内容正文:
第18讲
复数
数 学
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教材核心知识 课标要求 学业水平评价要求
复数的定义及相关概念 通过方程的解,认识复数 了解
复数的几何意义及其应用 理解复数的代数表示及其几何意义,理解两个复数相等的含义 理解
复数代数形式的四则运算 掌握复数代数表示式的四则运算,了解复数加、减运算的几何意义 理解
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2.复数的几何意义及其应用
复平面:我们知道,实数与数轴上的点一一对应,推广到复数,任何一个复数z=a+bi(a,b∈R)都与平面直角坐标系上的点(a,b)一一对应,将这个平面叫做复平面.点的横坐标代表复数的实部,纵坐标代表复数的虚部,x轴叫做实轴,y轴叫做虚轴.
复数的几何意义:复数z=a+bi(a,b∈R)一一对应 复平面内的点Z(a,b)一一对应 平面向量.
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5.复数方程
(1)代数基本定理:任何一元n(n∈N*)次复系数多项式方程f(x)=0至少有一个复数根;
一元n次复系数多项式方程有n个复数根(重根按重数计).
实系数一元二次方程当Δ<0时有2个共轭复根;实系数一元n次方程虚根总是成对出现的.
(2)复数方程表示的轨迹:
设复数z=x+yi(x,y∈R),z1=a+bi(a,b∈R),z2=c+di(c,d∈R),则|z-z1|=r(r>0)表示以(a,b)为圆心,r为半径的圆;|z-z1|=λ|z-z2|(λ≠1)表示圆;|z-z1|=|z-z2|表示线段Z1Z2的中垂线.
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考向1 复数的概念
典例1复数2-i(i为虚数单位)的实部是( )
A.1 B.-1
C.2 D.-2
C
解析 显然复数2-i的实部是2.故选C.
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典例2已知复数z=,那么|z|= .
解析 因为z===-i,
所以|z|=.
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考向2 复数的几何意义
典例3已知复数z=1+2i(i为虚数单位),则z的共轭复数在复平面内对应的点位于( )
A.第一象限
B.第二象限
C.第三象限
D.第四象限
D
解析 ∵z=1+2i,
∴=1-2i,在复平面内对应的点为(1,-2).故选D.
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典例4已知复数z1=3+i,z2=-1+3i(i为虚数单位)在复平面上对应的点分别为Z1,Z2,则△OZ1Z2的面积为___________.
5
归纳总结复数及其方程可对应于复平面上的点、向量、直线和轨迹,从而为几何法解复数问题提供了依据.
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考向3 复数的运算
典例5(2025浙江7月学考)(1+i)(1-i)=( )
A.-i B.i C.0 D.2
D
解析 由题意可得(1+i)(1-i)=1-i2=2.故选D.
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考向4 复数方程
典例6(多选) 在复数范围内(i是虚数单位),下列选项正确的有( )
A.关于x的方程x3=1的解为x=1
B.复数z=i2 023(2+3i)的虚部是-2
C.若复数z满足z2=3+4i,则|z|=
D.已知a,b∈R,若i-a是关于x的方程x2+bx+2=0的一个根,则a=1,b=2
BC
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归纳总结i幂值具有周期性:对于n∈N*,i4n=1,i4n+1=i,i4n+2=-1,i4n+3=-i.
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1.复数的定义及相关概念
(1)复数的定义:形如a+bi(a,b∈R)的数叫做复数,其中i叫做虚数单位,a叫做复数的实部,b叫做复数的虚部.
(2)复数的分类:已知复数z=a+bi(a,b∈R),①当且仅当b=0时,复数z为实数;②当b≠0时,复数z为虚数;③当a=0且b≠0时,复数z为纯虚数.
(3)复数的模:|z|=|a+bi|=(注意|z|2≠z2).
(4)共轭复数:当两个复数实部相同,虚部互为相反数时,这两个复数叫做互为共轭复数,即z=a+bi(a,b∈R)的共轭复数=a-bi.
(5)两个复数相等:若两个复数的实部和虚部分别对应相等,则称这两个复数相等,即a+bi=c+di⇔
(6)z∈R⇔z=;z为纯虚数⇔z+=0.
3.复数代数形式的四则运算
设z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R)
(1)加法:z1+z2=(a+c)+(b+d)i.
(2)减法:z1-z2=(a-c)+(b-d)i.
(3)乘法:z1z2=(ac-bd)+(ad+bc)i.
注:乘法运算可以把i理解为字母,进行分配律的运算.
(4)除法:(a+bi)÷(c+di)=i(a,b,c,d∈R,且c+di≠0).
注:除法不要死记公式而要理解方法:由于复数的标准形式为z=a+bi(a,b∈R),所以不允许分母带有i,分子分母同时乘分母的共轭复数即可.
4.共轭复数的运算规律和模的性质
()==z;|z|2=z,||z1|-|z2||≤|z1±z2|≤|z1|+|z2|,|z1z2|=|z1||z2|,||=.
归纳总结例2求复数的模除了通过分母实数化把复数化成标准形式再求模,也可用模的性质计算:|z|==.
解析 因为复数z1=3+i,z2=-1+3i(i为虚数单位)在复平面上对应的点分别为Z1,Z2,所以Z1(3,1),Z2(-1,3),所以=(3,1),=(-1,3),则||=,||==-1×3+1×3=0,所以OZ1⊥OZ2,所以|||==5.
解析 对于A,方程x3=1化为(x-1)(x2+x+1)=0,解得x=1或x=-i,
故A错误;
对于B,z=-i(2+3i)=3-2i,即复数z=i2 023(2+3i)的虚部是-2,故B正确;
对于C,设z=c+di,c,d∈R,则(c+di)2=c2-d2+2cdi=3+4i,于是解得c2=4,d2=1,所以|z|=,故C正确;
对于D,依题意,(i-a)2+b(i-a)+2=0,即(a2-ab+1)+(b-2a)i=0,于是解得故D错误.故选BC.
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