内容正文:
专题7.2 复数的四则运算
教学目标
1.理解复数的基本概念(虚数单位i、复数、实部、虚部),掌握复数的代数形式z=a+bi(a,b∈R);能区分实数、虚数、纯虚数,掌握其判定条件;理解复数相等的充要条件并能应用求解简单问题。
2.虚数单位i的引入及规定(i^2=-1,实数与i的运算律);
3.实数、虚数、纯虚数的分类判定条件;
4.复数相等充要条件的应用前提(必须将复数化为标准代数形式,且a,b,c,d∈R);
教学重难点
1.重点
复数的代数形式z=a+bi(a,b∈R})及实部、虚部的识别;
2.难点
纯虚数的判定条件(a=0且b≠0),避免忽略b≠0的易错点;
知识点01 复数的加减运算
1、复数的加法、减法运算法则:
设,(),我们规定:
知识点诠释:
(1)复数加法中的规定是实部与实部相加,虚部与虚部相加,减法同样.很明显,
两个复数的和(差)仍然是一个复数,复数的加(减)法可以推广到多个复数相加(减)的情形.
(2)复数的加减法,可模仿多项式的加减法法则计算,不必死记公式.
2、复数的加法运算律:
交换律:
结合律:
【即学即练】
1.(1)化简求值:;
(2);求满足上述条件的实数x,y的值;
(3).求满足上述条件的实数x,y的值.
【答案】(1);(2);(3)或1,或2.
【分析】(1)利用复数加减运算法则计算出答案;
(2)利用复数相等的条件得到方程组,求出答案;
(3)利用复数相等的条件得到方程组,求出答案.
【详解】(1);
(2),故,解得,
(3),故,
解得或1,或2.
2.已知复数满足,且,则= .
【答案】
【分析】先设根据给定条件,结合复数相等和复数模公式计算作答.
【详解】设,
又,所以,
又,所以,
所以,
所以,
所以.
故答案为:.
知识点02 复数的加减运算的几何意义
1、复数的表示形式:
代数形式:()
几何表示:
①坐标表示:在复平面内以点表示复数();
②向量表示:以原点为起点,点为终点的向量表示复数.
2、复数加、减法的几何意义:
如果复数、分别对应于向量、,那么以、为两边作平行四边形,对角线表示的向量就是的和所对应的向量.对角线表示的向量就是两个复数的差所对应的向量.
设复数,,在复平面上所对应的向量为、,即、的坐标形式为,以、为邻边作平行四边形,则对角线对应的向量是,
由于,所以和的和就是与复数对应的向量.
【即学即练】
1.设复数满足,求:
(1)的取值范围;
(2)的最大值.
【答案】(1) (2)6
【分析】(1)满足不等式的复数所对应的点在以为圆心,1为半径的圆上及圆内,利用几何图形求解该圆上点到原点距离的范围即为的取值范围;
(2)代表满足已知圆及圆内点到的距离,利用几何图形求解即可.
【详解】(1)满足不等式的复数所对应的点在以为圆心,1为半径的圆上及圆内,如图所示.
(1)解法代表满足已知圆及圆内点到原点的距离,因此距离最大值为圆心到原点的距离5加半径1,最小值为圆心到原点的距离5减半径1,即.
解法2:由不等式,得,即,解得.
(2)(2)代表满足已知圆及圆内点到的距离,所以点到点的距离为,所以,即最大值为6.
2.已知复数,满足且,则对于任意的复数, 的最小值为 .
【答案】
【分析】根据题意可得,简化运算,不妨设,利用复数的几何意义转化为,根据加权费马定理求最小值即可.
【详解】设,因为,
所以,,
根据对称性,不妨取,
则,,的几何意义为复平面中到点的距离,
,
如图,将顺时针旋转得到,,
则,所以,
又,所以,
所以.
故答案为:.
知识点03 复数的乘除运算
1、乘法运算法则:
设,(),我们规定:
知识点诠释:
(1)两个复数相乘,类似两个多项式相乘,在所得的结果中把换成,并且把实部与虚部分别合并.两个复数的积仍然是一个复数.
(2)在进行复数除法运算时,通常先把除式写成分式的形式,再把分子与分母都乘以分母的共轭复数(分母实数化),化简后写成代数形式.
2、乘法运算律:
(1)交换律:
(2)结合律:
(3)分配律:
【即学即练】
1.已知复数所对应的向量分别为,,其中为坐标原点,则下列说法正确的有( )
A.若,则
B.若,则
C.若,则
D.若,则
【答案】CD
【分析】举例说明AB是错误的;根据复数模的概念,判断C的真假;利用复数乘法的运算法则,判断D的真假.
【详解】对A:设,,则,但复数,不能比较大小,故不成立,所以A错误;
对B:取,,则,,但,所以不成立,所以B错误;
对C:由,所以,故C正确;
对D:设,,.
.
由,当时,有,代入得:
.
结合,所以,
所以,所以;
当时,或.
若,则,所以,所以,可得;
若,则,因为,,所以,可得.
综上可知,D正确.
故选:CD
2.若,则的虚部为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用复数的运算化简等式可得,结合可得结果.
【详解】因为,所以,即,故,
所以复数的虚部为.
故选:B.
题型01 复数代数形式的加、减运算
【典例1】设复数满足,且,则 .
【答案】
【分析】设,根据题意列方程组即可计算.
【详解】设,所以,由,
所以,
因为,
所以,
故答案为:.
解决复数加减运算的思路
两个复数相加(减),就是把两个复数的实部相加(减),虚部相加(减).复数的减法是加法的逆运算.当多个复数相加(减)时,可将这些复数的所有实部相加(减),所有虚部相加(减).
【变式1】设复数,满足,则( )
A.1 B. C. D.2
【答案】C
【分析】用参数设出两个复数,根据复数模长的计算公式,用参数表示出所有模长,求出结果.
【详解】设,,
因为,所以,
由可得,
带入解得,则.
故选:C.
【变式2】已知复数是虚数单位).
(1)若复数在复平面上对应点落在第一象限,求实数的取值范围;
(2)设,分别记复数在复平面上对应的点为,求与的夹角.
【答案】(1) (2)
【分析】(1)求出,再利用其对应的点所在象限得不等式组,故可求参数的范围;
(2)利用夹角公式可求夹角.
【详解】(1)由题意, ,
第一象限需满足:,解得 .
(2)当 时,点 , ,
设的夹角为,则,
且.
【变式3】已知复数,.
(1)若是纯虚数,求;
(2)若在复平面内对应的点位于第二象限,求的取值范围.
【答案】(1);
(2).
【分析】(1)根据纯虚数的定义列方程求出,再利用复数的模长公式计算即可;
(2)根据复数的几何意义列不等式组,求解即可.
【详解】(1)因为是纯虚数,所以,解得,
则,所以,故.
(2)由题意可得,解得,
所以的取值范围为.
题型02 复数加减法的几何意义
【典例1】已知复数,,在复平面内对应的点分别为,,,且点,,连接后构成三角形.若复数满足,则在复平面内对应的点为的 .(填“外心”“重心”或“垂心”)
【答案】外心
【分析】设对应点为,根据复数的向量表示及向量减法的几何意义得,即可得结论.
【详解】设对应点为,且,
根据向量减法的几何意义知,即到三角形三个顶点的距离相等,
所以在复平面内对应的点为的外心.
故答案为:外心
复数与向量的对应关系的两个关注点
(1)复数()是与以原点为起点,为终点的向量一一对应的.
(2)一个向量可以平移,其对应的复数不变,但是其起点与终点所对应的复数可能改变.
【变式1】设复数满足,且,则( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【答案】C
【分析】根据复数加减的几何意义可求.
【详解】设在复平面内对应的向量分别为.
由题意可知,,
由于,则以为邻边的平行四边形为矩形,
由于矩形的对角线相等,故.
故选:C.
【变式2】已知复数满足,则的取值范围是 .
【答案】
【分析】利用复数的几何意义,将转化为点到圆上的距离问题,进而利用圆心到点距离可得的取值范围.
【详解】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:.
【变式3】已知复数z满足,则的最小值为( )
A.1 B.2 C. D.
【答案】B
【分析】设复数z在复平面内对应的点为Z,由复数的几何意义可知点的轨迹为轴,则问题转化为轴上的动点到定点距离的最小值,从而即可求解.
【详解】解:设复数z在复平面内对应的点为Z,
因为复数z满足,所以由复数的几何意义可知,点到点和的距离相等,
所以在复平面内点的轨迹为轴,
又表示点到点的距离,
所以问题转化为轴上的动点到定点距离的最小值,
所以的最小值为2,
故选:B.
题型03 复数模的综合问题
【典例1】设O为坐标原点,已知向量,分别对应复数,,且,(其中),若可以与任意实数比较大小.
(1)求向量对应的复数;
(2)设中点为Z,求.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)先求出的表达式,根据为实数的条件求出的值,进而得到和,再根据向量与复数的对应关系求出向量对应的复数;
(2)利用中点坐标公式求出中点对应的复数,最后根据复数的模的计算公式求出
【详解】(1).
可与任意实数比较大小,为实数,
,解得.,,
向量对应的复数为.
(2)的中点Z对应的复数为,.
表示复平面内,对应的两点间的距离.利用此性质,可把复数模的问题转化为复平面内两点间的距离问题,从而进行数形结合,把复数问题转化为几何图形问题求解.
【变式1】已知x为实数,复数.
(1)当x为何值时,复数z的模最小?
(2)当复数z的模最小时,复数z在复平面内对应的点Z位于函数的图象上,其中,,求的最小值及取得最小值时m,n的值.
【答案】(1)
(2)的最小值为,,.
【分析】(1) 利用复数的模的计算公式,结合二次函数的性质求最值.
(2) 先求出模最小时复数对应的点,代入函数得到关系式,再利用均值定理求最值.
【详解】(1),
当且仅当时,复数z的模最小,为.
(2)当复数z的模最小时,.
又点Z位于函数的图象上,所以.
又,,所以,
当且仅当时等号成立.又,,,
所以,.所以的最小值为,
此时,.
【变式2】已知复数.
(1)若m = 0,求|z|;
(2)若z是纯虚数,求m的值;
(3)若z对应复平面上的点在第四象限,求m的范围.
【答案】(1) (2) (3)
【分析】(1)根据时,可求出复数,再根据复数模的概念求模;
(2)根据纯虚数的概念,可求出m 的值;
(2)实部大于零且虚部小于零得出m的范围.
【详解】(1)因为,所以;则;
(2)若是纯虚数,则,解得或且且,即;
(3)若z对应复平面上的点在第四象限,则,解得,
所以m的取值范围是.
【变式3】在①,②,③这三个条件中任选一个,补充在下面问题中的横线上,并解答:
已知复数,,满足,________________.
(1)若为实数,求复数;
(2)若复数,在复平面内的对应点为,,且,求复数.
【答案】(1)或
(2)或.
【分析】(1)选择①,设,由条件可得,由条件为实数,结合复数运算可得,解方程可求结论;
选择②,由为实数,结合复数运算可得,解方程可得结论,
选择③,设,由条件可得,由条件为实数,结合复数运算可得,解方程可求结论;
(2)选择①或③,设,由条件可得,,解方程求可得结论.
选择②,由条件可得,解方程求可得结论.
【详解】(1)选择条件①,设,,,
又为实数, ,,即,,解得或,
故或.
选择条件②,,为实数,,
即,,
则,解得,
当为偶数时, ;
当为奇数时,
故或.
选择条件,为实数,设,
,则,解得或,
故或.
(2)选择条件①、,,,
设,则,
又,,即,
又,,
解得或,
故或.
选择条件②,,,,
,即,
化简得,又,
则,解得,
当为偶数时,;
当为奇数时, ,
故或.
题型04 复数代数形式的乘法运算
【典例1】若复数在复平面上所对应的向量分别是、,则与的大小关系是( )
A. B.
C. D.无法判定
【答案】C
【分析】由题可得,
,然后由基本不等式结合题意可判断选项正误.
【详解】,
则
,
则.
由基本不等式,.
当,且时,等号成立,则.
故选:C
(1)两个复数代数形式乘法的一般方法
①首先按多项式的乘法展开.
②再将换成.
③然后再讲行复数的加、减运簯.
(2)常用公式
①.
②.
③.
【变式1】,是复数,下列说法正确的是( )
A.若,则是纯虚数
B.若,互为共轭虚数,则,在复平面内对应的点关于实轴对称
C.若,则
D.若,则
【答案】AB
【分析】对于A,设,由可得是纯虚数;对于B,由,互为共轭虚数可得,在复平面内对应的点关于实轴对称;对于C、D选项,举出反例即可判断.
【详解】对于A,设,则,则,解得且,所以是纯虚数,故A正确;
对于B,设,因为,互为共轭虚数,则,在复平面内对应的点,在复平面内对应的点,则,在复平面内对应的点关于实轴对称;
对于C,假设,,则,,,即,故C选项错误;
对于D, 假设,,则,,,即,但不都是实数,不能比较大小,不能得到,故D选项错误;
故选:AB
【变式2】已知复数,满足,且的虚部比的虚部大.
(1)求,;
(2)设,在复平面内,将复数逆时针旋转得到复数,求复数.
【答案】(1),
(2)
【分析】(1)设,,根据题意列出方程组,求解即可;
(2)找出复数在复平面内对应的点,再将其绕着原点逆时针旋转得到新的点的坐标,即可求出复数..
【详解】(1)设,,,
则,
则,得或,
因的虚部比的虚部大,则,
则,
(2),
则复数在复平面内对应的点为,
将点绕着原点逆时针旋转,得,
则将复数逆时针旋转得到复数.
【变式3】已知复数的实部为-1,则下列说法正确的是( )
A.复数z的虚部为5 B.复数z的共轭复数
C. D.z在复平面内对应的点位于第四象限
【答案】C
【分析】首先展开复数的乘积,利用实部为求出的值,再代入计算虚部、模、共轭复数和对应点的象限,逐一验证选项即可.
【详解】由的实部为可得,,
解得,则.
复数的虚部为,故A错误;
复数的共轭复数,故B错误;
,故C正确;
z在复平面内对应的点为,在第三象限,故D错误.
故选:C.
题型05 复数代数形式的除法运算
【典例1】已知复数z对应复平面内的点.
(1)设,求的模;
(2)如果,求实数a,b的值.
【答案】(1);
(2).
【分析】(1)根据复数几何意义得,再结合共轭复数概念、复数乘方运算以及复数模的计算公式即可得到答案;
(2)根据复数的乘方和除法运算即可得到方程组,解出即可.
【详解】(1)由题设知,
则,
故.
(2)由,
有,
由题设条件,知,
根据复数相等的定义,得,解得.
(1)两个复数代数形式的除法运算步骤
①首先将除式写为分式.
②再将分子、分母同乘以分母的共轭复数.
③然后将分子、分母分别进行乘法运算,并将其化为复数的代数形式.
(2)常用公式
①;②;③.
【变式1】已知,,若复数z满足条件,则 .
【答案】
【分析】先根据题意,求出,再结合复数运算法则即可求解.
【详解】由,得,
因,所以.
故答案为:.
【变式2】已知复数,其中为虚数单位.
(1)若是纯虚数,求实数的值;
(2)若,设,试求的值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据纯虚数的定义求解即可;
(2)由,则,再通过复数的乘除法计算即可.
【详解】(1)由题意可得:,且,
解得,
所以的值为;
(2)若m=2,则,
所以,
所以,,
所以.
【变式3】已知复数满足,其中i为虚数单位,则复数的共轭复数的虚部为 .
【答案】
【分析】由复数的乘法、除法运算求得,再结合共轭复数的概念即可求解.
【详解】由,
得,
故,
则复数的虚部为,
故答案为:
题型06 在复数范围内解方程
【典例1】设关于的方程是.
(1)若方程有实数根,求锐角和实数根;
(2)证明:对任意,方程无纯虚数根.
【答案】(1);
(2)证明见解析
【分析】(1)先将原方程可化为,再根据复数相等的条件得出左边复数的实部与虚部都为0得到关于的方程组,解之即得.
(2)利用反证法证明方程有纯虚数根,推出矛盾即可.
【详解】(1)原方程可化为,方程有实数根,设为,
∴.
又θ是锐角,故.
(2)假设方程有纯虚数根,可设根为,,,
则化为,
即,可得,
因为,所以方程无实根.
故假设不成立,所以方程无纯虚数根.
当一元二次方程中时,在复数范围内有两根且互为共轭复数.
【变式1】已知方程有两个虚根,且则实数的值为( )
A. B. C. D.2
【答案】B
【分析】根据方程有两个虚根得出判别式的范围,再利用求根公式求出两根,最后根据求出实数的值.
【详解】因为方程有两个虚根,所以,解不等式可得,
由求根公式可得方程的两个虚根为:,
设,,
则,
根据复数的模的计算公式可得,
已知,即,解得,满足.
故选:B.
【变式2】已知复数的实部为1,且,若是关于的方程的根,则 .
【答案】1
【分析】根据复数模求出复数,再由根与系数的关系求解即可.
【详解】设,
则,解得,
所以或,
由题意可知,.
故答案为:1
【变式3】设,复数.
(1)若为纯虚数,求实数a的值;
(2)若复数是关于x的方程的一个根,求的值.
【答案】(1)或.
(2)1或-1
【分析】(1)根据复数的乘法和虚数的概念进行求解即可.
(2)将复数代入方程中得到关于的等式,然后可求得,进而求出结果.
【详解】(1)由题意知,
又为纯虚数,所以,解得或.
(2)因为复数是关于的方程的一个根,
所以,整理得,
所以,解得,或,
所以,或.
1.设复数,,其中.
(1)若,求的值;
(2)探究是否存在,使得,并说明理由.
【答案】(1) (2)不存在,理由见解析
【分析】(1)根据复数模的公式,列方程求解;
(2)先计算,再根据复数的性质,列方程求解.
【详解】(1),,
,,
,,即,解得,即.
(2),
,
,的虚部为0,,该方程无实数解,
不存在实数,使得.
2.计算 .
【答案】
【分析】根据复数的乘方运算法则求解即可.
【详解】因为,
所以.
因为 ,
所以.
所以 .
故答案为:.
3.已知是虚数单位,是关于的方程(其中)的一个根,则= .
【答案】
【分析】根据题意,得到,列出方程组,求得,结合复数模的计算公式,即可求解.
【详解】由是关于的方程的一个根,
可得,整理得,
所以,解得,所以,
则.
故答案为:.
4.已知复数,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据复数的除法与加法运算计算即可.
【详解】因为,所以.
故选:A
5.已知复数,下列命题中正确的是( )
A.若,则 B.若,则
C.若,则 D.若,则
【答案】BC
【分析】举例说明判断AD;利用复数运算及共轭复数、复数模的意义计算判断BC.
【详解】对于A,取,,而,A错误;
对于B,设,
,由,
得,,B正确;
对于C,由及,设,,
,解得,
则,C正确;
对于D,取,,而,D错误.故选:BC
6.已知复数,则( )
A. B.在复平面上,对应的向量与对应的向量的夹角为
C. D.若,则的最大值为3
【答案】ACD
【分析】根据复数的运算法则、复数的模、复数的几何意义和向量夹角的计算等知识,分别对各选项进行计算分析判断.
【详解】因为,所以,
,,
所以,A选项正确;
,,C选项正确;
对应向量,对应向量,,故夹角不是,B选项错误;
即,在复平面上所对应点为到所对应点的距离为2的点,即圆心为,半径为2的圆,所以当时,的最大值为3,D选项正确;
故选:ACD.
7.已知复数是方程的一个根,且在复平面内对应的点位于第四象限.复数,若为纯虚数,则为( ).
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】由求根公式求出,由为纯虚数求出,确定.
【详解】由已知,因为在复平面内对应的点位于第四象限,
所以.
所以,
因为为纯虚数,所以,解得,
所以,所以.故选:C.
8.已知复数(为虚数单位).
(1)若,求复数的共轭复数及;
(2)若是关于的方程的一个虚根,求实数的值.
【答案】(1), (2)2
【分析】(1)结合已知条件,根据复数的四则运算法则计算即可;
(2)将z代入二次方程即可求出m的值.
【详解】(1)复数为虚数单位,
,
∴复数的共轭复数;
(2)是关于的方程的一个虚根,
,整理得:,
则,且,解得:.
9.已知关于的方程有两个复数根.
(1)若,求的取值范围;
(2)若,求的值.
【答案】(1) (2)或4
【分析】(1)已知方程,结合讨论判别式的情况,得出关于的不等式组求解.
(2)分和两种情况讨论,当,通过韦达定理得到,,结合得到关于的方程求解;当时,两虚数根与是共轭虚数,根据求解.
【详解】(1)已知,则.
若,根为实数,虚部为0,不满足.
若,根为虚数,由求根公式得:.
由可知,,.
所以
(2)i)当,即时,由韦达定理知:,.
若,两根异号,.
由或(,故舍去).
若,两根同号为负,,
由,矛盾,舍去.
ii)当,即时,与是共轭虚数,则,结合,得,
综上,或4.
10.代数基本定理是数学中最重要的定理之一,其内容为:任何一元次复系数多项式方程至少有一个复数根.由代数基本定理可以得到:任何一元次复系数多项式在复数集中可以分解为n个一次因式的乘积.进而,一元次复系数多项式方程有n个复数根(重根按重数计).
(1)在复数集中解方程:;
(2)写出一个以为根的一元六次实系数多项式方程;(不需要写证明过程)
(3)已知一元十次实系数多项式满足,求的值.
【答案】(1),,,
(2)(答案不唯一)
(3)
【分析】(1)将方程因式分解得,再利用一元二次方程求根公式进行求解即可.
(2)根据代数基本定理可写出满足条件的一元六次多项式方程,化简可得结果;
(3)设,分析的根,根据代数基本定理表示出,令列方程求解a,最后令求解.
【详解】(1)由题意得,,
即,解得、1或,
所以方程在复数集中的解为,,,.
(2)以为根的一元六次实系数多项式为:
所以,
所以,
所以,
所以以为根的一个一元六次实系数方程为:
.
(3)设,
因为是一元十次实系数多项式,所以是一元十一次实系数多项式,
因为,所以,
所以有11个根,
根据代数基本定理,得,
即,
令,则,
所以,解得.
令,得,
所以,解得.
11.已知复数z满足,则的取值范围为 .
【答案】
【分析】根据复数模的几何意义,转化为点到圆心的距离加半径可得最大值,减半径可得最小值即可.
【详解】表示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,
的取值范围转化为点到圆心的距离加上半径可得最大值,
减去半径可得最小值,
所以最大距离为,最小距离为,
所以的取值范围为.
故答案为:.
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专题7.2 复数的四则运算
教学目标
1.理解复数的基本概念(虚数单位i、复数、实部、虚部),掌握复数的代数形式z=a+bi(a,b∈R);能区分实数、虚数、纯虚数,掌握其判定条件;理解复数相等的充要条件并能应用求解简单问题。
2.虚数单位i的引入及规定(i^2=-1,实数与i的运算律);
3.实数、虚数、纯虚数的分类判定条件;
4.复数相等充要条件的应用前提(必须将复数化为标准代数形式,且a,b,c,d∈R);
教学重难点
1.重点
复数的代数形式z=a+bi(a,b∈R})及实部、虚部的识别;
2.难点
纯虚数的判定条件(a=0且b≠0),避免忽略b≠0的易错点;
知识点01 复数的加减运算
1、复数的加法、减法运算法则:
设,(),我们规定:
知识点诠释:
(1)复数加法中的规定是实部与实部 ,虚部与虚部 ,减法同样.很明显,
两个复数的和(差)仍然是一个复数,复数的加(减)法可以推广到多个复数相加(减)的情形.
(2)复数的加减法,可模仿多项式的加减法法则计算,不必死记公式.
2、复数的加法运算律:
交换律:
结合律:
【即学即练】
1.(1)化简求值:;
(2);求满足上述条件的实数x,y的值;
(3).求满足上述条件的实数x,y的值.
2.已知复数满足,且,则= .
知识点02 复数的加减运算的几何意义
1、复数的表示形式:
代数形式:()
几何表示:
①坐标表示:在复平面内以点表示复数 ();
②向量表示:以原点为起点,点为终点的向量表示复数 .
2、复数加、减法的几何意义:
如果复数、分别对应于向量、,那么以、为两边作平行四边形,对角线表示的向量就是的和所对应的向量.对角线表示的向量就是两个复数的差所对应的向量.
设复数,,在复平面上所对应的向量为、,即、的坐标形式为,以、为邻边作平行四边形,则对角线对应的向量是,
由于,所以和的和就是与复数对应的向量.
【即学即练】
1.设复数满足,求:
(1)的取值范围;
(2)的最大值.
2.已知复数,满足且,则对于任意的复数, 的最小值为 .
知识点03 复数的乘除运算
1、乘法运算法则:
设,(),我们规定:
知识点诠释:
(1)两个复数相乘,类似两个多项式相乘,在所得的结果中把换成,并且把实部与虚部分别合并.两个复数的积仍然是一个 .
(2)在进行复数除法运算时,通常先把除式写成分式的形式,再把分子与分母都乘以分母的 (分母实数化),化简后写成代数形式.
2、乘法运算律:
(1)交换律:
(2)结合律:
(3)分配律:
【即学即练】
1.已知复数所对应的向量分别为,,其中为坐标原点,则下列说法正确的有( )
A.若,则
B.若,则
C.若,则
D.若,则
2.若,则的虚部为( )
A. B. C. D.
题型01 复数代数形式的加、减运算
【典例1】设复数满足,且,则 .
解决复数加减运算的思路
两个复数相加(减),就是把两个复数的实部相加(减),虚部相加(减).复数的减法是加法的逆运算.当多个复数相加(减)时,可将这些复数的所有实部相加(减),所有虚部相加(减).
【变式1】设复数,满足,则( )
A.1 B. C. D.2
【变式2】已知复数是虚数单位).
(1)若复数在复平面上对应点落在第一象限,求实数的取值范围;
(2)设,分别记复数在复平面上对应的点为,求与的夹角.
【变式3】已知复数,.
(1)若是纯虚数,求;
(2)若在复平面内对应的点位于第二象限,求的取值范围.
题型02 复数加减法的几何意义
【典例1】已知复数,,在复平面内对应的点分别为,,,且点,,连接后构成三角形.若复数满足,则在复平面内对应的点为的 .(填“外心”“重心”或“垂心”)
复数与向量的对应关系的两个关注点
(1)复数()是与以原点为起点,为终点的向量一一对应的.
(2)一个向量可以平移,其对应的复数不变,但是其起点与终点所对应的复数可能改变.
【变式1】设复数满足,且,则( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【变式2】已知复数满足,则的取值范围是 .
【变式3】已知复数z满足,则的最小值为( )
A.1 B.2 C. D.
题型03 复数模的综合问题
【典例1】设O为坐标原点,已知向量,分别对应复数,,且,(其中),若可以与任意实数比较大小.
(1)求向量对应的复数;
(2)设中点为Z,求.
表示复平面内,对应的两点间的距离.利用此性质,可把复数模的问题转化为复平面内两点间的距离问题,从而进行数形结合,把复数问题转化为几何图形问题求解.
【变式1】已知x为实数,复数.
(1)当x为何值时,复数z的模最小?
(2)当复数z的模最小时,复数z在复平面内对应的点Z位于函数的图象上,其中,,求的最小值及取得最小值时m,n的值.
【变式2】已知复数.
(1)若m = 0,求|z|;
(2)若z是纯虚数,求m的值;
(3)若z对应复平面上的点在第四象限,求m的范围.
【变式3】在①,②,③这三个条件中任选一个,补充在下面问题中的横线上,并解答:
已知复数,,满足,________________.
(1)若为实数,求复数;
(2)若复数,在复平面内的对应点为,,且,求复数.
题型04 复数代数形式的乘法运算
【典例1】若复数在复平面上所对应的向量分别是、,则与的大小关系是( )
A. B.
C. D.无法判定
(1)两个复数代数形式乘法的一般方法
①首先按多项式的乘法展开.
②再将换成.
③然后再讲行复数的加、减运簯.
(2)常用公式
①.
②.
③.
【变式1】,是复数,下列说法正确的是( )
A.若,则是纯虚数
B.若,互为共轭虚数,则,在复平面内对应的点关于实轴对称
C.若,则
D.若,则
【变式2】已知复数,满足,且的虚部比的虚部大.
(1)求,;
(2)设,在复平面内,将复数逆时针旋转得到复数,求复数.
【变式3】已知复数的实部为-1,则下列说法正确的是( )
A.复数z的虚部为5 B.复数z的共轭复数
C. D.z在复平面内对应的点位于第四象限
题型05 复数代数形式的除法运算
【典例1】已知复数z对应复平面内的点.
(1)设,求的模;
(2)如果,求实数a,b的值.
(1)两个复数代数形式的除法运算步骤
①首先将除式写为分式.
②再将分子、分母同乘以分母的共轭复数.
③然后将分子、分母分别进行乘法运算,并将其化为复数的代数形式.
(2)常用公式
①;②;③.
【变式1】已知,,若复数z满足条件,则 .
【变式2】已知复数,其中为虚数单位.
(1)若是纯虚数,求实数的值;
(2)若,设,试求的值.
【变式3】已知复数满足,其中i为虚数单位,则复数的共轭复数的虚部为 .
题型06 在复数范围内解方程
【典例1】设关于的方程是.
(1)若方程有实数根,求锐角和实数根;
(2)证明:对任意,方程无纯虚数根.
当一元二次方程中时,在复数范围内有两根且互为共轭复数.
【变式1】已知方程有两个虚根,且则实数的值为( )
A. B. C. D.2
【变式2】已知复数的实部为1,且,若是关于的方程的根,则 .
【变式3】设,复数.
(1)若为纯虚数,求实数a的值;
(2)若复数是关于x的方程的一个根,求的值.
1.设复数,,其中.
(1)若,求的值;
(2)探究是否存在,使得,并说明理由.
2.计算 .
3.已知是虚数单位,是关于的方程(其中)的一个根,则= .
4.已知复数,则( )
A. B. C. D.
5.已知复数,下列命题中正确的是( )
A.若,则 B.若,则
C.若,则 D.若,则
6.已知复数,则( )
A. B.在复平面上,对应的向量与对应的向量的夹角为
C. D.若,则的最大值为3
7.已知复数是方程的一个根,且在复平面内对应的点位于第四象限.复数,若为纯虚数,则为( ).
A. B. C. D.
8.已知复数(为虚数单位).
(1)若,求复数的共轭复数及;
(2)若是关于的方程的一个虚根,求实数的值.
9.已知关于的方程有两个复数根.
(1)若,求的取值范围;
(2)若,求的值.
10.代数基本定理是数学中最重要的定理之一,其内容为:任何一元次复系数多项式方程至少有一个复数根.由代数基本定理可以得到:任何一元次复系数多项式在复数集中可以分解为n个一次因式的乘积.进而,一元次复系数多项式方程有n个复数根(重根按重数计).
(1)在复数集中解方程:;
(2)写出一个以为根的一元六次实系数多项式方程;(不需要写证明过程)
(3)已知一元十次实系数多项式满足,求的值.
11.已知复数z满足,则的取值范围为 .
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