内容正文:
第14讲 复数的三角形式
知识清单
知识点01:复数的三角形式
知识点02 复数的三角形式的乘、除运算
知识点03 复数乘、除法的几何意义
题型讲解
(举三反三)
题型1:复数的三角表示
题型2:复数乘、除运算的三角表示
题型3:三角表示下复数的几何意义
题型4:三角表示下复数的乘方与开方
强化训练
一、单选题(8)
二、多选题(3)
三、填空题(3)
四、解答题(5)
知识点01复数的三角形式
(1) 辐角
如图,以x轴的非负半轴为始边、向量所在的射线
(起点是原点O)为终边的角θ叫作复数z=a+bi(a,b∈R)的辐角.
(2) 辐角主值
我们把适合于0≤θ<2π的辐角θ的值叫作复数z=a+bi(a,b∈R)的辐角主值,记
作arg z,即0≤arg z<2π. 每一个非零的复数z=a+bi(a,b∈R)都有唯一确定的模与辐角主值;反过来,复数的模与辐角主值可以唯一确定这个复数.
两个非零的复数相等,当且仅当它们的模与辐角主值分别相等.
设复数z=a+bi(a,b∈R,z≠0)的辐角为θ,则cos θ=,sin θ=,其中r=.
知识点02 复数的三角形式的乘、除运算
1. 乘法运算法则
设z1=r1(cos θ1+isin θ1),z2=r2(cos θ2+isin θ2),
则z1z2=r1(cos θ1+isin θ1)·r2(cos θ2+isin θ2)=r1r2[cos(θ1+θ2)+isin(θ1+θ2)].
这就是说,两个复数相乘,其积的模等于这两个复数的模的积,其积的辐角等于这两个复数的辐角的和.
2. 除法运算法则
设z1=r1(cos θ1+isin θ1),z2=r2(cos θ2+isin θ2),且z2≠0,
则== [cos(θ1-θ2)+isin(θ1-θ2)].
这就是说,两个复数相除,商的模等于被除数的模除以除数的模所得的商,商的辐角等于被除数的辐角减去除数的辐角所得的差.
知识点03 复数乘、除法的几何意义
1. 复数乘法的几何意义
如图,在复平面内分别画出与复数z1,z2对应的向量, (假定θ1,θ2均取辐
角主值,其他取值不影响讨论),然后把向量按逆时针方向旋转一个角θ2得 (模仍为r1),再把的模r1变为原来的r2倍,从而得到一个新的向量, 所对应
的复数r1r2[cos(θ1+θ2)+isin(θ1+θ2)]即为z1z2,这就是复数乘法的几何意义.
2. 复数除法的几何意义
在复平面内分别画出与复数z1,z2对应的向量, ,然后把向量按顺时
针方向旋转一个角θ2(θ2>0)得 (如果θ2<0,就要把按逆时针方向旋转角|θ2|得
),再把的模r1变为原来的,从而得到一个新的向量, 所对应的复数
·[cos(θ1-θ2)+isin(θ1-θ2)]即为,这就是复数除法的几何意义.
方法与技巧:如何求辐角主值
1. 每一个不等于零的复数都有唯一确定的模与辐角主值,并且由它的模与辐角主值唯一确定. 因此,两个非零的复数相等,当且仅当它们的模与辐角主值分别相等.
2. 任何一个不为零的复数的辐角有无限个,且这些角相差2π的整数倍. 例如,复数i 的辐角是+2kπ,其中k可以取任何整数.
3. 求两个复数辐角主值的代数和时可利用下面两个公式:
(1)arg z1+arg z2=arg(z1·z2)+2kπ(k取某一确定整数);
(2)arg z1-arg z2=arg+2kπ(k取某一确定整数).
题型1:复数的三角表示
【例1-1】在复平面内,常把复数和向量进行一一对应.现把与复数对应的向量绕原点按顺时针方向旋转,所得的向量对应的复数为( )
A. B. C. D.
【例1-2】(24-25高一下·江苏南京·期末)在复平面内,常把复数和向量进行一一对应.现把复数对应的向量绕原点按顺时针方向旋转,所得的向量对应的复数虚部为______.
【例1-3】(2024高一下·江苏·专题练习)把()的代数形式化为三角形式.
【变式1-1】设复数对应的向量分别为为坐标原点,且,若把绕原点顺时针旋转,把绕原点逆时针旋转,所得两向量的终点重合,则( )
A. B. C. D.
【变式1-2】欧拉公式是由瑞士著名数学家欧拉创立,该公式将复数、指数函数与三角函数完美联系起来的一个公式,e是自然对数底数,i是虚数单位,它将指数函数的定义域扩大到复数,建立了三角函数和指数函数的关系,被誉为“数学中的天桥”.利用欧拉公式解决问题,__________;关于x的方程,的解为__________.
【变式1-3】(2024高一下·江苏·专题练习)把下列复数的三角形式化为代数形式:
(1);
(2).
题型2:复数乘、除运算的三角表示
【例2-1】(24-25高一下·江苏盐城·期末)欧拉公式(为自然对数的底数,为虚数单位)由瑞士数学家(欧拉)首先发现.它将指数函数的定义域扩大到复数,建立了三角函数和指数函数的关系,被称为“数学中的天桥”,则下列运算一定正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【例2-2】计算:_________.(用代数形式表示)
【例2-3】(2024高一下·江苏·专题练习)化简下列各式:
(1) ;
(2)
【变式2-1】计算的值是( )
A. B.
C. D.
【变式2-2】计算________.
【变式2-3】计算:
(1);
(2).
题型3:三角表示下复数的几何意义
【例3-1】若复数,其中是虚数单位,则的最大值为( )
A. B.2 C. D.3
【例3-2】(2024高一·江苏·专题练习)复数(12+5i)2(239﹣i)的辐角主值是___________.
【例3-3】在复平面内,将与复数对应的向量绕原点O按顺时针方向旋转60°,求与所得的向量对应的复数,写出你的思考过程.
【变式3-1】把复数3-i对应向量按顺时针方向旋转π,所得向量对应复数为( )
A.2 B.-2i
C.-3-i D.3-i
【变式3-2】若,则的辐角主值为______.
【变式3-3】图中四边形ABCD,DCEF,FEGH都是正方形,用复数方法证明:.
题型4:三角表示下复数的乘方与开方
【例4-1】(24-25高一上·江苏·月考)已知复数z满足,则( )
A. B.
C. D.
【例4-2】复数的(i)6+()9虚部为( )
A.﹣i B.i C.1 D.﹣1
【例4-3】若是纯虚数(其中是虚数单位),则正整数的最小值为________.
【变式4-1】已知:棣莫弗公式(为虚数单位),则复数在复平面内所对应的点位于( )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
【变式4-2】任何一个复数z=a+bi(其中a,b∈R,i为虚数单位)都可以表示成z=r(cosθ+isinθ)(其中r≥0,θ∈R)的形式,通常称之为复数z的三角形式,法国数学家棣莫弗发现:[r(cosθ+isinθ)]n=rn(cosnθ+isinnθ)(n∈N*),我们称这个结论为棣莫弗定理.由棣莫弗定理可知,若复数为纯虚数,则正整数m的最小值为( )
A.2 B.4
C.6 D.8
【变式4-3】利用1的立方根,则8立方根是______.
一、单选题
1.下列各式中已表示成三角形式的复数是( ).
A. B.
C. D.
2.若,则的三角形式为( )
A. B.
C. D.
3.已知,则( )
A. B. C. D.
4.(24-25高一上·江苏苏州·期末)设为虚数单位,复数满足,则( )
A. B. C.2 D.4
5如果,那么复数的三角形式是( )
A.
B.
C.
D.
6.已知复数则( )
A. B. C. D.
7.欧拉公式是由18世纪瑞士数学家、自然科学家莱昂哈德・欧拉发现的,被誉为数学上优美的公式.已知,则( )
A. B. C. D.
8.已知为虚数单位,,,则等于( )
A. B.
C. D.
二、多选题
9.已知复数(为虚数单位),则下列说法中正确的有( )
A.z的虚部为 B.
C. D.
10.(24-25高一·江苏淮安·月考)已知复数,,则下列命题成立的有( )
A.若,则 B.
C.若,则 D.
11.任意一个复数z都可写成复数的三角形式,即,,.棣莫弗定理由法国数学家棣莫弗创立.设两个复数用三角函数形式表示为,,则( )
A.
B.是方程的虚数根,则
C.,则的范围为
D.满足的复数z有且只有2个
三、填空题
12.将复数化为三角形式:______.
13.已知向量对应的复数为,把绕原点O按顺时针方向旋转后,再把模变为原来的倍得到向量,则对应的复数为________(用代数形式表示).
14.(2024高一下·江苏·专题练习)_________.
四、解答题
15.求同时满足的复数z(用代数形式表示).
16.请将以下复数表示为三角形式(辐角取主值):
(1);
(2);
(3)-1
17.计算:
(1);
(2);
(3)
(4)
18.设复数对应的向量为,,为坐标原点,且,若把绕原点逆时针旋转,把绕原点顺时针旋转,所得两向量恰好重合,求复数.
19.已知复数可以表示为三角形式:,其中是以轴非负半轴为始边.向量所在射线为终边的角.已知与的乘积.
(1)试将写成三角形式;
(2)当时,求的最大值和最小值.
(3)请用复数三角形式的乘积公式推导三倍角公式:,.
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第14讲 复数的三角形式
知识清单
知识点01:复数的三角形式
知识点02 复数的三角形式的乘、除运算
知识点03 复数乘、除法的几何意义
题型讲解
(举三反三)
题型1:复数的三角表示
题型2:复数乘、除运算的三角表示
题型3:三角表示下复数的几何意义
题型4:三角表示下复数的乘方与开方
强化训练
一、单选题(8)
二、多选题(3)
三、填空题(3)
四、解答题(5)
知识点01复数的三角形式
(1) 辐角
如图,以x轴的非负半轴为始边、向量所在的射线
(起点是原点O)为终边的角θ叫作复数z=a+bi(a,b∈R)的辐角.
(2) 辐角主值
我们把适合于0≤θ<2π的辐角θ的值叫作复数z=a+bi(a,b∈R)的辐角主值,记
作arg z,即0≤arg z<2π. 每一个非零的复数z=a+bi(a,b∈R)都有唯一确定的模与辐角主值;反过来,复数的模与辐角主值可以唯一确定这个复数.
两个非零的复数相等,当且仅当它们的模与辐角主值分别相等.
设复数z=a+bi(a,b∈R,z≠0)的辐角为θ,则cos θ=,sin θ=,其中r=.
知识点02 复数的三角形式的乘、除运算
1. 乘法运算法则
设z1=r1(cos θ1+isin θ1),z2=r2(cos θ2+isin θ2),
则z1z2=r1(cos θ1+isin θ1)·r2(cos θ2+isin θ2)=r1r2[cos(θ1+θ2)+isin(θ1+θ2)].
这就是说,两个复数相乘,其积的模等于这两个复数的模的积,其积的辐角等于这两个复数的辐角的和.
2. 除法运算法则
设z1=r1(cos θ1+isin θ1),z2=r2(cos θ2+isin θ2),且z2≠0,
则== [cos(θ1-θ2)+isin(θ1-θ2)].
这就是说,两个复数相除,商的模等于被除数的模除以除数的模所得的商,商的辐角等于被除数的辐角减去除数的辐角所得的差.
知识点03 复数乘、除法的几何意义
1. 复数乘法的几何意义
如图,在复平面内分别画出与复数z1,z2对应的向量, (假定θ1,θ2均取辐
角主值,其他取值不影响讨论),然后把向量按逆时针方向旋转一个角θ2得 (模仍为r1),再把的模r1变为原来的r2倍,从而得到一个新的向量, 所对应
的复数r1r2[cos(θ1+θ2)+isin(θ1+θ2)]即为z1z2,这就是复数乘法的几何意义.
2. 复数除法的几何意义
在复平面内分别画出与复数z1,z2对应的向量, ,然后把向量按顺时
针方向旋转一个角θ2(θ2>0)得 (如果θ2<0,就要把按逆时针方向旋转角|θ2|得
),再把的模r1变为原来的,从而得到一个新的向量, 所对应的复数
·[cos(θ1-θ2)+isin(θ1-θ2)]即为,这就是复数除法的几何意义.
方法与技巧:如何求辐角主值
1. 每一个不等于零的复数都有唯一确定的模与辐角主值,并且由它的模与辐角主值唯一确定. 因此,两个非零的复数相等,当且仅当它们的模与辐角主值分别相等.
2. 任何一个不为零的复数的辐角有无限个,且这些角相差2π的整数倍. 例如,复数i 的辐角是+2kπ,其中k可以取任何整数.
3. 求两个复数辐角主值的代数和时可利用下面两个公式:
(1)arg z1+arg z2=arg(z1·z2)+2kπ(k取某一确定整数);
(2)arg z1-arg z2=arg+2kπ(k取某一确定整数).
题型1:复数的三角表示
【例1-1】在复平面内,常把复数和向量进行一一对应.现把与复数对应的向量绕原点按顺时针方向旋转,所得的向量对应的复数为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】由复数乘法的几何意义可知,根据复数的三角表示可得顺时针旋转后对应的复数为.
【详解】根据题意可知,
复数对应的向量绕原点O按顺时针方向旋转可得,
即所得的向量对应的复数为.
故选:A.
【例1-2】(24-25高一下·江苏南京·期末)在复平面内,常把复数和向量进行一一对应.现把复数对应的向量绕原点按顺时针方向旋转,所得的向量对应的复数虚部为______.
【答案】
【分析】由复数乘法的几何意义可知,根据复数的三角表示可求得旋转后的复数,根据虚部的定义求解即可.
【详解】由题意,复数对应的向量绕原点按顺时针方向旋转,
可得,
所以,所得的向量对应的复数虚部为.
故答案为:.
【例1-3】(2024高一下·江苏·专题练习)把()的代数形式化为三角形式.
【答案】
【分析】
运用复数三角形式公式计算即可.
【详解】因为,所以,
在复平面内对应的点在轴的正半轴上,
所以,
所以.
【变式1-1】设复数对应的向量分别为为坐标原点,且,若把绕原点顺时针旋转,把绕原点逆时针旋转,所得两向量的终点重合,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】把化为复数的三角形式,根据复数对应的向量旋转所得向量,求解即可.
【详解】由已知得,
所以绕原点顺时针旋转得
,
由绕原点逆时针旋转,所得两向量的终点重合得,
所以.
故选:B.
【变式1-2】欧拉公式是由瑞士著名数学家欧拉创立,该公式将复数、指数函数与三角函数完美联系起来的一个公式,e是自然对数底数,i是虚数单位,它将指数函数的定义域扩大到复数,建立了三角函数和指数函数的关系,被誉为“数学中的天桥”.利用欧拉公式解决问题,__________;关于x的方程,的解为__________.
【答案】 ; 或或或或或或或或.
【分析】将代入欧拉公式,可以求出,将2x看成一个整体,利用三角恒等变换可得,结合可以求出结果.
【详解】由题意,;
由,
得,
则
,
即,
即,
即,
即,
解得或,
又,,
故或或或或或或或或,
故x的取值集合为
故答案为1,或或或或或或或或.
【变式1-3】(2024高一下·江苏·专题练习)把下列复数的三角形式化为代数形式:
(1);
(2).
【答案】(1)
(2)
【分析】
运用诱导公式及特殊角的三角函数值计算即可.
【详解】(1).
(2).
题型2:复数乘、除运算的三角表示
【例2-1】(24-25高一下·江苏盐城·期末)欧拉公式(为自然对数的底数,为虚数单位)由瑞士数学家(欧拉)首先发现.它将指数函数的定义域扩大到复数,建立了三角函数和指数函数的关系,被称为“数学中的天桥”,则下列运算一定正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【分析】利用欧拉公式结合复数的指数运算可求得结果.
【详解】.
故选:C.
【例2-2】计算:_________.(用代数形式表示)
【答案】
【分析】由复数三角形式的除法运算直接求解即可.
【详解】.
故答案为:.
【例2-3】(2024高一下·江苏·专题练习)化简下列各式:
(1) ;
(2)
【答案】(1)
(2)1
【分析】利用复数三角形式的乘法除法法则,化简求值.
【详解】(1)
;
(2)
.
【变式2-1】计算的值是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】根据复数的三角运算公式运算即可.
【详解】因为
所以,
所以,
故选:B.
【变式2-2】计算________.
【答案】
【分析】利用复数的三角表示可得原式,计算可得结果.
【详解】
故答案为:
【变式2-3】计算:
(1);
(2).
【答案】(1)
(2)
【分析】根据题意,结合复数的三角形式的运算法则,准确运算,即可求解.
【详解】(1)解:根据复数的三角形式的运算法则,
可得:
.
(2)解:根据复数的三角形式的运算法则,
可得:
.
题型3:三角表示下复数的几何意义
【例3-1】若复数,其中是虚数单位,则的最大值为( )
A. B.2 C. D.3
【答案】C
【分析】根据题意,结合复数的几何意义,画出图形,即可得到结果.
【详解】
由题意可得,对应的点在以原点为圆心,以1为半径的圆上,对应的点为,如上图所示,则
故选:C
【例3-2】(2024高一·江苏·专题练习)复数(12+5i)2(239﹣i)的辐角主值是___________.
【答案】
【分析】先将复数(12+5i)2(239﹣i)化为28561+28561i,即可求得其辐角主值.
【详解】z的辐角主值
argz=arg[(12+5i)2(239﹣i)]
=arg[(119+120i)(239﹣i)]
=arg[28561+28561i].
故答案为:
【例3-3】在复平面内,将与复数对应的向量绕原点O按顺时针方向旋转60°,求与所得的向量对应的复数,写出你的思考过程.
【答案】
【分析】将与复数对应的向量绕原点O按顺时针方向旋转60°,可得所求复数为,代入三角函数值,再由复数代数形式的乘法运算化简得答案.
【详解】根据复数乘法的几何意义,所求的复数是,
即.
故与所得的向量对应的复数是.
【变式3-1】把复数3-i对应向量按顺时针方向旋转π,所得向量对应复数为( )
A.2 B.-2i
C.-3-i D.3-i
【答案】C
【分析】将复数化成三角形式为,从而得到其对应向量绕原点O按顺时针方向旋转后,所得向量对应的复数.
【详解】因为,
其对应向量绕原点O按顺时针方向旋转后,所得向量对应的复数为:
.
故选:C.
【点睛】复数乘法的几何意义:复数集C和复平面内所有的点组成的集合是一一对应的,复数集C与复平面内所有以原点O为起点的向量组成的集合也是一一对应的.在用到复数的三角表示式时,要先算出复数的模和辐角.求解时注意向量旋转的方向.
【变式3-2】若,则的辐角主值为______.
【答案】
【分析】直接利用复数三角形式进行化简,求出的辐角主值.
【详解】,辐角.
得的辐角主值.
故答案为:.
【变式3-3】图中四边形ABCD,DCEF,FEGH都是正方形,用复数方法证明:.
【答案】证明见解析
【分析】根据题意,建立以为坐标原点的直角坐标系,分别表示出对应的复数,并将复数改写成三角表示的形式并进行乘法运算即可得出结论.
【详解】以为坐标原点,以方向为轴的正方向建立平面直角坐标系,如下图所示:
令,可得点,
所以对应的复数分别为,
所以分别为的辐角,且;
可得
;
所以可得
题型4:三角表示下复数的乘方与开方
【例4-1】(24-25高一上·江苏·月考)已知复数z满足,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】设,根据复数的三角形式计算可得答案.
【详解】设,
所以,
可得,两式相除可得,
可得,,
因为,所以,
当时,,解得,此时,
当时,,解得,舍去,
当时,,解得,此时,
当时,,解得,舍去,
当时,,解得,此时,
当时,,解得,舍去,
结合选项,只有D正确.
故选:D.
【例4-2】复数的(i)6+()9虚部为( )
A.﹣i B.i C.1 D.﹣1
【答案】D
【分析】分别计算cos2π+isin2π=1,(﹣i)2=﹣1,即可得出.
【详解】∵cos2π+isin2π=1,
(﹣i)2=﹣1,
∴i.
∴原式=1﹣i,其虚部为﹣1.
故选:D
【例4-3】若是纯虚数(其中是虚数单位),则正整数的最小值为________.
【答案】
【分析】求得,根据复数的概念可得出的表达式,即可求得正整数的最小值.
【详解】因为
因为为纯虚数,则,可得,
可得,又因为,当时,正整数取最小值.
故答案为:.
【变式4-1】已知:棣莫弗公式(为虚数单位),则复数在复平面内所对应的点位于( )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
【答案】B
【分析】由已知求得复数所对应点的坐标,结合三角函数的象限符号得答案.
【详解】解:由,
所以,
复数在复平面内所对应的点的坐标为,,
,
所以,,
复数在复平面内所对应的点位于第二象限.
故选:.
【变式4-2】任何一个复数z=a+bi(其中a,b∈R,i为虚数单位)都可以表示成z=r(cosθ+isinθ)(其中r≥0,θ∈R)的形式,通常称之为复数z的三角形式,法国数学家棣莫弗发现:[r(cosθ+isinθ)]n=rn(cosnθ+isinnθ)(n∈N*),我们称这个结论为棣莫弗定理.由棣莫弗定理可知,若复数为纯虚数,则正整数m的最小值为( )
A.2 B.4
C.6 D.8
【答案】B
【分析】由棣莫弗定理可得,再由此复数为纯虚数,可得,从而可求出m的值
【详解】解:由棣莫弗定理可得,
因为复数为纯虚数,
所以且,
所以,
得,
因为,所以正整数m的最小值为4,
故选:B
【变式4-3】利用1的立方根,则8立方根是______.
【答案】,
【分析】设立方根为形式,由可得且,结合求结果.
【详解】令1的立方根为且,则,
所以,即,且,即,故且,
则且,
当时,
当时,
当时;
同理,令且,
所以,即,且,即,故且,
则且,
当时,
当时,
当时;
故答案为:,
一、单选题
1.下列各式中已表示成三角形式的复数是( ).
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】复数的三角表示为,对比选项得到答案.
【详解】复数的三角表示为:,其中,B选项满足.
故选:B.
2.若,则的三角形式为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】由对应的辐角主值可得其三角形式.
【详解】,辐角主值为,则其三角形式为.
故选:C.
3.已知,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】先对,然后再化为复数的三角形式可得答案
【详解】
所以 ,
故选:B
4.(24-25高一上·江苏苏州·期末)设为虚数单位,复数满足,则( )
A. B. C.2 D.4
【答案】A
【分析】根据复数除法的几何意义求复数的模.
【详解】.
故选:A
5如果,那么复数的三角形式是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【分析】根据复数的三角形式公式,利用复数的乘法以及三角函数的运算,可得答案.
【详解】因为,,
所以.
故选:A.
6.已知复数则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据复数的辐角为即可求解.
【详解】由设复数的辐角为,
则,
又复数在复平面内对应的点为,在第二象限,
所以,即.
故选:D
7.欧拉公式是由18世纪瑞士数学家、自然科学家莱昂哈德・欧拉发现的,被誉为数学上优美的公式.已知,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】按已知公式展开,由等式列出方程组,解出,进而求解.
【详解】 ,
,
,
,,
即,,
.
故选:A.
8.已知为虚数单位,,,则等于( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】利用复数三角形式乘法运算法则计算即可.
【详解】,
.
故选:D.
二、多选题
9.已知复数(为虚数单位),则下列说法中正确的有( )
A.z的虚部为 B.
C. D.
【答案】BD
【分析】利用复数的概念、模的计算公式、辐角的定义与乘方的计算方法,对选项逐一分析判断即可.
【详解】对于A,因为,所以z的虚部为,故A错误;
对于B,,故B正确;
对于C,因为一个复数的辐角有无数多个,故错误,故C错误;
对于D,因为,所以,故D正确.
故选:BD.
10.(24-25高一·江苏淮安·月考)已知复数,,则下列命题成立的有( )
A.若,则 B.
C.若,则 D.
【答案】BCD
【分析】举例说明判断A;利用复数的三角形式计算判断B;利用复数的代数形式,结合模及共轭复数的意义计算判断CD.
【详解】对于A,当时,,而,A错误;
对于B,令,则,
于是,而,即有,因此成立,B正确;
设复数,,
对于C,由,得,
则,,因此,C正确;
对于D,,则,
,因此,D正确.
故选:BCD
11.任意一个复数z都可写成复数的三角形式,即,,.棣莫弗定理由法国数学家棣莫弗创立.设两个复数用三角函数形式表示为,,则( )
A.
B.是方程的虚数根,则
C.,则的范围为
D.满足的复数z有且只有2个
【答案】ABD
【分析】根据复数三角函数形式即可判断A;通过解方程求解验证即可判断B,利用复数用三角函数形式表示复数,然后根据模的公式求出模,最后利用余弦函数的有界性求出范围即可判断C;根据复数的几何意义求出交点即可判断D;
【详解】对于A;由,
复数 位于第二象限,其辐角为,
所以,故A对;
由得或,
由得,
因为是方程的虚数根,
不妨设,
所以,故B对;
因为,令,
则
,
又,故C错;
的解是单位圆上的 2025 次单位根,
即所有复数 z满足且辐角为,其中,
所以,这些点均匀分布在单位圆上,
令,所以是6 次单位根:
,
所以,
这些点是以 −1 为中心、半径为 1 的圆上的 6 个点,
因为,
所以,即,
在,中,满足的为:,
此时
或,
综上,满足条件的复数共2个;故D对;
故选:ABD
三、填空题
12.将复数化为三角形式:______.
【答案】
【分析】根据复数的三角表示的定义计算即可.
【详解】解:复数中,,设为复数的辐角主值,
又
所以.
故答案为:.
13.已知向量对应的复数为,把绕原点O按顺时针方向旋转后,再把模变为原来的倍得到向量,则对应的复数为________(用代数形式表示).
【答案】
【分析】根据辐角的含义进行运算.
【详解】对应的复数为.
故答案为:.
14.(2024高一下·江苏·专题练习)_________.
【答案】
【分析】借助复数的三角表示的运算法则计算即可得.
【详解】
.
故答案为:.
四、解答题
15.求同时满足的复数z(用代数形式表示).
【答案】
【分析】由复数的三角形式化为代数形式,结合复数的四则运算即可求解.
【详解】由题可得,
∴.
16.请将以下复数表示为三角形式(辐角取主值):
(1);
(2);
(3)-1
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】求出模及幅角,即可将复数的代数形式化为三角形式.
【详解】(1)因为,,,所以,
于是.
(2)因为,,,所以,
于是.
(3)因为,,,所以,
于是.
17.计算:
(1);
(2);
(3)
(4)
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【分析】(1)(2)(3(4)利用复数三角形式的乘法与除法运算法则求解即可,注意计算的准确性.
【详解】(1)
.
(2)
.
(3)
.
(4)
.
18.设复数对应的向量为,,为坐标原点,且,若把绕原点逆时针旋转,把绕原点顺时针旋转,所得两向量恰好重合,求复数.
【答案】
【分析】根据复数的三角表示的几何意义及运算法则计算即可.
【详解】依题意得,
所以
.
19.已知复数可以表示为三角形式:,其中是以轴非负半轴为始边.向量所在射线为终边的角.已知与的乘积.
(1)试将写成三角形式;
(2)当时,求的最大值和最小值.
(3)请用复数三角形式的乘积公式推导三倍角公式:,.
【答案】(1),其中.
(2)的最大值为3,最小值为0.
(3)证明见解析
【分析】(1)根据复数三角形的定义可得复数的三角表示形式;
(2)设,利用乘法的性质可得,根据余弦函数的性质可求最值;
(3)利用题设复数三角形式的乘法结合复数的乘法可证三倍角公式.
【详解】(1)设,
则,故,
故,其中.
(2)因为,故设,
故
,
因为,故,
故的最大值为3,此时,最小值为0,此时.
(3)设,则
,
但
,
故,.
1
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