内容正文:
章末归纳提升
第七章 复数
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第七章 复数
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[网络构建]
[归纳提升]
有关复数的概念
复数常设为z=a+bi(a,b∈R),z∈R⇔b=0;z为虚数⇔b≠0;z为纯虚数⇔a=0且b≠0.
[例1] 已知m∈R,复数z=eq \f(mm+2,m-1)+(m2+2m-1)i,当m为何值时;
(1)z∈R;(2)z是虚数;(3)z是纯虚数.
[解] (1)当m2+2m-1=0且m-1≠0,
即m=-1±eq \r(2)时,z∈R.
(2)当m2+2m-1≠0且m-1≠0.
即m≠-1±eq \r(2)且m≠1时,z为虚数.
(3)当eq \f(mm+2,m-1)=0且m2+2m-1≠0.
即m=0或-2时,z为纯虚数.
[变式训练]
1.复数z=log3(x2-3x-3)+ilog2(x-3),当x为何实数时:
(1)z∈R;(2)z为虚数.
解:(1)因为一个复数是实数的充要条件是虚部为0,所以eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x2-3x-3>0,,log2x-3=0,,x-3>0,))
解得x=4,所以当x=4时,z∈R.
(2)因为一个复数是虚数的充要条件是虚部不为0,所以eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x2-3x-3>0,,log2x-3≠0,,x-3>0,))解得x>eq \f(3+\r(21),2)且x≠4.
复数相等
复数的代数形式z=x+yi(x,y∈R),从实部、虚部来理解一个复数,把复数z满足的条件转化为实数x,y应该满足的条件,从而可以从实数的角度利用待定系数法和方程思想来处理复数问题.
[例2] 已知x,y为共轭复数,且(x+y)2-3xyi=4-6i,求x,y.
[解] 设x=a+bi(a,b∈R),则y=a-bi.
又(x+y)2-3xyi=4-6i,∴4a2-3(a2+b2)i=4-6i,
∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(4a2=4,,a2+b2=2,))∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a=1,,b=1))或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a=1,,b=-1))或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a=-1,,b=1))
或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a=-1,,b=-1,))∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=1+i,,y=1-i))或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=1-i,,y=1+i))
或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=-1+i,,y=-1-i))或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=-1-i,,y=-1+i.))
[变式训练]
2.已知复数z=(1+2i)(-2+i)-eq \f(3+i,1+i).
(1)化简复数z;
(2)若z2+(2a-1)z-(1-i)b-16=0,求实数a,b的值.
解:(1)z=(1+2i)(-2+i)-eq \f(3+i1-i,1+i1-i)
=-4-3i-eq \f(4-2i,2)=-4-3i-(2-i)=-6-2i.
(2)∵(-6-2i)2+(2a-1)(-6-2i)-(1-i)b-16=0,∴32+24i-6(2a-1)-2(2a-1)i-b+bi-16=0,∴22-12a-b+(26-4a+b)i=0,
∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(22-12a-b=0,,26-4a+b=0))解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a=3,,b=-14.))
复数的模及其几何意义
1.z≠0,z为纯虚数⇔eq \o(z,\s\up13(-))=-z.
2.复数模的计算公式:若z=a+bi(a,b∈R),则|z|=eq \r(a2+b2),在解答有关复数模的问题时应重视以下结论的运用:z·eq \o(z,\s\up13(-))=|z|2=|eq \o(z,\s\up13(-))|2,|z1·z2|=|z1|·|z2|,eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(z1,z2)))=eq \f(|z1|,|z2|)(z2≠0)等.
[例3] 复数z满足|z+3-eq \r(3)i|=eq \r(3),求|z|的最大值和最小值.
[解] |z+3-eq \r(3)i|=eq \r(3)表示以-3+eq \r(3)i对应的点P为圆心,以eq \r(3)为半径的圆,如图所示,
则|OP|=|-3+eq \r(3)i|=eq \r(12)=2eq \r(3),显然|z|max=|OA|=|OP|+eq \r(3)=3eq \r(3),
|z|min=|OB|=|OP|-eq \r(3)=eq \r(3).
[变式训练]
3.已知z∈C且|z|=1,求|z2-z+1|的最值.
解:因为|z|=1,所以z·eq \o(z,\s\up13(-))=1,
所以z2-z+1=z2-z+zeq \o(z,\s\up13(-))=z(z+eq \o(z,\s\up13(-))-1),
所以|z2-z+1|=|z(z+eq \o(z,\s\up13(-))-1)|=|z|·|z+eq \o(z,\s\up13(-))-1|
=|z+eq \o(z,\s\up13(-))-1|.
设z=x+yi(x,y∈R),那么|z+eq \o(z,\s\up13(-))-1|=|2x-1|,
又因为|z|=1,所以x2+y2=1.
所以-1≤x≤1,所以-3≤2x-1≤1,则0≤|2x-1|≤3.
所以|z2-z+1|的最小值为0,最大值为3.
复数与其他知识的综合应用
复数具有代数形式,且复数z=a+bi(a,b∈R)与复平面内的点Z(a,b)之间建立了一一对应关系,复数又是数形结合的桥梁,要注意复数与向量、方程、函数等知识的交汇.
[例4] 四边形ABCD是复平面内的平行四边形,
A,B,C,D四点对应的复数分别为1+3i,2i,2+i,z.
(1)求复数z;
(2)z是关于x的方程2x2-px+q=0的一个根,求实数p,q的值.
[解] (1)复平面内A,B,C对应的点坐标分别为(1,3),(0,2),(2,1),
设D的坐标为(x,y),由于eq \o(AD,\s\up13(→))=eq \o(BC,\s\up13(→)),
∴(x-1,y-3)=(2,-1),
∴x-1=2,y-3=-1,解得x=3,y=2,故D(3,2),
则点D对应的复数z=3+2i.
(2)∵3+2i是关于x的方程2x2-px+q=0的一个根,
∴3-2i是关于方程2x2-px+q=0的另一个根,
则3+2i+3-2i=eq \f(p,2),(3+2i)·(3-2i)=eq \f(q,2),
即p=12,q=26.
[变式训练]
4.已知复平面内点A,B对应的复数分别是z1=sin2θ+i,z2=-cos2θ+icos 2θ,其中θ∈(0,π),设eq \o(AB,\s\up13(→))对应的复数为z.
(1)求复数z;
(2)若复数z对应的点P在直线y=eq \f(1,2)x上,求θ的值.
解:(1)由题意得z=z2-z1=-cos2θ-sin2θ+(cos 2θ-1)i=-1+(-2sin2θ)i.
(2)由(1)知,点P的坐标为(-1,-2sin2θ).
由点P在直线y=eq \f(1,2)x上得-2sin2θ=-eq \f(1,2),
∴sin2θ=eq \f(1,4),又θ∈(0,π),∴sin θ>0,
因此sin θ=eq \f(1,2),∴θ=eq \f(π,6)或θ=eq \f(5π,6).
$