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  • 2021-05-13 发布

2015高考数学(理)(数系的扩充与复数的引入)一轮复习学案

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学案72 数系的扩充与复数的引入 导学目标: 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.会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.‎ 自主梳理 ‎1.数系的扩充 数系扩充的脉络是:________→________→________,用集合符号表示为________⊆________⊆________,实际上前者是后者的真子集.‎ ‎2.复数的有关概念 ‎(1)复数的概念 形如a+bi (a,b∈R)的数叫复数,其中a,b分别是它的________和________.若________,则a+bi为实数,若________,则a+bi为虚数,若________________,则a+bi为纯虚数.‎ ‎(2)复数相等:a+bi=c+di⇔____________(a,b,c,d∈R).‎ ‎(3)共轭复数:a+bi与c+di共轭⇔____________(a,b,c,d∈R).‎ ‎(4)复平面 建立直角坐标系来表示复数的平面,叫做复平面.______叫做实轴,______叫做虚轴.实轴上的点表示________;除原点外,虚轴上的点都表示________;各象限内的点都表示____________.‎ 复数集C和复平面内________组成的集合是一一对应的,复数集C与复平面内所有以________为起点的向量组成的集合也是一一对应的.‎ ‎(5)复数的模 向量的模r叫做复数z=a+bi的模,记作______或________,即|z|=|a+bi|=____________.‎ ‎3.复数的运算 ‎(1)复数的加、减、乘、除运算法则 设z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R),则 ‎①加法:z1+z2=(a+bi)+(c+di)=______________;‎ ‎②减法:z1-z2=(a+bi)-(c+di)=________________;‎ ‎③乘法:z1·z2=(a+bi)·(c+di)=________________;‎ ‎④除法:== ‎=________________________(c+di≠0).‎ ‎(2)复数加法的运算定律 复数的加法满足交换律、结合律,即对任何z1、z2、z3∈C,有z1+z2=________,(z1+z2)+z3=______________________.‎ 自我检测 ‎1.(2011·山东)复数z=(i为虚数单位)在复平面内对应的点所在象限为(  )‎ A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限 ‎2.(2011·广东)设复数z满足(1+i)z=2,其中i为虚数单位,则z等于(  )‎ A.1+i B.1-i C.2+2i D.2-2i ‎3.(2011·大纲全国)复数z=1+i,为z的共轭复数,则z-z-1等于(  )‎ A.-2i B.-i C.i D.2i ‎4.(2011·重庆)复数等于(  )‎ A.--i B.-+i C.-i D.+i ‎5.(2011·江苏)设复数z满足i(z+1)=-3+2i(i为虚数单位),则z的实部是________.‎ 探究点一 复数的基本概念 例1 设m∈R,复数z=(2+i)m2-3(1+i)m-2(1-i).‎ ‎(1)若z为实数,则m=________;‎ ‎(2)若z为纯虚数,则m=________.‎ 变式迁移1 已知复数z=+(a2-‎5a-6)i (a∈R),试求实数a分别取什么值时,z分别为:‎ ‎(1)实数;(2)虚数;(3)纯虚数.‎ 探究点二 复数的四则运算 例2 (2010·全国Ⅱ)复数2等于(  )‎ A.-3-4i B.-3+4i C.3-4i D.3+4i 变式迁移2 计算:‎ ‎(1);‎ ‎(2);‎ ‎(3).‎ 例3 (2011·唐山模拟)计算:+2 012+.‎ 变式迁移3 (1)(2010·四川)i是虚数单位,计算i+i2+i3等于(  )‎ A.-1 B.‎1 ‎ C.-i D.i ‎(2)(2010·福建)i是虚数单位,()4等于(  )‎ A.i B.-i C.1 D.-1‎ ‎(3)i是虚数单位,+等于(  )‎ A.i B.-i C.1 D.-1‎ 探究点三 复数的点坐标表示 例4 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,所表示的复数;‎ ‎(2)对角线所表示的复数;‎ ‎(3)求B点对应的复数.‎ 变式迁移4 (2011·江苏苏北四市期末)复数z1=3+4i,z2=0,z3=c+(‎2c-6)i在复平面内对应的点分别为A,B,C,若∠BAC是钝角,则实数c的取值范围为________________.‎ ‎2.乘法法则:(a+bi)(c+di)=(ac-bd)+(ad+bc)i;除法法则:==+i(c+di≠0).特别地:(a±bi)2=a2±2abi-b2=a2-b2±2abi,(a+bi)(a-bi)=a2+b2.‎ ‎3.进行复数运算时,熟记以下结果有助于简化运算过程:‎ ‎(1)i4n=1,i4n+1=i,i4n+2=-1,i4n+3=-i,in+in+1+in+2+in+3=0 (n∈N);‎ ‎(2)(1+i)2=2i,(1-i)2=-2i,=i,=-i.‎ ‎(满分:75分)‎ 一、选择题(每小题5分,共25分)‎ ‎1.(2011·江西)若z=,则复数等于(  )‎ A.-2-i B.-2+i C.2-i D.2+i ‎2.(2010·北京)在复平面内,复数6+5i,-2+3i对应的点分别为A,B.若C为线段AB的中点,则点C对应的复数是(  )‎ A.-4+8i B.8+2i C.2+4i D.4+i ‎3.(2011·平顶山调研)若θ∈(,),则复数(cos θ+sin θ)+(sin θ-cos θ)i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 ‎4.(2011·课标全国)复数的共轭复数是(  )‎ A.-i B.i C.-i D.i ‎5.下面四个命题:‎ ‎①0比-i大;‎ ‎②两个复数互为共轭复数,当且仅当其和为实数;‎ ‎③x+yi=1+i的充要条件为x=y=1;‎ ‎④如果让实数a与ai对应,那么实数集与纯虚数集一一对应.‎ 其中正确命题的个数是(  )‎ A.0 B.‎1 ‎ C.2 D.3‎ 二、填空题(每小题4分,共12分)‎ ‎6.已知z1=2+i,z2=1-3i,则复数的虚部为______.‎ ‎7.已知复数z1=m+2i,z2=3-4i,若为实数,则实数m=________.‎ ‎8.(2011·上海九校联考)复数z=x+yi (x,y∈R)满足|z-1|=x,则复数z对应的点Z(x,y)的轨迹方程为__________.‎ 三、解答题(共38分)‎ ‎9.(12分)已知|z|-z=1-2i,求复数z.‎ ‎10.(12分)(2011·上海)已知复数z1满足(z1-2)(1+i)=1-i(i为虚数单位),复数z2的虚部为2,且z1·z2是实数,求z2.‎ ‎11.(14分)已知m∈R,复数z=+(m2+‎2m-3)i,当m为何值时,(1)z∈R;(2)z是纯虚数;(3)z对应的点位于复平面第二象限;(4)z对应的点在直线x+y+3=0上.‎ 学案72 数系的扩充与复数的引入 自主梳理 ‎1.自然数系 有理数系 实数系 N Q R 2.(1)实部 虚部 b=0 b≠0 a=0且b≠0 (2)a=c,b=d ‎(3)a=c,b=-d (4)x轴 y轴 实数 纯虚数 非纯虚数 所有的点 原点O (5)|z| |a+bi|  ‎3.(1)①(a+c)+(b+d)i ②(a-c)+(b-d)i ③(ac-bd)+(ad+bc)i ④ ‎(2) z2+z1 z1+(z2+z3)‎ 自我检测 ‎1.D [∵z====-i,‎ ‎∴复数z对应的点的坐标为(,-),在第四象限.]‎ ‎2.B [方法一 设z=x+yi,‎ 则(1+i)(x+yi)=x-y+(x+y)i=2,‎ 故应有解得故z=1-i.‎ 方法二 z===1-i.]‎ ‎3.B [∵z=1+i,∴=1-i,∴z·=|z|2=2,‎ ‎∴z·-z-1=2-(1+i)-1=-i.]‎ ‎4.C [=== ‎==-i.]‎ ‎5.1‎ 解析 设z=a+bi(a、b∈R),由i(z+1)=-3+2i,‎ 得-b+(a+1)i=-3+2i,∴a+1=2,∴a=1.‎ 课堂活动区 例1 解题导引 根据复数z为实数、虚数及纯虚数的概念,利用它们的充要条件可分别求出相应的m值.利用概念解题时,要看准实部与虚部.‎ ‎(1)1或2 (2)- 解析 z=(‎2m2‎-‎3m-2)+(m2-‎3m+2)i.‎ ‎(1)若z为实数,则m2-‎3m+2=0.∴m=1或2.‎ ‎(2)若z为纯虚数,则 解得m=-.‎ 变式迁移1 解 (1)当z为实数时,则有,‎ ‎∴,∴a=6,即a=6时,z为实数.‎ ‎(2)当z为虚数时,‎ 则有a2-‎5a-6≠0且a2-1≠0,‎ ‎∴a≠-1且a≠6且a≠±1.∴a≠±1且a≠6.‎ ‎∴当a∈(-∞,-1)∪(-1,1)∪(1,6)∪(6,+∞)时,‎ z为虚数.‎ ‎(3)当z为纯虚数时,有,∴.‎ ‎∴不存在实数a使z为纯虚数.‎ 例2 解题导引 复数的加减运算类似于实数中的多项式的加减运算(合并同类项),复数的乘除运算是复数运算的难点,在乘法运算中要注意i的幂的性质,区分(a+bi)2=a2+2abi-b2与(a+b)2=a2+2ab+b2;在除法运算中,关键是“分母实数化”(分子、分母同乘以分母的共轭复数),此时要注意区分(a+bi)(a-bi)=a2+b2与(a+b)·(a-b)=a2-b2,防止实数中的相关公式与复数运算混淆,造成计算失误.‎ A [2=2=2‎ ‎=(1-2i)2=-3-4i.]‎ 变式迁移2 解 (1)==-1-3i.‎ ‎(2)= ‎===+i.‎ ‎(3)=== ‎=--i.‎ 例3 解题导引 注意in (n∈N)的周期性,i4k+1=i,i4k+2=-1,i4k+3=-i,i4k=1‎ ‎ (其中k∈N),以及(1+i)2=2i,(1-i)2=-2i,=i,=-i等运算结果在解题中的应用,运算的最后结果化为a+bi (a,b∈R)的形式.‎ 解 原式=+1 006+ ‎=+1 006+0‎ ‎=i+(-i)1 006=i+i2=i-1=-1+i.‎ 变式迁移3 (1)A (2)C (3)D 解析 (1)i+i2+i3=i+(-1)+(-i)=-1.‎ ‎(2)()4=[()2]2=()2=1.‎ ‎(3)+=+ ‎===-1.‎ 例4 解题导引 根据复平面内的点、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,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.‎ 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)∵=+=+,‎ ‎∴表示的复数为(3+2i)+(-2+4i)=1+6i,‎ 即B点对应的复数为1+6i.‎ 变式迁移4 c>且c≠9‎ 解析 在复平面内三点坐标分别为A(3,4),B(0,0),C(c,‎2c-6),由∠BAC是钝角得·<0且B、A、C不共线,由(-3,-4)·(c-3,‎2c-10)<0,解得c>,其中当c=9时,=(6,8)=-2,三点共线,故c≠9.‎ 课后练习区 ‎1.D [∵z===2-i,‎ ‎∴=2+i.]‎ ‎2.C [复数6+5i对应A点的坐标为(6,5),-2+3i对应B点的坐标为(-2,3).由中点坐标公式知C点坐标为(2,4),∴点C对应的复数为2+4i.]‎ ‎3.B [由三角函数线知识得当θ∈(,)时,‎ sin θ+cos θ<0,sin θ-cos θ>0,故选B.]‎ ‎4.C [方法一 ∵== ‎=i,‎ ‎∴的共轭复数为-i.‎ 方法二 ∵===i.‎ ‎∴的共轭复数为-i.]‎ ‎5.A [(1)中实数与虚数不能比较大小;‎ ‎(2)两个复数互为共轭复数时其和为实数,但两个复数的和为实数时这两个复数不一定是共轭复数;‎ ‎(3)x+yi=1+i的充要条件为x=y=1是错误的,因为没有标明x,y是否是实数;‎ ‎(4)当a=0时,没有纯虚数和它对应.]‎ ‎6.-1‎ 解析 ===-i,‎ 故虚部为-1.‎ ‎7.- 解析 == ‎=是实数,∴6+‎4m=0,故m=-.‎ ‎8.y2=2x-1‎ 解析 由|z-1|=x得|(x-1)+yi|=x,‎ 故(x-1)2+y2=x2,x≥0,整理得y2=2x-1.‎ ‎9.解 设z=a+bi (a、b∈R),‎ 则-(a+bi)=1-2i.(5分)‎ 由两复数相等的充要条件得 解得.(10分)‎ 所以所求复数为z=+2i.(12分)‎ ‎10.解 (z1-2)(1+i)=1-i⇒z1=2-i.(4分)‎ 设z2=a+2i,a∈R,‎ 则z1·z2=(2-i)(a+2i)=(‎2a+2)+(4-a)i.‎ ‎∵z1·z2∈R,∴a=4.∴z2=4+2i.(12分)‎ ‎11.解 (1)当z为实数时,则有m2+‎2m-3=0且m-1≠0‎ 得m=-3,故当m=-3时,z∈R.(2分)‎ ‎(2)当z为纯虚数时,则有 解得m=0,或m=2.‎ ‎∴当m=0或m=2时,z为纯虚数.(4分)‎ ‎(3)当z对应的点位于复平面第二象限时,则有, 解得m<-3或1