复数 讲义-2026届高三数学一轮复习

2025-07-15
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内容正文:

复数 课前学习任务 一、必备知识 知识点一 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.其中a叫做复数的实部,b叫做复数的虚部.i是虚数单位.规定i2=-1.由此可知:i4k=1,i4k+1=i,i4k+2=-1,i4k+3=-i,=-i,全体复数所成的集合C叫复数集. 2.复数相等:a+bi=c+di(a,b,c,d∈R)⇔a=c且b=d. 3.共轭复数:若z=a+bi(a,b∈R),则= a-bi. 4.复数的模:在复平面内,若点Z的坐标为(a,b),则向量的模r叫做复数z=a+bi(a,b∈R)的模,记作 |z|或 |a+bi|,即|z|=|a+bi|=r= (r≥0,r∈R). 知识点二 复数的几何意义 1.复平面的概念:建立平面直角坐标系来表示复数的平面,叫做复平面,x轴叫做 实轴,y轴叫做 虚轴. 2.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. 3.复数的几何表示:复数z=a+bi(a,b∈R)复平面内的点Z(a,b)向量. 知识点三 复数的运算 1.复数的加、减、乘、除运算法则 设z1=a+bi,z2=c+di(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:===(c+di≠0). 2.复数的运算律:复数加法满足交换律、结合律 (1)交换律:z1+z2= z2+z1; (2)结合律:(z1+z2)+z3= z1+(z2+z3). 归 纳 拓 展 1.两个虚数不能比较大小,但虚数的模可以比较大小. 2.(1±i)2=±2i;=i;=-i. 3.z·=|z|2=||2,|z1·z2|=|z1|·|z2|,=,|zn|=|z|n. 二、双基自测 1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”) (1)方程x2-x+1=0没有解.(  ) (2)原点是实轴与虚轴的交点.(  ) (3)已知z=a+bi(a,b∈R),当a=0时,复数z为纯虚数.(  ) (4)复数z=3-2i中,虚部为-2i.(  ) (5)复数中有相等复数的概念,因此复数可以比较大小,如4+3i>3+3i,3+4i>3+3i等.(  ) (6)若a∈C,则|a|2=a2.(  ) [答案] (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)× 2.(必修2P80T3改编)设复数z的共轭复数为,且2z+=-3+2i,则|z|=(  ) A.2 B. C. D.5 [答案] C [解析] 设z=a+bi(a,b∈R),代入2z+=-3+2i,化简后利用复数相等的条件求得a,b的值,再求|z|即可.设z=a+bi(a,b∈R),则=a-bi.由2z+=-3+2i,得2(a+bi)+a-bi=3a+bi=-3+2i,所以即a=-1,b=2.所以|z|==.故选C. 3.(必修2P73T1改编)若i为虚数单位,图中复平面内点Z表示复数z,则表示复数的点是(  ) A.E B.F C.G D.H [答案] D [解析] 由图知复数z=3+i,则===2-i,所以复数所对应的点是H,故选D. 4.(2023·新课标Ⅰ卷,2,5分)已知z=,则z-=(  ) A.-i B.i C.0 D.1 [答案] A [解析] z====-i,∴=i,∴z-=-i,故选A. 5.(2024·新课标Ⅰ卷)若=1+i,则z=(  ) A.-1-i B.-1+i C.1-i D.1+i [答案] C [解析] 因为==1+=1+i,所以z=1+=1-i.故选C. 课堂核心考点 考点一 复数的基本概念 例1.(2025·河北石家庄摸底)已知复数z满足(1+i)z=2+3i,则复数z的虚部为(  ) A.   B.   C.-   D.- 2.(2024·湖南“一起考”大联考模拟)已知a∈R,若(3+i)(1-ai)为纯虚数,则a=(  ) A.-3 B.-2 C.2 D.3 3.(2025·安徽鼎尖教育联盟期中联考)若复数z满足z(1+2i)=3+i,则=(  ) A.1+i B.1-i C.2+i D.2-i 4.(2025·浙江宁波模拟)复数z满足z=,则|z|=(  ) A.1 B.2 C. D.5 5.(2023·全国甲理,2,5分)设a∈R,(a+i)(1-ai)=2,则a=(  ) A.-2 B.-1 C.1 D.2 考点二 复数的运算 角度1 复数的加、减法 例(2024·广西来宾期末)已知a,b∈R,(a+3i)+(2-i)=5+bi,则ab=(  ) A.-4   B.7   C.-8   D.6 角度2 复数的乘法 例1.(2025·甘肃庆阳调研)已知复数z=-5-2i,则z2的实部为(  ) A.20   B.21   C.-21   D.-20 2.(2023·新课标Ⅱ卷,1,5分)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 角度3 复数的除法 例1.(2023·全国甲卷文,2,5分)=(  ) A.-1   B.1   C.1-i   D.1+i 2.(2025·辽宁七校协作体期中)若z(1+i)=2+3i,则复数z的共轭复数的虚部是(  ) A.-i B.- C.i D. 角度4 复数的综合运算 例1.(2025·安徽合肥质检)已知=2+i,则|z|=(  ) A. B. C.1 D.2 2.(2025·山东实验中学模拟)若复数z满足2+i·z=4+5i,则z在复平面中对应的点在(  ) A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限 【变式训练】 1.(角度1、3)(2025·陕西西安鄠邑区模拟)已知复数z=3+i,则的虚部为(  ) A.-3 B.- C.3 D. 2.(角度4)(2025·重庆一中月考)复数z=(i是虚数单位),则z2-=(  ) A.-1+3i B.-1-3i C.-1-i D.-1+i 3.(角度4)(2025·扬州模拟)已知复数z满足3z=|8-6i|-zi(i为虚数单位),则=(  ) A.i B.1+i C.3-i D.3+i 4.(角度2)(2024·天津卷)已知i是虚数单位,复数(+i)·(-2i)=________. 考点三 复数的几何意义 例1.(多选题)(2025·湖北鄂东南省级示范性高中教育教学改革联盟期中)设四个复数z1=3+i,z2=i(1+3i),z3=-2+i,z4=a-3i(a>0)在复平面xOy内的对应点Z1、Z2、Z3、Z4在同一个圆上,则下述结论正确的是(  ) A.z1与z2互为共轭复数 B.点Z3在第二象限 C.复数的虚部是- D.⊥ 2.设复数z1,z2满足|z1|=|z2|=2,z1+z2=+i,则|z1-z2|=________. 【变式训练】 (2025·江苏无锡期中)若复数z=(i为虚数单位),则在复平面内z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 考点四 与复数相关的方程问题 例1.(多选题)(2025·河北邢台期中)若复数z1,z2是方程x2-8x+17=0的两个根,则(  ) A.z1-z2为纯虚数   B.z1z2=17 C.|z1|= D.z1= 2.(2025·山东名校考试联盟期中)若1+i(i为虚数单位)是关于x的方程x2+ax+b=0(a,b∈R)的一个根,则b=(  ) A.0 B.2 C.3 D.4 3.(2025·河南豫北名校联考)已知虚数z满足,则z2-z+1=0,则|z|=(  ) A.0 B.1 C.0或1 D.2 【变式训练】 (2025·湖北高中名校联盟联测)已知p,q为实数,1-i是关于x的方程x2+px+q=0的一个根,则p-q=(  ) A.-2 B.2 C.4 D.-4 课后素养提升 与复数模有关问题的解法 例1.(2024·福建漳州质检)已知复数z1,z2满足z1+2=-3-i,|z2-z1|=1,则|z2+2i|的最大值为________. 2.若复数z1,z2满足|z1|=|z2|=1,|z1+z2|=,则|z1-z2|=________. 3.(2025·山东青岛二中期中)已知复数z满足|z-|2=z+,则复数z在复平面内对应点的轨迹为(  ) A.圆 B.椭圆 C.双曲线 D.抛物线 【变式训练】 (2024·安徽安庆一模)设复数z满足条件|z|=1,那么|z++i|取最大值时的复数z为(  ) A.+i B.-+i C.-i D.--i 学科网(北京)股份有限公司 $$ 复数 课前学习任务 一、必备知识 知识点一 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.其中a叫做复数的实部,b叫做复数的虚部.i是虚数单位.规定i2=-1.由此可知:i4k=1,i4k+1=i,i4k+2=-1,i4k+3=-i,=-i,全体复数所成的集合C叫复数集. 2.复数相等:a+bi=c+di(a,b,c,d∈R)⇔a=c且b=d. 3.共轭复数:若z=a+bi(a,b∈R),则= a-bi. 4.复数的模:在复平面内,若点Z的坐标为(a,b),则向量的模r叫做复数z=a+bi(a,b∈R)的模,记作 |z|或 |a+bi|,即|z|=|a+bi|=r= (r≥0,r∈R). 知识点二 复数的几何意义 1.复平面的概念:建立平面直角坐标系来表示复数的平面,叫做复平面,x轴叫做 实轴,y轴叫做 虚轴. 2.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. 3.复数的几何表示:复数z=a+bi(a,b∈R)复平面内的点Z(a,b)向量. 知识点三 复数的运算 1.复数的加、减、乘、除运算法则 设z1=a+bi,z2=c+di(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:===(c+di≠0). 2.复数的运算律:复数加法满足交换律、结合律 (1)交换律:z1+z2= z2+z1; (2)结合律:(z1+z2)+z3= z1+(z2+z3). 归 纳 拓 展 1.两个虚数不能比较大小,但虚数的模可以比较大小. 2.(1±i)2=±2i;=i;=-i. 3.z·=|z|2=||2,|z1·z2|=|z1|·|z2|,=,|zn|=|z|n. 二、双基自测 1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”) (1)方程x2-x+1=0没有解.(  ) (2)原点是实轴与虚轴的交点.(  ) (3)已知z=a+bi(a,b∈R),当a=0时,复数z为纯虚数.(  ) (4)复数z=3-2i中,虚部为-2i.(  ) (5)复数中有相等复数的概念,因此复数可以比较大小,如4+3i>3+3i,3+4i>3+3i等.(  ) (6)若a∈C,则|a|2=a2.(  ) [答案] (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)× 2.(必修2P80T3改编)设复数z的共轭复数为,且2z+=-3+2i,则|z|=(  ) A.2 B. C. D.5 [答案] C [解析] 设z=a+bi(a,b∈R),代入2z+=-3+2i,化简后利用复数相等的条件求得a,b的值,再求|z|即可.设z=a+bi(a,b∈R),则=a-bi.由2z+=-3+2i,得2(a+bi)+a-bi=3a+bi=-3+2i,所以即a=-1,b=2.所以|z|==.故选C. 3.(必修2P73T1改编)若i为虚数单位,图中复平面内点Z表示复数z,则表示复数的点是(  ) A.E B.F C.G D.H [答案] D [解析] 由图知复数z=3+i,则===2-i,所以复数所对应的点是H,故选D. 4.(2023·新课标Ⅰ卷,2,5分)已知z=,则z-=(  ) A.-i B.i C.0 D.1 [答案] A [解析] z====-i,∴=i,∴z-=-i,故选A. 5.(2024·新课标Ⅰ卷)若=1+i,则z=(  ) A.-1-i B.-1+i C.1-i D.1+i [答案] C [解析] 因为==1+=1+i,所以z=1+=1-i.故选C. 课堂核心考点 考点一 复数的基本概念 例1.(2025·河北石家庄摸底)已知复数z满足(1+i)z=2+3i,则复数z的虚部为(  ) A.   B.   C.-   D.- [答案] A [解析] z====+i,z的虚部为.故选A. 2.(2024·湖南“一起考”大联考模拟)已知a∈R,若(3+i)(1-ai)为纯虚数,则a=(  ) A.-3 B.-2 C.2 D.3 [答案] A [解析] 因为(3+i)(1-ai)=(3+a)+(1-3a)i,a∈R,且(3+i)(1-ai)为纯虚数,所以解得a=-3,故选A. 3.(2025·安徽鼎尖教育联盟期中联考)若复数z满足z(1+2i)=3+i,则=(  ) A.1+i B.1-i C.2+i D.2-i [答案] A [解析] z===1-i,故=1+i. 4.(2025·浙江宁波模拟)复数z满足z=,则|z|=(  ) A.1 B.2 C. D.5 [答案] C [解析] 解法一:因为z===-2-i, 所以|z|==.故选C. 解法二:|z|=||===.故选C. 5.(2023·全国甲理,2,5分)设a∈R,(a+i)(1-ai)=2,则a=(  ) A.-2 B.-1 C.1 D.2 [答案] C [解析] 因为(a+i)(1-ai)=a-a2i+i-ai2=2a+(1-a2)i=2,所以解得a=1,故选C. 考点二 复数的运算 角度1 复数的加、减法 例(2024·广西来宾期末)已知a,b∈R,(a+3i)+(2-i)=5+bi,则ab=(  ) A.-4   B.7   C.-8   D.6 [答案] D [解析] 因为(a+3i)+(2-i)=5+bi,即(a+2)+2i=5+bi,所以解得所以ab=6,故选D. 角度2 复数的乘法 例1.(2025·甘肃庆阳调研)已知复数z=-5-2i,则z2的实部为(  ) A.20   B.21   C.-21   D.-20 [答案] B [解析] 因为z=-5-2i,所以z2=(-5-2i)(-5-2i)=(5+2i)(5+2i)=25+10i+10i-4=21+20i,所以z2的实部为21,故选B. 2.(2023·新课标Ⅱ卷,1,5分)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 [答案] A [解析](1+3i)(3-i)=6+8i,对应的点(6,8)在第一象限,故选A. 角度3 复数的除法 例1.(2023·全国甲卷文,2,5分)=(  ) A.-1   B.1   C.1-i   D.1+i [答案] C [解析] ===1-i.故选C. 2.(2025·辽宁七校协作体期中)若z(1+i)=2+3i,则复数z的共轭复数的虚部是(  ) A.-i B.- C.i D. [答案] B [解析] z=====+i,则=-i,所以复数z的共轭复数的虚部是-.故选B. 角度4 复数的综合运算 例1.(2025·安徽合肥质检)已知=2+i,则|z|=(  ) A. B. C.1 D.2 [答案] B [解析] =1-=2+i⇒z=, 所以z===--i, 所以|z|==,故选B. 2.(2025·山东实验中学模拟)若复数z满足2+i·z=4+5i,则z在复平面中对应的点在(  ) A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限 [答案] D [解析] 设z=a+bi,a、b∈R, 则由2+i·z=4+5i 得2(a-bi)+i·(a+bi)=4+5i, 整理得2a-b+(a-2b)i=4+5i, 所以解得 所以z=1-2i在复平面中对应的点为(1,-2),在第四象限.故选D. 【变式训练】 1.(角度1、3)(2025·陕西西安鄠邑区模拟)已知复数z=3+i,则的虚部为(  ) A.-3 B.- C.3 D. [答案] B [解析] 因为===-i, 所以的虚部为-. 2.(角度4)(2025·重庆一中月考)复数z=(i是虚数单位),则z2-=(  ) A.-1+3i B.-1-3i C.-1-i D.-1+i [答案] B [解析] 由z===1-i, 所以=1+i, 所以z2-=(1-i)2-(1+i)=1-2i-1-i-1=-1-3i. 3.(角度4)(2025·扬州模拟)已知复数z满足3z=|8-6i|-zi(i为虚数单位),则=(  ) A.i B.1+i C.3-i D.3+i [答案] D [解析] ∵|8-6i|==10,又3z=|8-6i|-zi,∴z(3+i)=10,即z==3-i,∴=3+i.故选D. 4.(角度2)(2024·天津卷)已知i是虚数单位,复数(+i)·(-2i)=________. [答案] 7-i [解析](+i)·(-2i)=5+i-2i+2=7-i. 考点三 复数的几何意义 例1.(多选题)(2025·湖北鄂东南省级示范性高中教育教学改革联盟期中)设四个复数z1=3+i,z2=i(1+3i),z3=-2+i,z4=a-3i(a>0)在复平面xOy内的对应点Z1、Z2、Z3、Z4在同一个圆上,则下述结论正确的是(  ) A.z1与z2互为共轭复数 B.点Z3在第二象限 C.复数的虚部是- D.⊥ [答案] BCD [解析] z1=3+i,z2=-3+i,它们实部不同,不是共轭复数,所以A错误;Z3(-2,),所以点Z3在第二象限,B正确;=====--i.其虚部是-,C正确;显然|z1|=|z2|=|z3|=,所以圆的方程为x2+y2=10.又点Z4(a,-3)在圆上,所以a2+(-3)2=10,即a2+9=10,a2=1(a>0),解得a=1.=(3,1),=(1,-3).则·=0,即⊥,所以D正确.故选BCD. 2.设复数z1,z2满足|z1|=|z2|=2,z1+z2=+i,则|z1-z2|=________. [答案] 2 [解析] 解法一:设z1,z2在复平面上对应的点分别为A,B,O为坐标原点,z1+z2=z=+i,则z在复平面上对应的点为P(,1),所以|z1+z2|=|z|=2,由平行四边形法则知四边形OAPB是边长为2,一条对角线也为2的菱形,则另一条对角线的长为|z1-z2|=2××2=2. 解法二:题设可等价转化为向量a,b满足|a|=|b|=2,a+b=(,1),求|a-b|.因为(a+b)2+(a-b)2=2|a|2+2|b|2,所以4+(a-b)2=16,所以|a-b|=2,即|z1-z2|=2. 【变式训练】 (2025·江苏无锡期中)若复数z=(i为虚数单位),则在复平面内z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] B [解析] 复数z=====-+i,对应点为,位于第二象限,故选B. 考点四 与复数相关的方程问题 例1.(多选题)(2025·河北邢台期中)若复数z1,z2是方程x2-8x+17=0的两个根,则(  ) A.z1-z2为纯虚数   B.z1z2=17 C.|z1|= D.z1= [答案] ABD [解析] 方程的判别式Δ=(-8)2-4×17=-4<0, 方程x2-8x+17=0的根为, 即方程x2-8x+17=0的根为4+i,4-i, 不妨设z1=4+i,z2=4-i, 则z1-z2=2i为纯虚数,故A正确; z1z2=(4+i)(4-i)=16-i2=17,故B正确; |z1|==,故C错误; =4+i,则z1=,故D正确.故选ABD. 2.(2025·山东名校考试联盟期中)若1+i(i为虚数单位)是关于x的方程x2+ax+b=0(a,b∈R)的一个根,则b=(  ) A.0 B.2 C.3 D.4 [答案] B [解析] 因为1+i(i为虚数单位)是关于x的方程x2+ax+b=0(a,b∈R)的一个根 所以,1-i也是关于x的方程 x2+ax+b=0(a,b∈R)的一个根, 所以,由韦达定理得: 所以,b=2.故选B. 3.(2025·河南豫北名校联考)已知虚数z满足,则z2-z+1=0,则|z|=(  ) A.0 B.1 C.0或1 D.2 [答案] B [解析] 由题知,设虚数z=a+bi,a,b∈R, 代入z2-z+1=0可得 (a2-a+1-b2)+(2ab-b)i=0, ∵a,b∈R,∴ 可得(舍)或 故z=±i,∴|z|=1,故选B. 【变式训练】 (2025·湖北高中名校联盟联测)已知p,q为实数,1-i是关于x的方程x2+px+q=0的一个根,则p-q=(  ) A.-2 B.2 C.4 D.-4 [答案] D [解析] 因为1-i是关于x的方程x2+px+q=0的一个根,所以(1-i)2+p(1-i)+q=0,即p+q-(p+2)i=0.所以p+q=0且p+2=0,解得p=-2,q=2,所以p-q=-4.故选D. 课后素养提升 与复数模有关问题的解法 例1.(2024·福建漳州质检)已知复数z1,z2满足z1+2=-3-i,|z2-z1|=1,则|z2+2i|的最大值为________. [答案] +1 [解析] 令复数z1=x+yi,x,y∈R,则=x-yi,所以z1+2=3x-yi=-3-i,所以x=-1,y=1,即z1=-1+i.又因为|z2-z1|=1,即在复平面内,复数z2所对应的点的轨迹是以(-1,1)为圆心,1为半径的圆.又点(-1,1)到点(0,-2)的距离为=,所以|z2+2i|的最大值为+1. 2.若复数z1,z2满足|z1|=|z2|=1,|z1+z2|=,则|z1-z2|=________. [答案]  [解析] 由题意知||=||=1,|+|=, 即||2+2·+||2=2, ∴·=0,即⊥, ∴|-|2=2,∴|-|=, ∴|z1-z2|=. 3.(2025·山东青岛二中期中)已知复数z满足|z-|2=z+,则复数z在复平面内对应点的轨迹为(  ) A.圆 B.椭圆 C.双曲线 D.抛物线 [答案] D [解析] 设z=x+yi(x,y∈R),则=x-yi, 所以z+=x+yi+x-yi=2x, z-=(x+yi)-(x-yi)=2yi, 所以|z-|2=4y2, 又|z-|2=z+,所以4y2=2x,即y2=x, 所以复数z在复平面内对应点的轨迹为抛物线.故选D. 名师点拨: |z|=||;|z1+z2|=|+|;|z1-z2|=|-|=||. 【变式训练】 (2024·安徽安庆一模)设复数z满足条件|z|=1,那么|z++i|取最大值时的复数z为(  ) A.+i B.-+i C.-i D.--i [答案] A [解析] |z|=1表示复平面上的单位圆,|z++i|表示单位圆上的点到Q(-,-1)的距离,要使此距离取最大值的复数z,就是(-,-1)和(0,0)连线和单位圆在第一象限的交点M.∵点(-,-1)到原点距离是2.单位圆半径是1,又∠MOx=30°,所以M.对应的复数为+i.故选A. 学科网(北京)股份有限公司 $$

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