内容正文:
第12章 复数 章末题型归纳总结(能力篇)
【题型归纳目录】
题型一:复数的概念
题型二:复数的运算
题型三:复数的几何意义
题型四:复数的相等与共轭复数
题型五:复数的模
题型六:复数的三角形式
题型七:与复数有关的最值问题
题型八:复数方程
【思维导图】
【知识点梳理】
知识点1:复数的概念
(1)叫虚数单位,满足,当时,.
(2)形如的数叫复数,记作.
①复数与复平面上的点一一对应,叫z的实部,b叫z的虚部;Z点组成实轴;叫虚数;且,z叫纯虚数,纯虚数对应点组成虚轴(不包括原点).两个实部相等,虚部互为相反数的复数互为共轭复数.
②两个复数相等(两复数对应同一点)
③复数的模:复数的模,也就是向量的模,即有向线段的长度,其计算公式为,显然,.
知识点2:复数的四则运算
1、复数运算
(1)
(2)
其中,叫z的模;是的共轭复数.
(3).
实数的全部运算律(加法和乘法的交换律、结合律、分配律及整数指数幂运算法则)都适用于复数.
注意:复数加、减法的几何意义
以复数分别对应的向量为邻边作平行四边形,对角线表示的向量就是复数所对应的向量.对应的向量是.
2、复数的几何意义
(1)复数对应平面内的点;
(2)复数对应平面向量;
(3)复平面内实轴上的点表示实数,除原点外虚轴上的点表示虚数,各象限内的点都表示复数.
(4)复数的模表示复平面内的点到原点的距离.
3、复数的三角形式
(1)复数的三角表示式
一般地,任何一个复数都可以表示成形式,其中是复数的模;是以轴的非负半轴为始边,向量所在射线(射线)为终边的角,叫做复数的辐角.叫做复数的三角表示式,简称三角形式.
(2)辐角的主值
任何一个不为零的复数的辐角有无限多个值,且这些值相差的整数倍.规定在范围内的辐角的值为辐角的主值.通常记作,即.复数的代数形式可以转化为三角形式,三角形式也可以转化为代数形式.
(3)三角形式下的两个复数相等
两个非零复数相等当且仅当它们的模与辐角的主值分别相等.
(4)复数三角形式的乘法运算
①两个复数相乘,积的模等于各复数的模的积,积的辐角等于各复数的辐角的和,即
.
②复数乘法运算的三角表示的几何意义
复数对应的向量为,把向量绕点按逆时针方向旋转角(如果,就要把绕点按顺时针方向旋转角),再把它的模变为原来的倍,得到向量,表示的复数就是积.
(5)复数三角形式的除法运算
两个复数相除,商的模等于被除数的模除以除数的模所得的商,商的辐角等于被除数的辐角减去除数的辐角所得的差,即.
解题方法总结
复数的方程在复平面上表示的图形
(1)表示以原点O为圆心,以a和b为半径的两圆所夹的圆环;
(2)表示以为圆心,r为半径的圆.
【典型例题】
题型一:复数的概念
【典例1-1】(2025·高三·江苏盐城·阶段练习)已知复数z满足,则复数的虚部为( )
A.1 B.-1 C.i D.-i
【答案】B
【解析】因为,所以,
所以,
所以复数的虚部为,
故选:B.
【典例1-2】(2025·高三·全国·专题练习)已知复数满足,则的虚部为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】解法一 因为,所以的虚部为;
解法二 设,所以,
故,解得,,所以的虚部为,
故选:D.
【变式1-1】(2025·高三·山西太原·阶段练习)设复数满足,则的虚部是( )
A. B. C.0或 D.0或
【答案】A
【解析】由题意为虚数,所以,从而由题意集合中唯一的正实数相等,即,所以,
若,则或,不合题意,舍去,
因此,由共轭复数的性质有,
设且,由得,
所以,由于,故解得,,
故选:A.
【变式1-2】(2025·全国·模拟预测)已知复数,则的的虚部为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由,所以虚部为.
故选:B.
【变式1-3】(2025·高三·贵州贵阳·阶段练习)已知复数,则z的虚部为( )
A.1 B.-1 C.2 D.-2
【答案】A
【解析】因为,所以的虚部为.
故选:A.
题型二:复数的运算
【典例2-1】(2025·高一·陕西咸阳·阶段练习)已知复数z满足:
(1)求复数z;
(2)求的值.
【解析】(1)设,而,即,
即,
则,解得,所以.
(2)
.
【典例2-2】(2025·高一·山东泰安·阶段练习)已知复数,i为虚数单位.
(1)求的值;
(2)求的值.
【解析】(1)复数(i为虚数单位),
,
;
(2)由(1)可得,
且2019=3673,
所以.
【变式2-1】(2025·高一·全国·课堂例题)计算:
(1);
(2).
【解析】(1)因为,
所以.
(2).
【变式2-2】(2025·高一·上海·课堂例题)计算:
(1);
(2);
(3);
(4);
(5).
【解析】(1).
(2).
(3).
(4).
(5)
.
【变式2-3】(9-10高二下·河南·期中)已知复数.
(1)求复数;
(2)若,求实数,的值.
【解析】(1).
(2)把代入,得,
整理得,所以,解得.
题型三:复数的几何意义
【典例3-1】(2025·高一·全国·课后作业)已知为虚数单位,复数,则以下命题为真命题的是( )
A.的共轭复数为 B.的虚部为
C. D.在复平面内对应的点在第一象限
【答案】D
【解析】,
,A选项错误,
的虚部是,B选项错误;
,C选项错误,
在复平面内对应的点为,在第一象限,D选项正确.
故选:D
【典例3-2】(2025·高三·黑龙江哈尔滨·期中)复数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
【答案】D
【解析】由,且,则,
所以,可得其在复平面上对应的点为,即该点在第四象限.
故选:D.
【变式3-1】(2025·甘肃兰州·二模)定义运算,则满足(为虚数单位)的复数z在复平面内对应的点在( )
A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限
【答案】B
【解析】由题意可得,
即,
所以复数z在复平面内对应的点为,在第二象限,
故选:B.
【变式3-2】(2025·全国·模拟预测)如图,复数对应的向量为,且,则向量在向量上的投影向量的坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由题图可知,,则,
解得(舍去),
所以,,则向量在向量上的投影向量为,
所以其坐标为.
故选:D
【变式3-3】(2025·高二·湖南长沙·期中)已知复数,则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】C
【解析】,
所以在复平面内对应的点为,位于第三象限.
故选:C.
题型四:复数的相等与共轭复数
【典例4-1】(2025·高一·天津·阶段练习)已知,,,则 .
【答案】1
【解析】设,
由,得,即,
由,,得,
有,整理得,
而,
所以.
故答案为:
【典例4-2】(2025·高一·山东聊城·期中)已知复数,(,),(),若,则的取值范围为 .
【答案】
【解析】复数,,,,
则,化简整理可得,,
当时,取得最小值为1,
当时,取得最大值为5,
故的取值范围为.
故答案为:.
【变式4-1】(2025·高一·上海闵行·期末)若复数,满足.且(i为虚数单位),则 .
【答案】
【解析】设,,
,
,又,所以,,
,
,
.
故答案为:.
【变式4-2】(2025·高一·四川·期末)设的共轭复数是,若,则 .
【答案】
【解析】设,则,由,
得,
.
故答案为:
【变式4-3】(2025·高一·广西柳州·阶段练习)已知关于的方程有实根,则实数 .
【答案】
【解析】设为方程有实根,
则,即,
所以,解得,
故答案为:.
题型五:复数的模
【典例5-1】(2025·高一·安徽安庆·期末)已知复数满足:,则 .
【答案】3
【解析】因为,
所以,故.
故答案为:3.
【典例5-2】(2025·高一·山东·期中)复数满足,则 , .
【答案】
【解析】由题意可知是在复数域内的两个根,根据韦达定理有;
因为满足,所以,,
则
,
当时,,
当时,,
综上.
故答案为:;.
【变式5-1】(2025·高一·上海宝山·阶段练习)已知为复数,满足,则的值是
【答案】
【解析】由已知得,且,故为纯虚数,且虚部小于0,
设,代入方程可得,
解得或 (正根舍去),
故,.
故答案为:.
【变式5-2】(2025·高一·河南濮阳·阶段练习)已知复数满足,则 .
【答案】
【解析】设,,
所以,
又,
所以,,,
所以,
又,
所以.
故答案为:
【变式5-3】(2025·上海·模拟预测)已知虚数,其实部为1,且,则实数为 .
【答案】2
【解析】设,且.
则,
,,解得,
故答案为:2.
题型六:复数的三角形式
【典例6-1】(多选题)(2025·高一·云南玉溪·阶段练习)欧拉公式:是虚数单位,,是由瑞士著名数学家欧拉发现的,它非常巧妙地将三角函数与复指数函数关联了起来,令可得.它又将自然界中的两个重要的无理数和、实数单位、虚数单位以及复数中的巧妙地结合在一起被数学家们誉为“上帝公式”、“宇宙第一公式”、“最美公式”等等下列关于欧拉公式的叙述正确的有( )
A. B.复数对应的点位于第二象限
C. D.
【答案】BCD
【解析】对于A,因为,所以,,故A错误;
对于B,,而,则、,
故位于第二象限,故B正确;
对于C,,故C正确;
对于D,,所以,
又因为,所以,故D正确.
故选:BCD.
【典例6-2】(多选题)(2025·江西萍乡·一模)已知复数,()在复平面内对应的向量分别为,(其中为原点),则下列命题正确的是( )
A.若,则
B.若,则的最小值为3
C.若,则
D.若,则
【答案】AB
【解析】对于A,若,则复平面内以有向线段和为邻边的平行四边形是矩形,
根据矩形的对角线相等和复数加减法的几何意义可知,选项A正确;
对于B,若,则点的轨迹是以为圆心,以5为半径的圆,
设,
则,
因为,可得,故B正确;
对于C,
,取,显然,但,故C错误;
对于D,两个复数当且仅当它们同为实数时才能比较大小,故D错误.
故选:AB.
【变式6-1】(多选题)(2025·高三·云南·阶段练习)设复数在复平面内对应的点为,任意复数都可以表示为三角形式,其中为复数的模,是以轴的非负半轴为始边,以所在的射线为终边的角(也被称为的辐角).利用复数的三角形式可以进行复数的指数运算,法国数学家棣莫佛发现,我们称这个结论为棣莫佛定理.根据以上信息,若复数满足,则可能的取值为( )
A. B.
C. D.
【答案】BD
【解析】设,其中,则,
故,而,故,
故,故,
故BD正确,AC错误;
故选:BD.
【变式6-2】(多选题)(2025·高三·广东广州·期中)任何一个复数(其中)都可以表示成:的形式.法国数学家棣莫佛发现:,我们称这个结论为棣莫佛定理.根据以上信息,则下列说法正确的是( )
A.当,时, B.当,时,
C.当,且为偶数时,为实数 D.
【答案】AD
【解析】对A,由题意知,正确;
对B,由题意知,错误;
对C,由题意知,令,则,当时,错误;
对D,,,所以,正确.
故选:AD
【变式6-3】(多选题)(2025·高三·河北·阶段练习)已知复数,,则下列命题中正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】ACD
【解析】,故A正确;
,,,则B不正确;
显然成立,故C正确;
,设,则,故D正确.
故选:ACD.
题型七:与复数有关的最值问题
【典例7-1】(2025·高一·浙江宁波·阶段练习)设z为复数,若=1,则的最大值为 .
【答案】3
【解析】设,则,即,
,∴,
∵在上单调递增,
∵,,
∴当时,取最大值3.
故答案为:3.
【典例7-2】(2025·高一·全国·课前预习)设复数,,则的取值范围是 .
【答案】
【解析】由复数的模及复数加减运算的几何意义可知,表示如图所示的圆环,
而表示复数的对应点与复数的对应点之间的距离,
即圆环内的点到点的距离.
由图易知当与重合时,,当点与点重合时,,.
故答案为:.
【变式7-1】(2025·高一·上海·期末)已知复数满足,则的取值范围是 .
【答案】
【解析】表示在复平面上对应的点是单位圆上的点,
的几何意义表示单位圆上的点和之间的距离,
最小距离为,最大距离为,
的取值范围为.
故答案为:.
【变式7-2】(2025·高一·山西长治·期末)已知复数满足,则的取值范围是 .
【答案】
【解析】表示对应的点是以原点为圆心,半径的圆上的点,
的几何意义表示圆上的点和之间的距离,
于是,的最大值为,
最小值为,
所以的取值范围是.
故答案为:.
题型八:复数方程
【典例8-1】(2025·高一·河北邯郸·阶段练习)已知复数满足.
(1)求复数和;
(2)若复数是关于的方程的一个根,求实数a,b的值.
【解析】(1)因为复数满足,
所以,
所以.
所以.
(2)因为复数是关于的方程的一个根,
由(1)知,所以
,
所以,
解得,.
【典例8-2】(2025·高一·安徽黄山·期中)已知复数(其中为虚数单位),若复数的共轭复数为,且.
(1)求复数;
(2)求复数;
(3)若是关于的方程的一个根,求实数,的值,并求出方程的另一个复数根.
【解析】(1),
所以复数的共轭复数为.
(2)因为,
所以
所以.
(3)若是关于的方程的一个根,则,
即,
所以
解得:,,
则,即,
所以方程另一根为.
【变式8-1】(2025·高一·河南周口·期末)对任意一个非零复数,定义集合..
(1)设是方程的一个根,试用列举法表示集合;
(2)若复数,求证.
【解析】(1)由,得,
,,
当时,,,
,
当时,,,
.
综上,.
(2),
存在,使得.
于是对任意,,
由于是正奇数,,
.
【变式8-2】(2025·高一·上海松江·期末)已知为虚数单位,复数.
(1)当实数取何值时,是纯虚数;
(2)当时,复数是关于的方程的一个根,求实数与的值.
【解析】(1)由是纯虚数得,解得.
所以当时,是纯虚数.
(2)当时,,
因为是关于的方程的一个根,所以,
即,整理得,
所以,解得.
【变式8-3】(2025·高一·全国·课后作业)在英语中,实数是Real Number,一般取Real的前两个字母“Re”表示一个复数的实部;虚数是Imaginary Number,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,,求实数t的取值范围.
【解析】(1)由z是方程的根,,
解得.
因为,所以,所以,
则,
所以解得
所以.
(2)因为,所以.
又,
所以.
因为,,
所以解得,
所以实数t的取值范围为.
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第12章 复数 章末题型归纳总结(能力篇)
【题型归纳目录】
题型一:复数的概念
题型二:复数的运算
题型三:复数的几何意义
题型四:复数的相等与共轭复数
题型五:复数的模
题型六:复数的三角形式
题型七:与复数有关的最值问题
题型八:复数方程
【思维导图】
【知识点梳理】
知识点1:复数的概念
(1)叫虚数单位,满足,当时,.
(2)形如的数叫复数,记作.
①复数与复平面上的点一一对应,叫z的实部,b叫z的虚部;Z点组成实轴;叫虚数;且,z叫纯虚数,纯虚数对应点组成虚轴(不包括原点).两个实部相等,虚部互为相反数的复数互为共轭复数.
②两个复数相等(两复数对应同一点)
③复数的模:复数的模,也就是向量的模,即有向线段的长度,其计算公式为,显然,.
知识点2:复数的四则运算
1、复数运算
(1)
(2)
其中,叫z的模;是的共轭复数.
(3).
实数的全部运算律(加法和乘法的交换律、结合律、分配律及整数指数幂运算法则)都适用于复数.
注意:复数加、减法的几何意义
以复数分别对应的向量为邻边作平行四边形,对角线表示的向量就是复数所对应的向量.对应的向量是.
2、复数的几何意义
(1)复数对应平面内的点;
(2)复数对应平面向量;
(3)复平面内实轴上的点表示实数,除原点外虚轴上的点表示虚数,各象限内的点都表示复数.
(4)复数的模表示复平面内的点到原点的距离.
3、复数的三角形式
(1)复数的三角表示式
一般地,任何一个复数都可以表示成形式,其中是复数的模;是以轴的非负半轴为始边,向量所在射线(射线)为终边的角,叫做复数的辐角.叫做复数的三角表示式,简称三角形式.
(2)辐角的主值
任何一个不为零的复数的辐角有无限多个值,且这些值相差的整数倍.规定在范围内的辐角的值为辐角的主值.通常记作,即.复数的代数形式可以转化为三角形式,三角形式也可以转化为代数形式.
(3)三角形式下的两个复数相等
两个非零复数相等当且仅当它们的模与辐角的主值分别相等.
(4)复数三角形式的乘法运算
①两个复数相乘,积的模等于各复数的模的积,积的辐角等于各复数的辐角的和,即
.
②复数乘法运算的三角表示的几何意义
复数对应的向量为,把向量绕点按逆时针方向旋转角(如果,就要把绕点按顺时针方向旋转角),再把它的模变为原来的倍,得到向量,表示的复数就是积.
(5)复数三角形式的除法运算
两个复数相除,商的模等于被除数的模除以除数的模所得的商,商的辐角等于被除数的辐角减去除数的辐角所得的差,即.
解题方法总结
复数的方程在复平面上表示的图形
(1)表示以原点O为圆心,以a和b为半径的两圆所夹的圆环;
(2)表示以为圆心,r为半径的圆.
【典型例题】
题型一:复数的概念
【典例1-1】(2025·高三·江苏盐城·阶段练习)已知复数z满足,则复数的虚部为( )
A.1 B.-1 C.i D.-i
【典例1-2】(2025·高三·全国·专题练习)已知复数满足,则的虚部为( )
A. B. C. D.
【变式1-1】(2025·高三·山西太原·阶段练习)设复数满足,则的虚部是( )
A. B. C.0或 D.0或
【变式1-2】(2025·全国·模拟预测)已知复数,则的的虚部为( )
A. B. C. D.
【变式1-3】(2025·高三·贵州贵阳·阶段练习)已知复数,则z的虚部为( )
A.1 B.-1 C.2 D.-2
题型二:复数的运算
【典例2-1】(2025·高一·陕西咸阳·阶段练习)已知复数z满足:
(1)求复数z;
(2)求的值.
【典例2-2】(2025·高一·山东泰安·阶段练习)已知复数,i为虚数单位.
(1)求的值;
(2)求的值.
【变式2-1】(2025·高一·全国·课堂例题)计算:
(1);
(2).
【变式2-2】(2025·高一·上海·课堂例题)计算:
(1);
(2);
(3);
(4);
(5).
【变式2-3】(9-10高二下·河南·期中)已知复数.
(1)求复数;
(2)若,求实数,的值.
题型三:复数的几何意义
【典例3-1】(2025·高一·全国·课后作业)已知为虚数单位,复数,则以下命题为真命题的是( )
A.的共轭复数为 B.的虚部为
C. D.在复平面内对应的点在第一象限
【典例3-2】(2025·高三·黑龙江哈尔滨·期中)复数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
【变式3-1】(2025·甘肃兰州·二模)定义运算,则满足(为虚数单位)的复数z在复平面内对应的点在( )
A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限
【变式3-2】(2025·全国·模拟预测)如图,复数对应的向量为,且,则向量在向量上的投影向量的坐标为( )
A. B. C. D.
【变式3-3】(2025·高二·湖南长沙·期中)已知复数,则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
题型四:复数的相等与共轭复数
【典例4-1】(2025·高一·天津·阶段练习)已知,,,则 .
【典例4-2】(2025·高一·山东聊城·期中)已知复数,(,),(),若,则的取值范围为 .
【变式4-1】(2025·高一·上海闵行·期末)若复数,满足.且(i为虚数单位),则 .
【变式4-2】(2025·高一·四川·期末)设的共轭复数是,若,则 .
【变式4-3】(2025·高一·广西柳州·阶段练习)已知关于的方程有实根,则实数 .
题型五:复数的模
【典例5-1】(2025·高一·安徽安庆·期末)已知复数满足:,则 .
【典例5-2】(2025·高一·山东·期中)复数满足,则 , .
【变式5-1】(2025·高一·上海宝山·阶段练习)已知为复数,满足,则的值是
【变式5-2】(2025·高一·河南濮阳·阶段练习)已知复数满足,则 .
【变式5-3】(2025·上海·模拟预测)已知虚数,其实部为1,且,则实数为 .
题型六:复数的三角形式
【典例6-1】(多选题)(2025·高一·云南玉溪·阶段练习)欧拉公式:是虚数单位,,是由瑞士著名数学家欧拉发现的,它非常巧妙地将三角函数与复指数函数关联了起来,令可得.它又将自然界中的两个重要的无理数和、实数单位、虚数单位以及复数中的巧妙地结合在一起被数学家们誉为“上帝公式”、“宇宙第一公式”、“最美公式”等等下列关于欧拉公式的叙述正确的有( )
A. B.复数对应的点位于第二象限
C. D.
【典例6-2】(多选题)(2025·江西萍乡·一模)已知复数,()在复平面内对应的向量分别为,(其中为原点),则下列命题正确的是( )
A.若,则
B.若,则的最小值为3
C.若,则
D.若,则
【变式6-1】(多选题)(2025·高三·云南·阶段练习)设复数在复平面内对应的点为,任意复数都可以表示为三角形式,其中为复数的模,是以轴的非负半轴为始边,以所在的射线为终边的角(也被称为的辐角).利用复数的三角形式可以进行复数的指数运算,法国数学家棣莫佛发现,我们称这个结论为棣莫佛定理.根据以上信息,若复数满足,则可能的取值为( )
A. B.
C. D.
【变式6-2】(多选题)(2025·高三·广东广州·期中)任何一个复数(其中)都可以表示成:的形式.法国数学家棣莫佛发现:,我们称这个结论为棣莫佛定理.根据以上信息,则下列说法正确的是( )
A.当,时, B.当,时,
C.当,且为偶数时,为实数 D.
【变式6-3】(多选题)(2025·高三·河北·阶段练习)已知复数,,则下列命题中正确的是( )
A. B.
C. D.
题型七:与复数有关的最值问题
【典例7-1】(2025·高一·浙江宁波·阶段练习)设z为复数,若=1,则的最大值为 .
【典例7-2】(2025·高一·全国·课前预习)设复数,,则的取值范围是 .
【变式7-1】(2025·高一·上海·期末)已知复数满足,则的取值范围是 .
【变式7-2】(2025·高一·山西长治·期末)已知复数满足,则的取值范围是 .
题型八:复数方程
【典例8-1】(2025·高一·河北邯郸·阶段练习)已知复数满足.
(1)求复数和;
(2)若复数是关于的方程的一个根,求实数a,b的值.
【典例8-2】(2025·高一·安徽黄山·期中)已知复数(其中为虚数单位),若复数的共轭复数为,且.
(1)求复数;
(2)求复数;
(3)若是关于的方程的一个根,求实数,的值,并求出方程的另一个复数根.
【变式8-1】(2025·高一·河南周口·期末)对任意一个非零复数,定义集合..
(1)设是方程的一个根,试用列举法表示集合;
(2)若复数,求证.
【变式8-2】(2025·高一·上海松江·期末)已知为虚数单位,复数.
(1)当实数取何值时,是纯虚数;
(2)当时,复数是关于的方程的一个根,求实数与的值.
【变式8-3】(2025·高一·全国·课后作业)在英语中,实数是Real Number,一般取Real的前两个字母“Re”表示一个复数的实部;虚数是Imaginary Number,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,,求实数t的取值范围.
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