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- 2021-06-16 发布
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§5.5 复 数
最新考纲
考情考向分析
1.理解复数的基本概念.
2.理解复数相等的充要条件.
3.了解复数的代数表示法及其几何意义.
4.能进行复数代数形式的四则运算.
5.了解复数代数形式的加、减运算的几何意义.
主要考查复数的基本概念(复数的实部、虚部、共轭复数、复数的模等),复数相等的充要条件,考查复数的代数形式的四则运算,重点考查复数的除法运算,突出考查运算能力与数形结合思想.一般以选择题、填空题的形式出现,难度为低档.
1.复数的有关概念
(1)定义:形如a+bi(a,b∈R)的数叫做复数,其中a叫做复数z的实部,b叫做复数z的虚部(i为虚数单位).
(2)分类:
满足条件(a,b为实数)
复数的分类
a+bi为实数⇔b=0
a+bi为虚数⇔b≠0
a+bi为纯虚数⇔a=0且b≠0
(3)复数相等:a+bi=c+di⇔a=c且b=d(a,b,c,d∈R).
(4)共轭复数:a+bi与c+di共轭⇔a=c,b=-d(a,b,c,d∈R).
(5)模:向量的模叫做复数z=a+bi的模,记作|a+bi|或|z|,即|z|=|a+bi|=(a,b∈R).
2.复数的几何意义
复数z=a+bi与复平面内的点Z(a,b)及平面向量=(a,b)(a,b∈R)是一一对应关系.
3.复数的运算
(1)运算法则:设z1=a+bi,z2=c+di,a,b,c,d∈R.
(2)几何意义:复数加减法可按向量的平行四边形或三角形法则进行.
如图给出的平行四边形OZ1ZZ2可以直观地反映出复数加减法的几何意义,即=+,=-.
概念方法微思考
1.复数a+bi的实部为a,虚部为b吗?
提示 不一定.只有当a,b∈R时,a才是实部,b才是虚部.
2.如何理解复数的加法、减法的几何意义?
提示 复数的加法、减法的几何意义就是向量加法、减法的平行四边形法则.
题组一 思考辨析
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)复数z=a+bi(a,b∈R)中,虚部为bi.( × )
(3)复数中有相等复数的概念,因此复数可以比较大小.( × )
(4)原点是实轴与虚轴的交点.( √ )
(5)复数的模实质上就是复平面内复数对应的点到原点的距离,也就是复数对应的向量的模.
( √ )
题组二 教材改编
2.设z=+2i,则|z|等于( )
A.0 B. C.1 D.
答案 C
解析 ∵z=+2i=+2i=+2i=i,
∴|z|=1.故选C.
3.在复平面内,向量对应的复数是2+i,向量对应的复数是-1-3i,则向量对应的复数是( )
A.1-2i B.-1+2i C.3+4i D.-3-4i
答案 D
解析 =+=-1-3i+(-2-i)=-3-4i.
4.若复数z=(x2-1)+(x-1)i为纯虚数,则实数x的值为( )
A.-1 B.0
C.1 D.-1或1
答案 A
解析 ∵z为纯虚数,∴∴x=-1.
题组三 易错自纠
5.设a,b∈R,i是虚数单位,则“ab=0”是“复数a+为纯虚数”的( )
A.充要条件
B.充分不必要条件
C.必要不充分条件
D.既不充分也不必要条件
答案 C
解析 ∵复数a+=a-bi为纯虚数,∴a=0且-b≠0,即a=0且b≠0,∴“ab=0”是“复数a+为纯虚数”的必要不充分条件.故选C.
6.(2019·葫芦岛模拟)若复数z满足iz=2-2i(i为虚数单位),则z的共轭复数在复平面内对应的点所在的象限是( )
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 由题意,∵z===-2-2i,
∴=-2+2i,则z的共轭复数对应的点在第二象限.故选B.
7.i2 014+i2 015+i2 016+i2 017+i2 018+i2 019+i2 020=________.
答案 -i
解析 原式=i2+i3+i4+i1+i2+i3+i4=-i.
题型一 复数的概念
1.若复数z满足(1+2i)z=1-i,则复数z的虚部为( )
A. B.-
C.i D.-i
答案 B
解析 因为(1+2i)z=1-i,
所以z===,
因此复数z的虚部为-,故选B.
2.(2019·大连质检)复数的共轭复数是( )
A.-+i B.--i
C.-i D.+i
答案 D
解析 由复数===-i,
所以共轭复数为+i,故选D.
3.(2018·抚顺模拟)已知复数是纯虚数(i是虚数单位),则实数a等于( )
A.-4 B.4
C.1 D.-1
答案 C
解析 ==,
∵复数为纯虚数,
∴2a-2=0且a+4≠0,
解得a=1.故选C.
思维升华 复数的基本概念有实部、虚部、虚数、纯虚数、共轭复数等,在解题中要注意辨析概念的不同,灵活使用条件得出符合要求的解.
题型二 复数的运算
命题点1 复数的乘法运算
例1 (1)(2018·全国Ⅲ)(1+i)(2-i)等于( )
A.-3-i B.-3+i
C.3-i D.3+i
答案 D
解析 (1+i)(2-i)=2+2i-i-i2=3+i.
(2)i等于( )
A.3-2i B.3+2i
C.-3-2i D.-3+2i
答案 D
解析 i(2+3i)=2i+3i2=-3+2i,故选D.
命题点2 复数的除法运算
例2 (1)(2018·全国Ⅱ)等于( )
A.--i B.-+i
C.--i D.-+i
答案 D
解析 ==
==-+i.
故选D.
(2)(2019·通辽诊断)已知i为虚数单位,复数z满足iz=2z+1,则z等于( )
A.--i B.+i
C.2+i D.2-i
答案 A
解析 由iz=2z+1,得(2-i)z=-1,
解得z==,
即z=--i,故选A.
命题点3 复数的综合运算
例3 (1)(2019·盘锦模拟)已知z(1+i)=-1+7i(i是虚数单位),z的共轭复数为,则等于( )
A. B.3+4i
C.5 D.7
答案 C
解析 z===3+4i,
故=3-4i⇒||=5,故选C.
(2)(2018·乌海模拟)对于两个复数α=1-i,β=1+i,有下列四个结论:①αβ=1;②=-i;③=1;④α2+β2=0,其中正确结论的个数为( )
A.1 B.2
C.3 D.4
答案 C
解析 对于两个复数α=1-i,β=1+i,
①αβ=(1-i)·(1+i)=2,故①不正确;
②====-i,故②正确;
③==1,故③正确;
④α2+β2=(1-i)2+(1+i)2=1-2i-1+1+2i-1=0,故④正确.故选C.
思维升华 (1)复数的乘法:复数乘法类似于多项式的四则运算.
(2)复数的除法:除法的关键是分子分母同乘以分母的共轭复数.
跟踪训练1 (1)已知a∈R,i是虚数单位,若z=+ai,z·=4,则a为( )
A.1或-1 B.1
C.-1 D.不存在的实数
答案 A
解析 由题意得=-ai,
故z·=3+a2=4⇒a=±1,故选A.
(2)(2019·铁岭质检)已知复数a+bi=(i是虚数单位,a,b∈R),则a+b等于( )
A.-2 B.-1
C.0 D.2
答案 A
解析 由复数的运算法则,可得
====-1-i,
结合题意可得a+bi=-1-i,即a=-1,b=-1,
据此可得a+b=-2.故选A.
题型三 复数的几何意义
例4 (1)(2018·赤峰质检)复数z满足(2+i)z=,则z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
答案 D
解析 ∵(2+i)z===5,
∴(2+i)z=5,
5z=5,z=2-i,
z在复平面内对应的点为,在第四象限,故选D.
(2)如图所示,平行四边形OABC,顶点O,A,C分别表示0,3+2i,-2+4i,试求:
①,所表示的复数;
②对角线所表示的复数;
③B点对应的复数.
解 ①∵=-,∴所表示的复数为-3-2i.
∵=,∴所表示的复数为-3-2i.
②∵=-,∴所表示的复数为
(3+2i)-(-2+4i)=5-2i.
③=+=+,
∴所表示的复数为(3+2i)+(-2+4i)=1+6i,
即B点对应的复数为1+6i.
思维升华 复平面内的点、向量及向量对应的复数是一一对应的,要求某个向量对应的复数时,只要找出所求向量的始点和终点,或者用向量相等直接给出结论即可.
跟踪训练2 (1)(2018·阜新模拟)已知复数z=(i是虚数单位),则z的共轭复数对应的点在( )
A.第四象限 B.第三象限
C.第二象限 D.第一象限
答案 A
解析 ∵z===+i,
∴=-i,则z的共轭复数对应的点在第四象限.故选A.
(2)已知复数z1=-1+2i,z2=1-i,z3=3-2i,它们所对应的点分别为A,B,C,O为坐标原点,若=x+y,则x+y的值是________.
答案 5
解析 由已知得A(-1,2),B(1,-1),C(3,-2),
∵=x+y,
∴(3,-2)=x(-1,2)+y(1,-1)=(-x+y,2x-y),
∴解得故x+y=5.
1.已知复数z1=6-8i,z2=-i,则等于( )
A.-8-6i B.-8+6i
C.8+6i D.8-6i
答案 C
解析 ∵z1=6-8i,z2=-i,
∴===8+6i.
2.(2019·包头质检)若复数z满足(1+2i)·z=2+i,其中i为虚数单位,则|z|等于( )
A. B.
C.1 D.2
答案 C
解析 由题意可得z=,
则|z|====1.故选C.
3.已知i为虚数单位,则复数在复平面内所对应的点在( )
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 ===1-i,在复平面内对应的点为(1,-1),所以在第四象限,故选D.
4.已知i为虚数单位,若复数z满足=1+i,那么|z|等于( )
A.1 B.
C. D.5
答案 C
解析 ∵=1+i,z+i=(1+i),iz=(2+i)i,
∴z=2+i,∴|z|==,故选C.
5.已知i为虚数单位,a∈R,若为纯虚数,则a等于( )
A. B.-
C.2 D.-2
答案 B
解析 由题意知=
==+i,
又由为纯虚数,
所以-2a-1=0且a-2≠0,解得a=-,故选B.
6.若复数z满足z=1-i(i是虚数单位),则复数z的共轭复数等于( )
A.--i B.-+i
C.--i D.-+i
答案 D
解析 由题意可得z===,
所以=-+i,故选D.
7.已知复数z满足z2=12+16i,则z的模为( )
A.20 B.12 C.2 D.2
答案 C
解析 设z=a+bi,a,b∈R,
则由z2=12+16i,得a2-b2+2abi=12+16i,
则解得或
即|z|===2.故选C.
8.已知集合M={1,m,3+(m2-5m-6)i},N={-1,3},若M∩N={3},则实数m的值为________.
答案 3或6
解析 ∵M∩N={3},∴3∈M且-1∉M,
∴m≠-1,3+(m2-5m-6)i=3或m=3,
∴m2-5m-6=0且m≠-1或m=3,
解得m=6或m=3,经检验符合题意.
9.(2018·江苏)若复数z满足i·z=1+2i,其中i是虚数单位,则z的实部为________.
答案 2
解析 由i·z=1+2i,得z==2-i,
∴z的实部为2.
10.(2018·天津)i是虚数单位,复数=________.
答案 4-i
解析 ===4-i.
11.已知复数z满足z+=0,则|z|=________.
答案
解析 由复数z满足z+=0,则z2=-3,
所以z=±i,所以|z|=.
12.若复数z=1-i,则z+的虚部是________.
答案 -
解析 z+=1-i+=1-i+=-i,故虚部为-.
13.(2018·营口质检)已知复数z满足(1-i)z=i3,则|z|=________.
答案
解析 由题意知z===
=-i,
则|z|==.
14.(2019·乌海调研)已知i为虚数单位,复数z(1+i)=2-3i,则z的虚部为________.
答案 -
解析 由z(1+i)=2-3i,
得z====--i,
则z的虚部为-.
15.已知复数z=bi(b∈R),是实数,i是虚数单位.
(1)求复数z;
(2)若复数(m+z)2所表示的点在第一象限,求实数m的取值范围.
解 (1)因为z=bi(b∈R),
所以==
==+i.
又因为是实数,所以=0,
所以b=-2,即z=-2i.
(2)因为z=-2i,m∈R,
所以(m+z)2=(m-2i)2=m2-4mi+4i2
=(m2-4)-4mi,
又因为复数(m+z)2所表示的点在第一象限,
所以解得m<-2,
即m∈(-∞,-2).
16.若虚数z同时满足下列两个条件:
①z+是实数;
②z+3的实部与虚部互为相反数.
这样的虚数是否存在?若存在,求出z;若不存在,请说明理由.
解 存在.设z=a+bi(a,b∈R,b≠0),
则z+=a+bi+
=a+bi.
又z+3=a+3+bi的实部与虚部互为相反数,z+是实数,
根据题意有
因为b≠0,所以
解得或
所以z=-1-2i或z=-2-i.
17.(2018·本溪模拟)若复数(i是虚数单位)在复平面内对应的点在第一象限,则实数a的取值范围是( )
A.(-∞,-1) B.(1,+∞)
C.(-1,1) D.(-∞,-1)∪(1,+∞)
答案 C
解析 由题意得z===,
因为z在复平面内对应的点在第一象限,
所以所以-1b,则a+i>b+i;
③若a∈R,则(a+1)i是纯虚数;
④若z=-i,则z3+1在复平面内对应的点位于第一象限.
其中正确的命题是________.(填上所有正确命题的序号)
答案 ④
解析 由复数的概念及性质知,①错误;②错误;
若a=-1,则a+1=0,不满足纯虚数的条件,③错误;
z3+1=(-i)3+1=i+1,④正确.