内容正文:
5.2.2 复数的乘法
第5章 复数
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第5章 复数
课前 预习学案
课堂 互动学案
01
02
随堂 步步夯实
03
课时 素养提升
04
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第5章 复数
课程标准
素养解读
1.理解并掌握复数的乘法法则,熟练进行复数的乘法运算.
2.理解复数乘法的运算律和复数正整数指数幂的运算性质,并能熟练应用.
1.通过复数的乘法运算,提升数学运算等核心素养.
2.通过学习复数乘法的运算律和复数的正整数指数幂的运算性质,培养数学抽象等核心素养.
我们知道,多项式可以进行乘法运算,如(3+4x)(-5+x)=3×(-5)+3x+4x·(-5)+4x·x=-15-17x+4x2.那么,复数z1=a+bi,z2=c+di(a、,b、c、d∈R)是否可以类似地进行乘法运算呢?
[知识点一] 复数的乘法
(a+bi)(c+di)= (ac-bd)+(ad+bc)i .(a,b,c,d∈R).
[知识点二] 复数乘法的运算律
对任意z1,z2,z3∈C.
(1)交换律:z1·z2= z2·z1 ;
(2)结合律:(z1·z2)·z3= z1·(z2·z3) ;
(3)乘法对加法的分配律:z1·(z2+z3)= z1·z2+z1·z3 .
[知识点三] 复数的正整数指数幂的运算性质
对复数z,z1·z2和正整数m,n有
zm·zn= zm+n .(zm)n= zmn .(z1·z2)n= zeq \o\al(n,1)·zeq \o\al(n,2) .
特别对任意自然数n,有
i4n= 1 ,i4n+1= i ,i4n+2= -1 ,i4n+3= -i .
[知识点四] 互为共轭复数的积
互为共轭复数的两个复数的乘积是实数,等于这个复数(或其共轭复数)模的平方,即若z=a+bi(a,b∈R),则z·eq \o(z,\s\up16(-))= |z|2 = |eq \o(z,\s\up16(-))|2 = a2+b2 .
1.复数的乘法与多项式的乘法有何不同?
提示:复数的乘法与多项式乘法是类似的,有一点不同即必须在所得结果中把i2换成-1,再把实部、虚部分别合并.
2.|z|2=z2,正确吗?
提示:不正确.例如,|i|2=1,而i2=-1.
1.复数(3+2i)i等于( )
A.-2-3i B.-2+3i C.2-3i D.2+3i
解析:B [(3+2i)i=3i+2i·i=-2+3i,选B.]
2.(2+2i)(1-2i)=( )
A.-2+4i B.-2-4i C.6+2i D.6-2i
解析:D [(2+2i)(1-2i)=2-4i+2i+4=6-2i.]
3.若复数z=i(3-2i)(i是虚数单位),则eq \o(z,\s\up16(-))=( )
A.3-2i B.3+2i C.2+3i D.2-3i
解析:D [因为z=i(3-2i)=2+3i,所以eq \o(z,\s\up16(-))=2-3i.]
复数的乘法运算
计算:
(1)(1-2i)(3+4i)(-2+i);
(2)(3+4i)(3-4i);
(3)(1+i)2.
[思路点拨] 依据乘法法则运算.
[解] (1)(1-2i)(3+4i)(-2+i)=(11-2i)(-2+i)=-20+15i.
(2)(3+4i)(3-4i)=32-(4i)2=9-(-16)=25.
(3)(1+i)2=1+2i+i2=2i.
(1)两个复数代数形式乘法的一般方法
复数的乘法可以按多项式的乘法法则进行,注意选用恰当的乘法公式进行简便运算,例如平方差公式、完全平方公式等.
(2)常用公式
①(a+bi)2=a2+2abi-b2(a,b∈R);
②(a+bi)(a-bi)=a2+b2(a,b∈R);
③(1±i)2=±2i.
[变式训练]
1.计算:
(1)(2+3i)(2-i);(2)(1-i)2.
解:(1)(2+3i)(2-i)=4-2i+6i-3i2=7+4i;
(2)(1-i)2=(1-i)(1-i)=1-2i+i2=-2i.
复数运算的综合问题
已知复数z=(1+2i)(2+i).
(1)求z的实部与虚部;
(2)求z·eq \o(z,\s\up16(-));
(3)若z2+meq \o(z,\s\up16(-))+n=1-i(m,n∈R),求m和n.
[思路点拨] z=a+bi(a,b∈R)的共轭复数为eq \o(z,\s\up16(-))=a-bi.
[解] (1)z=(1+2i)(2+i)=2+i+4i+2i2=5i,∴z的实部为0,虚部为5.
(2)∵z=5i,∴eq \o(z,\s\up16(-))=-5i,∴z·eq \o(z,\s\up16(-))=5i·(-5i)=25.
(3)∵z2+meq \o(z,\s\up16(-))+n=(5i)2+m(-5i)+n=-25-5mi+n=(-25+n)-5mi=1-i,
∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(-25+n=1,,5m=1))解得m=eq \f(1,5),n=26.
(1)由比较复杂的复数运算给出的复数,求其共轭复数,可先按复数的四则运算法则进行运算,将复数写成代数形式,再写出其共轭复数.
(2)注意共轭复数的简单性质的运用.
[变式训练]
2.已知z∈C,eq \o(z,\s\up16(-))为z的共轭复数,若z·eq \o(z,\s\up16(-))-3ieq \o(z,\s\up16(-))=1+3i,求z.
1.(8+i)(2-i)=( )
A.17-6i B.15-6i C.15+6i D.17+6i
解析:A [(8+i)(2-i)=16-8i+2i-i2=17-6i.]
2.已知复数z=(2+i)(1-i),则z的虚部为( )
A.1 B.i C.-1 D.-i
解析:C [因为z=(2+i)(1-i)=2-2i+i-i2=3-i,所以z的虚部为-1.]
3.计算1+i+i2+i3+i4+i5的值为( )
A.1 B.i C.-i D.1+i
解析:D [1+i+i2+i3+i4+i5=1+i-1-i+1+i=1+i.]
4.复数2i(2+i)= ____________ .
解析:2i(2+i)=-2+4i.
答案:-2+4i
$$
5.2.2 复数的乘法
课程标准
素养解读
1.理解并掌握复数的乘法法则,熟练进行复数的乘法运算.
2.理解复数乘法的运算律和复数正整数指数幂的运算性质,并能熟练应用.
1.通过复数的乘法运算,提升数学运算等核心素养.
2.通过学习复数乘法的运算律和复数的正整数指数幂的运算性质,培养数学抽象等核心素养.
我们知道,多项式可以进行乘法运算,如(3+4x)(-5+x)=3×(-5)+3x+4x·(-5)+4x·x=-15-17x+4x2.那么,复数z1=a+bi,z2=c+di(a、,b、c、d∈R)是否可以类似地进行乘法运算呢?
[知识点一] 复数的乘法
(a+bi)(c+di)= (ac-bd)+(ad+bc)i .(a,b,c,d∈R).
[知识点二] 复数乘法的运算律
对任意z1,z2,z3∈C.
(1)交换律:z1·z2= z2·z1 ;
(2)结合律:(z1·z2)·z3= z1·(z2·z3) ;
(3)乘法对加法的分配律:z1·(z2+z3)= z1·z2+z1·z3 .
[知识点三] 复数的正整数指数幂的运算性质
对复数z,z1·z2和正整数m,n有
zm·zn= zm+n .(zm)n= zmn .(z1·z2)n= z·z .
特别对任意自然数n,有
i4n= 1 ,i4n+1= i ,i4n+2= -1 ,i4n+3= -i .
[知识点四] 互为共轭复数的积
互为共轭复数的两个复数的乘积是实数,等于这个复数(或其共轭复数)模的平方,即若z=a+bi(a,b∈R),则z·= |z|2 = ||2 = a2+b2 .
1.复数的乘法与多项式的乘法有何不同?
提示:复数的乘法与多项式乘法是类似的,有一点不同即必须在所得结果中把i2换成-1,再把实部、虚部分别合并.
2.|z|2=z2,正确吗?
提示:不正确.例如,|i|2=1,而i2=-1.
1.复数(3+2i)i等于( )
A.-2-3i B.-2+3i C.2-3i D.2+3i
解析:B [(3+2i)i=3i+2i·i=-2+3i,选B.]
2(2+2i)(1-2i)=( )
A.-2+4i B.-2-4i C.6+2i D.6-2i
解析:D [(2+2i)(1-2i)=2-4i+2i+4=6-2i.]
3.若复数z=i(3-2i)(i是虚数单位),则=( )
A.3-2i B.3+2i C.2+3i D.2-3i
解析:D [因为z=i(3-2i)=2+3i,所以=2-3i.]
复数的乘法运算
计算:
(1)(1-2i)(3+4i)(-2+i);
(2)(3+4i)(3-4i);
(3)(1+i)2.
[思路点拨] 依据乘法法则运算.
[解] (1)(1-2i)(3+4i)(-2+i)=(11-2i)(-2+i)=-20+15i.
(2)(3+4i)(3-4i)=32-(4i)2=9-(-16)=25.
(3)(1+i)2=1+2i+i2=2i.
(1)两个复数代数形式乘法的一般方法
复数的乘法可以按多项式的乘法法则进行,注意选用恰当的乘法公式进行简便运算,例如平方差公式、完全平方公式等.
(2)常用公式
①(a+bi)2=a2+2abi-b2(a,b∈R);
②(a+bi)(a-bi)=a2+b2(a,b∈R);
③(1±i)2=±2i.
[变式训练]
1.计算:
(1)(2+3i)(2-i);(2)(1-i)2.
解:(1)(2+3i)(2-i)=4-2i+6i-3i2=7+4i;
(2)(1-i)2=(1-i)(1-i)=1-2i+i2=-2i.
复数运算的综合问题
已知复数z=(1+2i)(2+i).
(1)求z的实部与虚部;
(2)求z·;
(3)若z2+m+n=1-i(m,n∈R),求m和n.
[思路点拨] z=a+bi(a,b∈R)的共轭复数为=a-bi.
[解] (1)z=(1+2i)(2+i)=2+i+4i+2i2=5i,∴z的实部为0,虚部为5.
(2)∵z=5i,∴=-5i,∴z·=5i·(-5i)=25.
(3)∵z2+m+n=(5i)2+m(-5i)+n=-25-5mi+n=(-25+n)-5mi=1-i,
∴解得m=,n=26.
(1)由比较复杂的复数运算给出的复数,求其共轭复数,可先按复数的四则运算法则进行运算,将复数写成代数形式,再写出其共轭复数.
(2)注意共轭复数的简单性质的运用.
[变式训练]
2.已知z∈C,为z的共轭复数,若z·-3i=1+3i,求z.
解:设z=a+bi(a,b∈R),则=a-bi(a,b∈R),由题意得(a+bi)(a-bi)-3i(a-bi)=1+3i,即a2+b2-3b-3ai=1+3i,则有解得或所以z=-1或z=-1+3i.
1.(8+i)(2-i)=( )
A.17-6i B.15-6i C.15+6i D.17+6i
解析:A [(8+i)(2-i)=16-8i+2i-i2=17-6i.]
2.已知复数z=(2+i)(1-i),则z的虚部为( )
A.1 B.i C.-1 D.-i
解析:C [因为z=(2+i)(1-i)=2-2i+i-i2=3-i,所以z的虚部为-1.]
3.计算1+i+i2+i3+i4+i5的值为( )
A.1 B.i C.-i D.1+i
解析:D [1+i+i2+i3+i4+i5=1+i-1-i+1+i=1+i.]
4.复数2i(2+i)= ____________ .
解析:2i(2+i)=-2+4i.
答案:-2+4i
[基础过关]
1.下列各式的运算结果为纯虚数的是( )
A.i(1+i)2 B.i2(1-i) C.(1+i)2 D.i(1+i)
解析:C [A项,i(1+i)2=i(1+2i+i2)=i×2i=-2,不是纯虚数.B项,i2(1-i)=-(1-i)=-1+i,不是纯虚数.C项,(1+i)2=1+2i+i2=2i,是纯虚数,D项,i(1+i)=i+i2=-1+i,不是纯虚数.]
2.若a为实数,且(2+ai)(a-2i)=-4i,则a=( )
A.-1 B.0
C.1 D.2
解析:B [∵(2+ai)(a-2i)=-4i,∴4a+(a2-4)i=-4i.∴解得a=0.]
3.若复数(1-i)(a+i)在复平面内对应的点在第二象限,则实数a的取值范围是( )
A.(-∞,1) B.(-∞,-1)
C.(1,+∞) D.(-1,+∞)
解析:B [z=(1-i)(a+i)=(a+1)+(1-a)i,因为对应的点在第二象限,所以
解得a<-1.]
4.复数z满足z(1+i)=1-i,则z的虚部等于( )
A.-i B.-1 C.0 D.1
解析:B [设z=a+bi,则z(1+i)=(a+bi)(1+i)=(a-b)+(a+b)i=1-i,所以解得于是z=-i,z的虚部等于-1.]
5.设i为虚数单位,a∈R,若(1+i)(1+ai)是纯虚数,则a=( )
A.2 B.-2 C.1 D.-1
解析:C [因为(1+i)(1+ai)=1+ai+i+ai2=(1-a)+(a+1)i为纯虚数,则1-a=0,解得a=1.]
6.若1-i=a+bi,则a2 023+b2 024= ____________ .
解析:由题意知a=1,b=-1,a2 023+b2 024=1+1=2.
答案:2
7.已知复数z=(1-3i)2,其中i为虚数单位,则z= ____________ .
解析:z=(1-3i)2=1-6i+9i2=-8-6i.
答案:-8-6i
8.复数z=(2-i)i在复平面内对应的点位于第 ____________ 象限.
解析:z=(2-i)i=2i-i2=1+2i,故复数z=(2-i)i在复平面内对应的点为(1,2),位于第一象限.
答案:一
9.计算:
(1)(3+2i)(7+i);
(2)(4+8i)i;
(3)[(3+i)i]2.
解:(1)(3+2i)(7+i)=21+3i+14i+2i2=19+17i.
(2)(4+8i)i=4i+8i2=-8+4i.
(3)[(3+i)i]2=(3i-)2=2-6i+9i2=-7-6i.
[能力提升]
10.若复数(1+bi)(2+i)是纯虚数(i是虚数单位,b是实数),则b=( )
A.-2 B.- C. D.2
解析:D [因为(1+bi)(2+i)=2-b+(2b+1)i是纯虚数,所以b=2.]
11.若复数z满足(3-4i)z=|4+3i|,则z的虚部为( )
A.-4 B.- C.4 D.
解析:D [设z=a+bi(a,b∈R),则(3-4i)(a+bi)=|4+3i|,即3a+3bi-4ai-4bi2=5,∴(3a+4b)+(3b-4a)i=5,∴解得∴z=+i,即z的虚部为.]
12.已知z=1-2i,且z+a+b=0,其中a,b为实数,则( )
A.a=1,b=-2 B.a=-1,b=2
C.a=1,b=2 D.a=-1,b=-2
解析:A [由题意知=1+2i,所以z+a+b=1-2i+a(1+2i)+b=a+b+1+(2a-2)i,又z+a+b=0,所以a+b+1+(2a-2)i=0,所以,解得.]
13.已知复数z=(5+2i)2(i为虚数单位),则z的实部为 ____________ .
解析:复数z=(5+2i)2=21+20i,其实部是21.
答案:21
14.(4-i)(6+2i)-(7-i)(4+3i)= ____________ .
解析:(4-i)(6+2i)-(7-i)(4+3i)=(24+8i-6i+2)-(28+21i-4i+3)=(26+2i)-(31+17i)=-5-15i.
答案:-5-15i
15.已知复数z=3+bi(b∈R),且(1+3i)·z为纯虚数.
(1)求复数z;
(2)若t=z(2+i),求复数t以及模|t|.
解:(1)将z=3+bi代入(1+3i)·z得(1+3i)·z=(1+3i)(3+bi)=3-3b+(b+9)i,因为(1+3i)·z为纯虚数,所以解得b=1,于是复数z=3+i.
(2)由(1)知z=3+i,所以t=(3+i)(2+i)=5+5i,|t|=5.
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[基础过关]
1.下列各式的运算结果为纯虚数的是()
A.i1+i2B.21-i)C.(1+i02D.i1+)
解析:C[A项,i(1十i)2=i(1+21+i)=1×2i=-2,不是纯虚数.B项,i(1-i)=-(1-i)
=-1十i,不是纯虚数,C项,(1+i)2=1+2i十i2=2i,是纯虚数,D项,i(1十i)=i+i2=-
1十i,不是纯虚数,]
2.若a为实数,且(2十ai)(a-2)=一4i,则a=()
A.-1
B.0
C.1
D.2
解析:B[(2+ai(a-2i)=-4i,.4a十(a2-4)i=-4i..4a=0,a2-4=-4,)解得
a=0]
3.若复数(1一(a十i)在复平面内对应的点在第二象限,则实数a的取值范围是()
A.(-∞,1)
B.(-∞,-1)
C.(1,+o)
D.(-1,+o)
解析:B[z=(1一i(a十)=(a十1)十(1一ai,因为对应的点在第二象限,所以a+1
<0,1-a>0,)
解得a-1]
4.复数z满足1+)=1-1,则z的虚部等于()
A.-iB.-1C.0D.1
解析:B[设z=a+bi,则z(1+i)=(a+bi1+i)=(a-b)+(a十b)1=1-i,所以a-b
=1,a十b=-1,)解得a=0,b=-1)于是z=-i,z的虚部等于-1]
5.设i为虚数单位,a∈R,若(1+i1+ai是纯虚数,则a=()
A.2B.-2C.1D.-1
解析:C[因为(1+i01+am=1+ai+i+ai2=(1-a)+(a+1)i为纯虚数,则1一a=0,
解得a=1」
6.若1-i=a十bi,则a2023+b2024=
解析:由题意知a=1,b=一1,a223+b2024=1+1=2
答案:2
7.已知复数z=(1一3i)2,其中1为虚数单位,则z=
解析:2=(1-312=1-6i+9i2=-8-6i
答案:一8一6i
8.复数z=(2一)i在复平面内对应的点位于第
象限
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解析:z=(2一i)i=2i一2=1+2i,故复数z=(2一1)i在复平面内对应的点为(1,2),位于
第一象限。
答案:一
9.计算:
(1)3+21(7+):
(2)(4+81)i:
(3)[(3+2i)1]2
解:(1)3+2)(7+)=21+3i+14i+22=19+17i
(2)(4+81i=4i+82=-8+41
(3)[(3+211]2=(3i-2)2=2-62i+9=-7-62i
[能力提升]
10.若复数(1十bi)2+)是纯虚数G是虚数单位,b是实数),则b=()
A.-2B.-12C12D.2
解析:D[因为(1+bi)(2+)=2-b十(2b十1)i是纯虚数,所以b=2]
11.若复数z满足(3一4)z=4十3i,则z的虚部为()
A.-4B.-45C.4D.45
解析:D[设z=a+bi(a,beR),则(3-4i(a+b1=4+31,即3a+3bi-4ami-4bi2=5,
∴.(3a+4b)+(3b-4a)i=5,∴.3a+4b=5,3b-4a=0,)解得a=f3545).∴z=35+45i,即z
的虚部为45]
12.已知z=1-2i,且z+a十b=0,其中a,b为实数,则()
A.a=1,b=-2B.a=-1,b=2
C.a=1,b=2D.a=-1,b=-2
解析:A[由题意知=1+2i,所以z+a+b=1-2i+a1+2)+b=a+b+1+
(2a-2)i,又2十a十b=0,所以a十b+1十(2a-2)i=0,所以a十b+1=02a-2=0),解得
a=1b=-2)]
13.已知复数z=(5+2)21为虚数单位),则z的实部为
解析:复数z=(5+21)2=21+20i,其实部是21
答案:21
14.(4-10(6+21)-(7-10(4+3i)=
解析:(4-i(6+2i)-(7-i0(4+30=(24+8i-6i+2)-(28+21i-4i+3)=(26+21-(31
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+171)=-5-15i
答案:-5-15i
15.已知复数z=3+bi(b∈R),且(1+3z为纯虚数.
(1)求复数z:
(2)若t=z(2十),求复数t以及模4
解:(1)将z=3+bi代入(1+3)z得(1+30)z=(1+3103+b1)=3-3b+(b+9)i,因为(1
十3i)z为纯虚数,所以3-3b=0,b+9≠0,)解得b=1,于是复数z=3十1
(2)由(1)知z=3+i,所以t=(3+i(2+)=5+5i,4=52
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