内容正文:
专题1.3 复数
【考纲要求】 1
【考向预测】 1
【知识导图】 2
【知识清单】 2
【考点分类剖析】 6
考点一:复数的概念与几何意义 6
考点二:复数的运算 7
考点三:实系数一元二次方程的解法 8
【考纲要求】
理解复数的有关概念,掌握复平面内复数的几何意义.
1. 会求复数的模,能判断两个复数是否相等、是否互为共轭复数.
2. 会对两个复数做加、减和乘法运算,了解复数加法和减法的几何意义.
3. 会在复数范围内求解实系数一元二次方程.
【考向预测】
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1.复数的概念与几何意义
①复数的实部与虚部
②复数相等
③复数分类
④共轭复数
⑤复数的模
⑥复数的几何意义
2.复数的运算
3.实系数一元二次方程的解法
①根的判定、根与系数的关系
②复数范围内一元二次方程的解法
【知识导图】
【知识清单】
知识点一:复数的概念与几何意义
1. 复数的概念
(1)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.
(2)定义:形如a+bi(a,b∈R)的数叫做复数,表示为z=a+bi(a,b∈R),其中实部是,虚部是.
(3)复数集为.
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.
这样,复数z=a+bi可以分类如下:
注意:复数集、实数集、虚数集、纯虚数集之间的关系
3.复数相等
在复数集中任取两个数,,(),我们规定.
4.复数的几何意义
(1)复平面:建立了直角坐标系来表示复数的平面叫做复平面.
①轴——实轴 ②轴——虚轴
③实轴上的点都表示实数;除原点外,虚轴上的点都表示纯虚数.
(2)复数的几何意义
复数复平面内的点 平面向量
(3)复数的模
向量的模叫做复数)的模,记为或
公式:,其中
复数模的几何意义:复数在复平面上对应的点到原点的距离;
注意:时,复数是一个实数,它的模就等于(的绝对值).
(4)共轭复数
一般地,当两个复数的实部相等,虚部互为相反数时,这两个复数叫做互为共轭复数;虚部不等于0的两个共轭复数也叫共轭虚数.复数的共轭复数用表示,即如果,则.
知识点二:复数的运算
1.复数的加法及其几何意义
(1)复数的加法法则
设,,()是任意两个复数,那么它们的和
.
(2)复数加法的运算律
对任意,有
交换律:
结合律:
(3)复数加法的几何意义
如图,设在复平面内复数,对应的向量分别为,,以,为邻边作平行四边形,则,即:,即对角线表示的向量就是与复数对应的向量.
2.复数的减法及其几何意义
(1)复数的减法法则
复数的减法是加法的逆运算,即把满足:的复数叫做复数减去复数的差,记作
注意:①两个复数的和或差是一个确定的复数;
②两个复数相加减等于实部与实部相加减,虚部与虚部相加减.
(2)复数减法的几何意义
复数 向量
3.复数的乘法运算
(1)复数的乘法法则
我们规定,复数乘法法则如下: 设,是任意两个复数,那么它们的乘积为
,
即
(2)复数乘法的运算律
(交换律)
(结合律)
(分配律)
(3)共轭复数的性质
设,()
①为实数 ②且为纯虚数
③,,
4.复数的除法运算
(1)定义
规定复数的除法是乘法的逆运算,即把满足(,)的复数叫做复数除以复数的商,记作或
(2)复数的除法法则
()
知识点三:复数范围内实系数一元二次方程的解法
1.根的判定
当a,b,c都是实数且a≠0时,关于x的方程称为实系数一元二次方程,
(1)当4=b2-4ac>0时,方程有两个不相等的实数根;
(2)当4=b2- 4ac=0时,方程有两个相等的实数根;
(3)当=b2- 4ac<0时,方程有两个互为共轭的虚数根.
2.根与系数的关系
如果x1,x2是实系数一元二次方程的解,那么x1+x2=,x1x2=,
3.在复数范围内,实数系方程的求解方法
①时,
②<0时,
【考点分类剖析】
考点一:复数的概念与几何意义
例1.复数的虚部是( )
A. B.2 C. D.1
【变式探究】已知复数 的实部和虚部分别为 和4, 则实数和的值分别是 ( )
A. B. C. D.
例2.在,2i,i,i,i,0,i,i中,是实数的有 ;是虚数的有 ;是纯虚数的有 .
【变式探究】“复数为纯虚数”是“”的( )
A.必要非充分条件 B.充分非必要条件
C.充要条件 D.既非充分也非必要条件
例3.若复数,则z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
【变式探究】已知复数(其中为虚数单位)在复平面内对应的点在第四象限,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
例4. 若,是虚数单位,,则等于( )
A. B. C. D.
【变式探究】已知x,,则“”是“”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
例5.已知为虚数单位,若复数,则( )
A. B. C. D.
【变式探究】设,则( )
A.0 B.1 C. D.2
例6.在复平面内,复数对应的点的坐标为,则复数z的共轭复数( )
A. B.
C. D.
【变式探究】已知复数满足,且的共轭复数为,则( )
A. B.2 C.4 D.3
例7.下列说法正确的是( )
A.表示虚数单位,所以它不是一个虚数
B.的平方根是
C.是纯虚数
D.若,则复数没有虚部
【变式探究】已知为虚数单位,复数,则下列命题不正确的是( )
A.的共轭复数为 B.的虚部为
C.在复平面内对应的点在第一象限 D.
考点二:复数的运算
例8. 已知复数满足,则( )
A. B. C. D.
【变式探究】若复数,则 ( )
A. B. C. D.
例9. 若,则等于( )
A. B. C. D.
【变式探究】已知z1、z2∈C,且z1=2+i,z2=3﹣4i(其中i为虚数单位),则z1﹣z2= .
例10. 复数的共轭复数( )
A. B. C. D.
【变式探究】已知复数的实部与虚部的和为12,则( )
A.1 B.2 C.3 D.4
例11.若复数,则( )
A. B.2 C.1 D.3
【变式探究】若复数满足,其中是虚数单位,则的共轭复数( )
A. B. C. D.
考点三:实系数一元二次方程的解法
例12.若关于x的实系数方程有一个复数根是,则另一个复数根是( )
A. B. C. D.无法确定
【变式探究】方程的解为 .
例13.“”是“关于的方程有虚根”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分又不必要条件
【变式探究】.“”是“关于的实系数方程有虚根”的_____条件.
例14.已知是关于x的方程的一个根,其中p,,则p+q= .
【变式探究】实系数一元二次方程的一根为(其中为虚数单位),则 .
$$专题1.3 复数
【考纲要求】 1
【考向预测】 1
【知识导图】 2
【知识清单】 2
【考点分类剖析】 6
考点一:复数的概念与几何意义 6
考点二:复数的运算 9
考点三:实系数一元二次方程的解法 11
【考纲要求】
理解复数的有关概念,掌握复平面内复数的几何意义.
1. 会求复数的模,能判断两个复数是否相等、是否互为共轭复数.
2. 会对两个复数做加、减和乘法运算,了解复数加法和减法的几何意义.
3. 会在复数范围内求解实系数一元二次方程.
【考向预测】
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1.复数的概念与几何意义
①复数的实部与虚部
②复数相等
③复数分类
④共轭复数
⑤复数的模
⑥复数的几何意义
2.复数的运算
3.实系数一元二次方程的解法
①根的判定、根与系数的关系
②复数范围内一元二次方程的解法
【知识导图】
【知识清单】
知识点一:复数的概念与几何意义
1. 复数的概念
(1)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.
(2)定义:形如a+bi(a,b∈R)的数叫做复数,表示为z=a+bi(a,b∈R),其中实部是,虚部是.
(3)复数集为.
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.
这样,复数z=a+bi可以分类如下:
注意:复数集、实数集、虚数集、纯虚数集之间的关系
3.复数相等
在复数集中任取两个数,,(),我们规定.
4.复数的几何意义
(1)复平面:建立了直角坐标系来表示复数的平面叫做复平面.
①轴——实轴 ②轴——虚轴
③实轴上的点都表示实数;除原点外,虚轴上的点都表示纯虚数.
(2)复数的几何意义
复数复平面内的点 平面向量
(3)复数的模
向量的模叫做复数)的模,记为或
公式:,其中
复数模的几何意义:复数在复平面上对应的点到原点的距离;
注意:时,复数是一个实数,它的模就等于(的绝对值).
(4)共轭复数
一般地,当两个复数的实部相等,虚部互为相反数时,这两个复数叫做互为共轭复数;虚部不等于0的两个共轭复数也叫共轭虚数.复数的共轭复数用表示,即如果,则.
知识点二:复数的运算
1.复数的加法及其几何意义
(1)复数的加法法则
设,,()是任意两个复数,那么它们的和
.
(2)复数加法的运算律
对任意,有
交换律:
结合律:
(3)复数加法的几何意义
如图,设在复平面内复数,对应的向量分别为,,以,为邻边作平行四边形,则,即:,即对角线表示的向量就是与复数对应的向量.
2.复数的减法及其几何意义
(1)复数的减法法则
复数的减法是加法的逆运算,即把满足:的复数叫做复数减去复数的差,记作
注意:①两个复数的和或差是一个确定的复数;
②两个复数相加减等于实部与实部相加减,虚部与虚部相加减.
(2)复数减法的几何意义
复数 向量
3.复数的乘法运算
(1)复数的乘法法则
我们规定,复数乘法法则如下: 设,是任意两个复数,那么它们的乘积为
,
即
(2)复数乘法的运算律
(交换律)
(结合律)
(分配律)
(3)共轭复数的性质
设,()
①为实数 ②且为纯虚数
③,,
4.复数的除法运算
(1)定义
规定复数的除法是乘法的逆运算,即把满足(,)的复数叫做复数除以复数的商,记作或
(2)复数的除法法则
()
知识点三:复数范围内实系数一元二次方程的解法
1.根的判定
当a,b,c都是实数且a≠0时,关于x的方程称为实系数一元二次方程,
(1)当4=b2-4ac>0时,方程有两个不相等的实数根;
(2)当4=b2- 4ac=0时,方程有两个相等的实数根;
(3)当=b2- 4ac<0时,方程有两个互为共轭的虚数根.
2.根与系数的关系
如果x1,x2是实系数一元二次方程的解,那么x1+x2=,x1x2=,
3.在复数范围内,实数系方程的求解方法
①时,
②<0时,
【考点分类剖析】
考点一:复数的概念与几何意义
例1.复数的虚部是( )
A. B.2 C. D.1
【答案】A
【解析】复数的虚部是.
故选:A
【变式探究】已知复数 的实部和虚部分别为 和4, 则实数和的值分别是 ( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】,复数 的实部和虚部分别为 和 4,因此,解得,
所以实数 和 的值分别是.
故选:D.
例2.在,2i,i,i,i,0,i,i中,是实数的有 ;是虚数的有 ;是纯虚数的有 .
【答案】 ,0, 2i,i,i,i,i,i 2i, i, i,i
【分析】由复数的概念和分类进行求解
【详解】解:在,2i,i,i,i,0,i,i中,
是实数的有,0;
是虚数的有2i,i,i,i,i,i
是纯虚数的有2i, i, i,i
故答案为:,0;2i,i,i,i,i,i;2i, i, i,i
【变式探究】“复数为纯虚数”是“”的( )
A.必要非充分条件 B.充分非必要条件
C.充要条件 D.既非充分也非必要条件
【答案】B
【解析】由纯虚数的概念可知,若复数为纯虚数,则且,故“复数为纯虚数”是“”的充分不必要条件.
故选:B.
例3.若复数,则z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
【分析】确定复数对应的点的坐标,根据复数的几何意义,可得答案.
【详解】由于复数,则z在复平面内对应的点为,
该点在第四象限,
故选:D
【变式探究】已知复数(其中为虚数单位)在复平面内对应的点在第四象限,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】因为在复平面内对应的点在第四象限,所以,解得.
故选:D.
例4. 若,是虚数单位,,则等于( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】因为,所以,,即,,所以.
故选:D.
【变式探究】已知x,,则“”是“”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
【答案】A
【分析】利用复数相等的概念,以及条件的变化,再用是否推出思想来判断充分不必要条件.
【详解】当时,显然成立,所以是的充分条件;
当时,,
则是的不必要条件;
故选:A.
例5.已知为虚数单位,若复数,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用模长公式求出复数的模长.
【详解】.
故选:B
【变式探究】设,则( )
A.0 B.1 C. D.2
【答案】C
【分析】首先求出,再根据复数模的计算公式计算可得;
【详解】解:因为,所以,
所以;
故选:C
例6.在复平面内,复数对应的点的坐标为,则复数z的共轭复数( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据复数的几何意义可得,即可由共轭复数的定义求解.
【详解】由题意可得,故,
故选:A
【变式探究】已知复数满足,且的共轭复数为,则( )
A. B.2 C.4 D.3
【答案】B
【解析】因为,所以,所以.故选:B.
例7.下列说法正确的是( )
A.表示虚数单位,所以它不是一个虚数
B.的平方根是
C.是纯虚数
D.若,则复数没有虚部
【答案】B
【分析】用复数的相关概念判断即可
【详解】A: 表示虚数单位,也是一个虚数,故A错误;
B: 由,可知的平方根是,故B正确;
C: 当是实数,故C错误;
D: 若,则复数虚部为0,故D错误;
故选:B
【变式探究】已知为虚数单位,复数,则下列命题不正确的是( )
A.的共轭复数为 B.的虚部为
C.在复平面内对应的点在第一象限 D.
【答案】B
【解析】由题知,复数的共轭复数为,虚部为1,在复平面内对应的点为在第一象限,,故B错误
故选:B
考点二:复数的运算
例8. 已知复数满足,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】因为,所以.
故选:A
【变式探究】若复数,则 ( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据复数加法的运算法则,准确计算,即可求解.
【详解】由复数,则.
故选:A.
例9. 若,则等于( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】设,则,所以,得,
所以.
故选:B.
【变式探究】已知z1、z2∈C,且z1=2+i,z2=3﹣4i(其中i为虚数单位),则z1﹣z2= .
【答案】
【分析】利用复数的减法化简可得结果.
【详解】解:z1﹣z2=2+i﹣3+4i=﹣1+5i.
故答案为:﹣1+5i.
例10. 复数的共轭复数( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】,
则.
故选:B.
【变式探究】已知复数的实部与虚部的和为12,则( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】B
【解析】由复数的乘法运算可知,,因为复数的实部与虚部的和为12,所以,解得,,故选:B.
例11.若复数,则( )
A. B.2 C.1 D.3
【答案】C
【分析】计算得到,再计算模长得到答案.
【详解】,.
故选:C
【变式探究】若复数满足,其中是虚数单位,则的共轭复数( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】,故,故选:A.
考点三:实系数一元二次方程的解法
例12.若关于x的实系数方程有一个复数根是,则另一个复数根是( )
A. B. C. D.无法确定
【答案】A
【解析】若关于x的实系数方程有两个复数根,则两复数根互为共轭复数,
故该方程的另一个复数根是.
故选:A.
【变式探究】方程的解为 .
【答案】
【解析】∵,∴由求根公式得,
故答案为:.
例13.“”是“关于的方程有虚根”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分又不必要条件
【答案】B
【解析】当时,关于的方程有两个相等的实根,
当关于的方程有虚根时,成立,
所以“”是“关于的方程有虚根”的必要不充分条件,
故选:B
【变式探究】.“”是“关于的实系数方程有虚根”的_____条件.
【答案】必要不充分
【解析】关于的方程有虚根等价于判别式,即,解得,
所以“”是“关于的方程有虚根”的必要不充分条件,
故答案为:必要不充分.
例14.已知是关于x的方程的一个根,其中p,,则p+q= .
【答案】19
【解析】因为是关于x的方程的一个根,所以是方程的另一个根,
所以,解得,所以,故答案为:19.
【变式探究】实系数一元二次方程的一根为(其中为虚数单位),则 .
【答案】4
【分析】利用复数代数形式的乘除运算化简,再代入到方程求得,,从而求出答案.
【详解】解:,
∴,即,
∴,,
,
故答案为:4.
$$