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(完整word)上海高中数学-复数讲义

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复数

一、知识点梳理: 1、i的周期性:

i 4=1,所以,i4n+1=i, i 4n+2=-1, i 4n+3=-i, i

4n=1 n

Z

i

4n

・ 4n 1 4n 2 4n 3

i i i

a bi a,b R , a叫实部,b叫虚部,实部和虚部都是实数。

2、复数的代数形式:

C a bi |a,b R叫做复数集。隼瑁车有C. 3、复数相等:a bi c

di a c且b=d

实数(b=0)

; a bi 0 a 0且b=0

4、复数的分类:复数Z a bi

虚数(b 0)

一般虚数(b 0,a 0)

纯虚数(b 0,a 0)

虚数不能比较大小,只有等与不等。即使是 3 i,6 2i也没有大小。

uir . 一… …ur

5、复数的模:若向量OZ表不复数Z,则称OZ的模r为复数z的模,z |a bi | Va2 b2 ;

-----------

积或商的模可利用模的性质(1)

z, L zn z1 z2 L zn , (2) 3

Z2

z2

. z2 0

6、复数的几何意义:

复数z a bi a,b R 一对应 复平面内的点Z(a,b)

一一对应

复数Z a bi a,b R

uu

平面向量OZ,

其中x轴叫做实轴,

除了原点外,虚轴上的点都表示纯虚数

7、复平面:这个建立了直角坐标系来表示复数的坐标平面叫做复平面,

y轴叫做虚轴.,实轴上的点都表示实数;

8、复数代数形式的加减运算 复数 zi 与 z2的和:zi+z2=(a+bi)+( 复数 zi 与 z2 的差:zi- z2=( a+bi)-( 复数的加法运算满足交换律和结合律

c+di )=( a+c)+( b+d) i . a,b, c,d c+di )=( a- c)+( b- d) i . a, b, c, d

R R

数加法的几何意义: 复数 z产a+bi, z2=c+di a, b,c, d R ; OZ = OZ, +OZ2 =(a, b)+( c, d)=( a+c, b+d) = (a+c)+( b+d) i

ur ir

复数减法的几何意义:复数

zi-z2的差(a—c)+( b—d)i对应•由于Z2Zi

^

复数的差z — zi与连接这两个向量终点并指向被减数的向量对应 9.特别地,zuuB

ZB-ZA,

uuuu uuur O乙 OZ2,两个

zAg AB zB zA为两点间的距离。

|z zi | |z z2|z对应的点的轨迹是线段 ZiZ2的垂直平分线;|z z0| r, z对应的点的

轨迹是一个圆;| z z11 | z z212a 乙Z2 2a , z对应的点的轨迹是一个椭圆;

|z zi | |z z2| 2a Z1Z2

2a , z对应的点的轨迹是双曲线。

zi z2

z1 z2

z z2

10、显然有公式:

2 z2

2

2

1 z2

zi z2 2 zi z2

11、复数的乘除法运算: 复数的乘法:ziz2= ( a+bi)( c+di)=( ac—bd)+( bc+ad) i. a,b,c,d R 复数的乘法运算满足交换律、结合律和分配律。

实数集R中正整数指数的运算律,在复数集C中仍然成立.即对z12223c C及m,nCN有: m n m+n m n mn

n n n

z z =z ,亿 ) =z,(z 1z2) =z1 z2 .

z1 a bi ac bd

bc ad

复数的除法: 一 (a+bi) (c+di)= --------------------- =———2- ———2i

a,b,c,d R ,分母头z2 c di c d cd

数化是常规方法

12、共轲复数:若两个复数的实部相等,而虚部是互为相反数时,这两个复数叫互为共轲复 数;特别地,虚部不为 0的两个共轲复数也叫做共轲虚数;

z a bi, z a bi a,b R ,两共轲复数所对应的点或向量关于实轴对称。

2 . 2

2 -1 2 ------------- -

z z a b R, z z

z z , z1 z2 z1 z2,

z1 z2 z1 z1 2 ,

z

z2

13、熟记常用算式: ................................... - i , (1 i) 1 2 2i , (1 i)2 i

c

c

14、复数的代数式运算技巧:

1 i

. 1 i 2

2

i

(1)① (1 i) 2i ② (1 i) 2i ③ 1 i ④1

i

1 3 — — i

(2) “1”的立方根 2 2的性质:

3

.

2 一 ,

2

一 1

— ① 1② ③1 0④

15、实系数一元二次方程的根问题:

(1)当 b2 4ac 0时,方程有两个实根 x1,x2。 (2)当 b2 4ac 0时,方程有两个共腕虚根,其中

X1 X2

*

此时有

Xi X2 Xi X2

_ 且 Xi,2 a

2a X2

注意两种题型:(1) X1 X2 虚系数一元二次方程有实根问题: 韦达定理。

已知X2 X1是实系数一元二次方程

,2

(2) X1

不能用判别式法,

般用两个复数相等求解。但仍然适用

ax2 bx c 0的两个根,求 X2 X1的方法:

(1)当 b 4ac 0时,

1 ------------------- 2 -------------------

vb 4ac

X2 Xi v'(Xi X2)

4XIX2 ------------------ i -------------

a

,2

(2)当 b 4ac 0 时, Xi

X2)2

4X1X2

..4ac b2

a

X2

已知X1,X2是实系数一元二次方程

ax2 bx c 0的两个根,求X2 xi的方法:

(i)当

b2 4ac 0时,

Xi X2 a

b

:

① X1 X2 0,即 £ 0,贝^ X2 xi a

一 c 一

② Xi X2 0,即一0,则 X2 xi a

2

xi X2 \\ (xi X2)

(2)当 b 4ac 0时,

X2 xi

v'b2 4ac

4X1X2 ---------------------

a

2

2 xi 22.i' ll a

二、典例分析: … …(i+i) 2 - 例i . (i)复数:苔一等于() A.i -i B.i+i C.

(i+i) 2 2i

解析:复数^—一=—— i(i i) i

J i i

一 i+ i D. — i 一 i

i ,选 C.

(2)若复数z同时满足z — z =2i , z = iz (i为虚数单位),则z =

解:已知 Z iZ 2i Z \"i i; i i

(3)设a、b、c、de R,则复数(a+bi)( c+di)为实数的充要条件是

A. ad—bc=0 B. ac—bd=0 C. ac+bd=0 D. ad+bc=0 解析:(i) a,b, c R,复数(a bi)(c di) = (ac bd) (ad bc)i 为实数,,ad bc 0 ,

选D; (4)已知——

1 ni,其中m, n是实数,i是虚数单位,则 m ni (

(B) 1

— 2i (C)2+i

(D)2

)

— i

1 i

(A)1+2i 解析:mL i

1 i

1 n

ni m 1 n 1 n i ,由m、n是实数,得

0

,

1 n m

m ni 2 i ,故选择C

(5)设x, y为实数,且—x-

—y-

1 i 1 2i 1 3i

则x y

解析:

x y 1 i 1 2i 5(1 3i) 10

x(1 i) y(1 2i) ^

1 3i

5

1所以个 y 2y且)

2

5

2 2 2 5 2

所以x+ y= 4。

点评:本题考查复数的运算及性质,基础

例2: (1)计算: 2“3

—1996

」 2 1 i

1 2 . 3i

答案:1 i

(2)设复数z满足关系z | z| 2 i ,求z;

解:设z=a+bi (a,b为实数),由已知可得a bi Ja2 b2

由复数相等可得:a

va

b 2,解得

2 i

1 ,所以z 3 4

4 i

a - ,b

b 1

设z=a+bi-x+yi (a,b为实数)复数问题实数化。

(3)若 x C ,解方程 |x| 1 3i x

解:设x=a+bi (a,b e R)代入条件得:为;a2

2,2.

b2

1 a (3 b)i ,由复数相等的定义可得:

aa b 1 a

3 b 0

, a=- 4, b=3, . . x= —4+3i。

2

2

例3: (1)复数z满足| z i | | z i | 1 ,则z对应的点在复平面内表木的图形为( A)

A.直线 B .圆 C .椭圆 D .抛物线

解:令 z=x+yi ( x, y C R),贝U x2+(y+1) 2— [x 2+(y — 1) 2]=1 , . . y=1/4。故选 A。 (2)设复数z满足:|z 3 百i | <3 ,求|z|的最大值与最小值;

解:团的最大值为3 73 ,最小值为 翼;

(3)已知zCC, |z—2|=1且复数z—2对应的点落在直线 y=x上,求z。 解:设 z — 2=a+ai , = |z —2|=1 , a —,

2

, , z 2 — — i 或 z 2 — — i ° 2

2 2 2

2

2 2 . 2 2

z=a+bi再利用条件,但运算

【思维点拨】 从整体出发利用条件,可简化运算,本题也可设 复杂。

(4)设z C,1 |z|也,则复数u 解:

z(1 i),在复平面内对应的图形面积为

«12)2]

2

|u|二| z|?|1+i|= j2|z| ,V2w|u| W2,故面积 S= [22

【思维点拨】复数问题实数化是处理复数问题的常用方法O 例4:已知z=1+i , a, b为实数, (1)若co =z2+3z — 4,求| 3 |; (2)若 z

° az b 1 i ,求 a, b 的值。 z z 1

2

解:(1) co =(1+i) 2+3(1 - i) -4=-1-i , (2)由条件(a b) (a 2)i

| | V2 o

1 i ,(a b) (a 2)i 1

【思维点拨】利用复数的充要条件解题。

例5:设z C,且一^是纯虚数, z 1

求| z i |的最大值。

解:令 z=x+yi (x, y € Ri),贝U —

z—

z 1

—是纯虚数,

(x 1)

y (x 1)2

y2

z 1

0,即(x

14(y

0),由数形结

合可知本题是求圆

/ 1 \\2

y

2

1

5 1 2

(x 3) 4y

(

0)上的点到A(0, -1)

的取大距离。,| z i|max=|PA|= ----------------- 。

练习:

1.已知复数z与(z 2)2 8i均是纯虚数,则z Z 2i 1.1. (a 2i)i bi,其中a、bCR, i是虚数单位,则a2 A. 0 B. 2 C. 5 D . 5

2

3 .设复数①=—! +、3 i,则 1+co=(

) C

1

①)1

b2= ( D )

2

(A) —3

2

©

(B)①2

4 .复数z 工 的共轲复数是(B ) A . 13

2 2

..........................................

… 、一

B. 1 1i

2 2

2

3

C. 1 i

()D

D. 2, 2i

(C )

(C) bc ad 0 ()B

D. 1 i

5 .若复数z满足方程z 2 0,则z

A. 2 2 B. 2.2 C. 2,2i 6 .设a、b、c、d R,若—~bi为实数,则 c d i

(A) bc ad 0 (B) bc ad 0

7 .如果复数(m2 i)(1 mi)是实数,则实数m

(D) bc ad

A. 1 B .

1

1 C . 72

D -

72

i \\ 2005

( ) A

2005

2005

8 .(——)

1 i

A . i B. - i C. 2 D.一2 9 .满足条件 忆i| |3 4i|的复数z在复平面上对应点的轨迹是 A. 一条直线 B.两条直线 C.圆 D.椭圆 10 .若z1 a 2i, z2 3 4i ,且亘为纯虚数,则实数a的值为

()C

z2

11 .已知

m 1~\\

1 ni,其中m, n是实数,

(B) 1-2i (B) — 3

3

i是虚数单位,则m ni

(C)2+i (C) 2

C (D)2- i (D) -2

(A)1+2i (A) 3

12、复数(1 i)3的虚部为

解析:复数1 i =1 3i 3 i

2 2i,所以它的虚部为一

2,选 D.

,£

13、在复平面内,复数 ——对应的点位于 i

(A)第一象限 (B)第二象限 解:型上=1_ i故选D;

_______ _1 i

(C)第三象限 (D)第四象限

i -1

点评:复数的概念和性质是高考对复数部分的一个考点, 察复数的的分类和几何性质。

属于比较基本的题目, 主要考

3 i .................................................. 14、求满足条件:z (z z)i ------------------- (i为虚数单位)的复数z

2 i

................................................. 2

-

[解]原方程化简为z (z z)i 1 i,

2

设 z=x+yi(x、yC R),代入上述方程得

x,y2+2xi=1-i,

1 L

x2+y2 = 1 且 2x=-1,解得 X=——且

+、..3 y=±—

2

2

•••原方程的解是z=-1±—i.

15、已知 Z1

x2 vx2

Z2

2

(x a)i对于任意的xC R均有忆1| >|z 2|成立,试求

实数a的取值范

解:围。|z i | >|z 2| ,

[时,

不等式成立;

当1 2a 0时

1 2a 0 4(1 2a)(1

a2) 0

a 【思维点拨】通过转化将复数问题变为实数问题是常用手段。

1

2

2

_

2

1

1、 —。综上信 a (

1, — ] o

2 2

1 一

2

(x a),.二(1 2a)x (1 a ) 0 ,对 x R成

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