【解析】对于A.由虚部定义知z的虚部为.故A错误;
对于B,纯虚数要求实部为0,故B错误;
对于C,,故C正确;
对于D,z在复平面内对应的点为,位于第四象限,故D正确.故选:CD.
8.(23-24高一下·山西忻州·月考)关于复数z,下面是真命题的是( )
A.若,则 B.若,则
C.若,则 D.若,则
【答案】CD
【解析】设,则,
对于选项A:例如,则,符合题意,但,故A错误;
对于选项B:例如,则,符合题意,但,故B错误;
对于选项C:若,则,
可得,解得,可知,故C正确;
对于选项D:若,可知,
此时,故D正确;故选:CD.
9.(23-24高一下·湖南永州·月考)设是复数,则下列命题中是真命题的有( )
A.若,则; B.若,则;
C.若,则; D.若,则;
【答案】BC
【解析】对于A,举例,满足前提,由于虚数没有大小,所以选项A是错误的;
对于B,若,则和互为共轭复数,所以,故正确;
对于C,由于只有复数0的模才等于0,所以,即,所以选项C是正确的;
对于D,由于,不妨设,
此时,显然,所以选项D是错误的.故选:BC.
三、填空题
10.(23-24高一下·广东江门·期中)计算: .
【答案】
【解析】.
11.(23-24高一下·湖南衡阳·期中)若()在复平面内所对应的点在第一象限,则整数 .
【答案】1
【解析】由题意可得解得.因为,所以.
12.(23-24高一下·吉林延边·期中)已知复数满足,则复数在复平面内对应点的集合所构成的图形面积为
【答案】
【解析】设,若,则,
则点在以坐标原点为圆心,大圆半径为,小圆半径为的圆环区域内(包括边界),
则复数在复平面内对应点的集合所构成的图形的面积为.
四、解答题
13.(23-24高一下·浙江宁波·期中)已知复数.
(1)若复数为纯虚数,求的值;
(2)若在复平面上对应的点在第三象限,求的取值范围.
【答案】(1);(2)
【解析】(1)由题意得,
因为为纯虚数,
所以解得
(2)复数
它在复平面上对应的点在第三象限,
所以,解得或,
所以实数的取值范围为.
14.(22-23高一下·河北邢台·月考)在英语中,实数是Real Quantity,一般取Real的前两个字母“Re”表示一个复数的实部;虚数是Imaginary Quantity,一般取Imaginary的前两个字母“Im”表示一个复数的虚部.如:,;,.已知复数z是方程的解.
(1)若,且(a,,i是虚数单位),求;
(2)若,复数,,且,,求t的取值范围.
【答案】(1);(2)
【解析】(1)因为z是方程的根,解得,
Im(),,
,,
,解得,
;
(2)Im(),复数,,且Re(),Im()
,又,
,
Re(),Im()
,解得.
所以t的取值范围为.
15.(23-24高一下·福建泉州·期中)已知复数,
(1)求证:;
(2)化简:;
(3)若是方程的一个根,求的值.
【答案】(1)证明见解析;(2).(3)2.
【解析】(1)由,得,所以.
(2)由(1)知,,则,
所以.
(3)依题意,,即,
即,
而,则,解得,所以.
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