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2019-2020年高三數學一輪復習講義 數系的擴充與復數的引入教案 新人教A版
自主梳理
1.數系的擴充
數系擴充的脈絡是:________→________→________,用集合符號表示為________?________?________,實際上前者是后者的真子集.
自然數系 有理數系 實數系 N Q R
2.復數的有關概念
(1) 復數的概念
形如a+bi (a,b∈R)的數叫復數,其中a,b分別是它的________和________.
實部 虛部
復數a+bi
(2)復數相等:a+bi=c+di?____________(a,b,c,d∈R).
a=c,b=d
(3)共軛復數:a+bi與c+di共軛?____________(a,b,c,d∈R).為z的共軛復數。
a=c,b=-d
3.復數的幾何意義
(1) 建立直角坐標系來表示復數的平面,叫做復平面.______叫做實軸,______叫做虛軸.實軸上的點表示________;,虛軸上的點(除原點外)都表示________;各象限內的點都表示____________.
x軸 y軸 實數 純虛數 非純虛數
(2)復數z=a+bi復平面內的點Z(a,b)(a,b∈R)._____平面
向量________
(3)復數的模
向量的模r叫做復數z=a+bi的模,記作______或________,即|z|=|a+bi|=____________.
|z| |a+bi|
4.復數的運算
(1)復數的加、減、乘、除運算法則
設z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R),則
①加法:z1+z2=(a+bi)+(c+di)=______________;
②減法:z1-z2=(a+bi)-(c+di)=________________;
③乘法:z1z2=(a+bi)(c+di)=________________;
④除法:==
=________________________(c+di≠0).
① (a+c)+(b+d)i?、?a-c)+(b-d)i?、?ac-bd)+(ad+bc)i?、?
(2)復數加法的運算定律
復數的加法滿足交換律、結合律,即對任何z1、z2、z3∈C,有z1+z2=________,
(z1+z2)+z3=______________________.
z2+z1 z1+(z2+z3)
5.進行復數運算時,熟記以下結果有助于簡化運算過程
(1) (abi)2=a22abi-b2=a2-b22abi,(a+bi)(a-bi)=a2+b2
(2) i4n=1,i4n+1=i,i4n+2=-1,i4n+3=-i,in+in+1+in+2+in+3=0 (n∈N)
(3) (1+i)2=2i,(1-i)2=-2i,=i,=-i
復數的加減運算類似于實數中的多項式的加減運算(合并同類項),復數的乘除運算是復數運算的難點,在乘法運算中要注意i的冪的性質,區(qū)分(a+bi)2=a2+2abi-b2與(a+b)2=a2+2ab+b2;在除法運算中,關鍵是“分母實數化”(分子、分母同乘以分母的共軛復數),此時要注意區(qū)分(a+bi)(a-bi)=a2+b2與(a+b)(a-b)=a2-b2
失誤與防范
兩個虛數不能比較大?。?z2<0在復數范圍內有可能成立,例如:當z=3i時z2=-9<0.
自我檢測
1.復數等于( )
A.--i B.-+i C.-i D.+i
C [=====-i.]
2.復數z=1+i,為z的共軛復數,則z-z-1等于( )
A.-2i B.-i C.i D.2i
B [∵z=1+i,∴=1-i,∴z=|z|2=2,
∴z-z-1=2-(1+i)-1=-i.]
3.設復數z滿足i(z+1)=-3+2i(i為虛數單位),則z的實部是________.
解析 設z=a+bi(a、b∈R),由i(z+1)=-3+2i,
得-b+(a+1)i=-3+2i,∴a+1=2,∴a=1.
4.在復平面內,復數z滿足=2-i(i為虛數單位),則復數z對應的點的坐標為________. (-,-),
5.已知復數z滿足=1-2i,則復數z=__.-+ i __________.
題型一 復數的分類
例1 已知m∈R,復數z=+(m2+2m-3)i,當m為何值時,(1)z∈R;(2)z是純虛數;(3)z對應的點位于復平面第二象限;(4)z對應的點在直線x+y+3=0上.
11.解 (1)當z為實數時,則有m2+2m-3=0且m-1≠0
得m=-3,故當m=-3時,z∈R.
(2)當z為純虛數時,則有解得m=0,或m=2.
∴當m=0或m=2時,z為純虛數.
(3)當z對應的點位于復平面第二象限時,則有,
解得m<-3或1
,
其中當c=9時,=(6,8)=-2,三點共線,故c≠9.
c>且c≠9
(3)已知復數z=x+yi,且|z-2|=,則的最大值為________.
妙解] 由|z-2|=可得,|z-2|2=(x-2)2+y2=3.設=k,即得直線方程為kx-y=0,∴圓(x-2)2+y2=3的圓心(2,0)到直線kx-y=0的距離d=≤.解得k∈[-,],即得的最大值為.
題型四 用待定系數法解決復數問題
例4(1)已知x,y為共軛復數,且(x+y)2-3xyi=4-6i,求x,y.
(2)已知關于x的方程x2+(m+2i)x+2+2i=0(m∈R)有實數根,求m.
解 設x=a+bi (a,b∈R),則y=a-bi,x+y=2a,xy=a2+b2,
代入原式,得(2a)2-3(a2+b2)i=4-6i,
根據復數相等得,
解得或或或.
故所求復數為
或或或.
點評 復數問題的實數化是解決復數問題的最基本也是最重要的方法,其依據是復數相等的充要條件.利用復數相等a+bi=c+di列方程時,注意a,b,c,d∈R的前提條件.應用復數的實數化策略可解決求復系數方程的實數解、求復平面上動點的軌跡等問題。對于復系數(系數不全為實數)的一元二次方程的求解,判別式不再成立.因此解此類方程的解,一般都是將實根代入方程,用復數相等的條件進行求解.
變式訓練4 (1)若z=cos θ+isin θ,則使z2=-1的θ值可能是 ( )
A. B. C. D.
解析:z2=cos2θ-sin2θ+isin 2θ=cos 2θ+isin 2θ,
當θ=時,z2=cos π+isin π=-1.
(2)已知|z|-z=1-2i,求復數z.
解 設z=a+bi (a、b∈R),則-(a+bi)=1-2i.
由兩復數相等的充要條件得
解得所以所求復數為z=+2i.
一、選擇題
1.若復數z=,則復數等于( )
A.-i B.i C.-i D.i
2.若復數(a∈R,i為虛數單位)是純虛數,則實數a的值為 ( )
A.2 B.4 C.-6 D.6
3.對任意復數z=x+yi(x,y∈R),i為虛數單位,則下列結論正確的是( )
A.|z-|=2y B.z2=x2+y2
C.|z-|≥2x D.|z|≤|x|+|y|
4.復數z1=a+2i,z2=-2+i,如果|z1|<|z2|,則實數a的取值范圍是 ( )
A.-11 C.a>0 D.a<-1或a>1
5.若θ∈(,),則復數(cos θ+sin θ)+(sin θ-cos θ)i在復平面內所對應的點在( )
A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限
B [由三角函數線知識得當θ∈(,)時,
sin θ+cos θ<0,sin θ-cos θ>0,故選B.]
6.下面四個命題:
①0比-i大;
②兩個復數互為共軛復數,當且僅當其和為實數;
③x+yi=1+i的充要條件為x=y=1;
④如果讓實數a與ai對應,那么實數集與純虛數集一一對應.
其中正確命題的個數是( )
A.0 B.1 C.2 D.3
A [(1)中實數與虛數不能比較大??;
(2)兩個復數互為共軛復數時其和為實數,但兩個復數的和為實數時這兩個復數不一定是共軛復數;
(3)x+yi=1+i的充要條件為x=y=1是錯誤的,因為沒有標明x,y是否是實數;
(4)當a=0時,沒有純虛數和它對應.]
7.在復平面內,向量對應的復數是2+i,向量對應的復數是-1-3i,則向量對應的復數為 ( )
A.1-2i B.-1+2i C.3+4i D.-3-4i
二、填空題
8.已知復數z與(z+2)2-8i均是純虛數,則z=_____-2i _______
9.若復數z1=a+2i,z2=1+bi,a,b∈R,且z1+z2與z1z2均為純虛數,則=
___________.-+ i
10.已知復數z1=m+2i,z2=3-4i,若為實數,則實數m=________.
解析 ==
=是實數,∴6+4m=0,故m=-.
11.設復數z滿足z(2-3i)=6+4i(i為虛數單位),則z的模為_2_______.
12.已知z1=2+i,z2=1-3i,則復數的虛部為______.
解析?。剑剑剑璱,
故虛部為-1.
13.已知復數z1=-1+2i,z2=1-i,z3=3-2i,它們所對應的點分別為A,B,C.若=x+y,則x+y的值是__5______.
14.復數z=x+yi (x,y∈R)滿足|z-1|=x,則復數z對應的點Z(x,y)的軌跡方程為__________.
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.
三、解答題
15.已知復數z1滿足(z1-2)(1+i)=1-i(i為虛數單位),復數z2的虛部為2,且z1z2是實數,求z2.
解 (z1-2)(1+i)=1-i?z1=2-i.(4分)
設z2=a+2i,a∈R,
則z1z2=(2-i)(a+2i)=(2a+2)+(4-a)i.
∵z1z2∈R,∴a=4.∴z2=4+2i.(12分)
16.已知z是復數,z+2i、均為實數(i為虛數單位),且復數(z+ai)2在復平面上對應的點在第一象限,求實數a的取值范圍.
解 設z=x+yi (x、y∈R),
∴z+2i=x+(y+2)i,由題意得y=-2.
∵==(x-2i)(2+i)=(2x+2)+(x-4)i.
由題意得x=4,∴z=4-2i.
∴(z+ai)2=(12+4a-a2)+8(a-2)i,
由于(z+ai)2在復平面上對應的點在第一象限,
∴,解得2
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