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
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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.
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