第十三章 13 |
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(1)复数z=a+bi复平面内的点Z(a,b)(a,b∈R).
(2)复数z=a+bi??????????????????????????.
(3)复数z=a+bi的模或绝对值:|z|=????????????????.
4.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)=???????????????????????????????????????????;
平面向量
2.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.1-2iB.-1+2i
C.3+4iD.-3-4i
1.复数的有关概念
(1)复数的概念
形如a+bi(a,b∈R)的数叫作复数,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).
2.复平面
当用直角坐标平面内的点来表示复数时,我们称?????????????????????????????????????为复平面,??????????称为实轴,???????????称为虚轴.
(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√
由题意知x+yi==4-3i,
1.复数的代数形式的运算主要有加、减、乘、除及求低次方根.除法实际上是分母实数化的过程.
1.判定复数是实数,仅注重虚部等于0是不够的,还需考虑它的实部是否有意义.
2.对于复系数(系数不全为实数)的一元二次方程的求解,判别式不再成立.因此解此类方程的解,一般都是将实根代入方程,用复数相等的条件进行求解.
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=??????????????????????????.
【例(1)已知a∈R,复数z1=2+ai,z2=1-2i,若为纯虚数,则复数的虚部为()
A.1B.iC.D.0
(2)若z1=(m2+m+1)+(m2+m-4)i(m∈R),z2=3-2i,则“m=1”是“z1=z2”的()
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分又不必要条件
跟踪训练1(1)(2013·安徽)设i是虚数单位.若复数a-(a∈R)是纯虚数,则a的值为()
A.-3B.-1C.1D.3
(2)(2012·江西)若复数z=1+i(i为虚数单位),是z的共轭复数,则z2+2的虚部为()
A.0B.-1C.1D.-2
解析(1)a-=a-(3+i)=(a-3)-i,
【例计算:(1)=________;
(2)()6+=________.
复数的除法运算,实质上是分母实数化的运算.
(1)==
=-=-3i(i+1)=3-3i.
(2)原式=[]6+
=i6+=-1+i.
(1)复数的加法、减法、乘法运算可以类比多项式运算,除法关键是分子分母同乘以分母的共轭复数,注意要把i的幂写成最简形式.
(2)记住以下结论,可提高运算速度,
①(1±i)2=±2i;②=i;③=-i;④=b-ai;⑤i4n=1,i4n+1=i,i4n+2=-1,i4n+3=-i(n∈N).
跟踪训练2(1)已知复数z=,是z的共轭复数,则z·=________.
(2)+()2014=________.
解析(1)方法一|z|==,z·=|z|2=.
方法二z==-+,
z·==.
跟踪训练3已知z是复数,z+2i、均为实数(i为虚数单位),且复数(z+ai)2在复平面内对应的点在第一象限,求实数a的取值范围.
解设z=x+yi(x、y∈R),
∴z+2i=x+(y+2)i,由题意得y=-2.
∵==(x-2i)(2+i)
=(2x+2)+(x-4)i,
由题意得x=4.∴z=4-2i.
典例:(12分)已知x,y为共轭复数,且(x+y)2-3xyi=4-6i,求x,y.
(1)x,y为共轭复数,可用复数的基本形式表示出来;
(2)利用复数相等,将复数问题转化为实数问题.
解设x=a+bi(a,b∈R),
则y=a-bi,x+y=2a,xy=a2+b2,
代入原式,得(2a)2-3(a2+b2)i=4-6i,
根据复数相等得,
解得或或或.
故所求复数为
或或或.
(1)复数问题要把握一点,即复数问题实数化,这是解决复数问题最基本的思想方法.
(2)本题求解的关键是先把x、y用复数的形式表示出来,再用待定系数法求解.这是常用的数学方法.
(3)本题易错原因为想不到利用待定系数法,或不能将复数问题转化为实数方程求解.
1.若复数z=(x2-1)+(x-1)i为纯虚数,则实数x的值为()
A.-1B.0
C.1D.-1或1
3.若i为虚数单位,图中复平面内点Z表示复数z,则表示复数的点是()
A.EB.FC.GD.H
4.(2013·山东)复数z=(i为虚数单位),则|z|等于()
A.25B.
C.5D.
5.复数的共轭复数是()
A.-iB.i
C.-iD.i
6.(2013·天津)i是虚数单位,复数(3+i)(1-2i)=________.
7.(2012·湖北)若=a+bi(a,b为实数,i为虚数单位),则a+b=________.
8.复数(3+i)m-(2+i)对应的点在第三象限内,则实数m的取值范围是________.
9.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.
10.复数z1=+(10-a2)i,z2=+(2a-5)i,若1+z2是实数,求实数a的值.
1.(2012·课标全国)下面是关于复数z=的四个命题:
p1:|z|=2;p2:z2=2i;
p3:z的共轭复数为1+i;p4:z的虚部为-1.
其中的真命题为()
A.p2,p3B.p1,p2
C.p2,p4D.p3,p4
2.设f(n)=n+n(n∈N+),则集合{f(n)}中元素的个数为()
A.1B.2C.3D.无数个
3.对任意复数z=x+yi(x,y∈R),i为虚数单位,则下列结论正确的是()
A.|z-|=2yB.z2=x2+y2
C.|z-|≥2xD.|z|≤|x|+|y|
4.设复数z满足i(z+1)=-3+2i(i为虚数单位),则z的实部是________.
5.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________.
2.在复数的几何意义中,加法和减法对应向量的三角形法则的方向是应注意的问题,平移往往和加法、减法相结合.
3.实轴上的点都表示实数,除了原点外,虚轴上的点都表示纯虚数.
复数集C和复平面内所有的点所成的集合及平面向量是一一对应关系,即
4.复数运算常用的性质:
(1)①(1±i)2=±2i;②=i,=-i;
(2)设ω=-+i,则①|ω|=1;②1+ω+ω2=0;③=ω2.
(3)in+in+1+in+2+in+3=0(n∈N+).
3.两个虚数不能比较大小.
4.利用复数相等a+bi=c+di列方程时,注意a,b,c,d∈R的前提条件.
5.注意不能把实数集中的所有运算法则和运算性质照搬到复数集中来.例如,若z1,z2∈C,z+z=0,就不能推出z1=z2=0;z2<0在复数范围内有可能成立.
解析由复数z为纯虚数,得,
解析因为=+=-1-3i+(-2-i)=-3-4i.
解析由题图知复数z=3+i,
∴====2-i.
∴表示复数的点为H.
解析z==-4-3i,解析方法一∵===i,
∴的共轭复数为-i.
方法二∵===i.
∴的共轭复数为-i.
解析(3+i)(1-2i)=3-5i-2i2=5-5i.
解析利用复数相等的条件求出a,b的值.
==[(3-b)+(3+b)i]=+i.
∴解得∴a+b=3.
解析z=(3m-2)+(m-1)i,其对应点(3m-2,m-1),在第三象限内,
故3m-2<0且m-1<0,∴m<.
m<
解(z1-2)(1+i)=1-iz1=2-i.
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.
解1+z2=+(a2-10)i++(2a-5)i
=+[(a2-10)+(2a-5)]i
=+(a2+2a-15)i.
∵1+z2是实数,
解析利用复数的有关概念以及复数的运算求解.
∵z==-1-i,
∴|z|==,
∴p1是假命题;
∵z2=(-1-i)2=2i,
∴p2是真命题;
∵=-1+i,∴p3是假命题;
∵z的虚部为-1,∴p4是真命题.
其中的真命题共有2个:p2,p4.
答案C
解析f(n)=n+n=in+(-i)n,
f(1)=0,f(2)=-2,f(3)=0,f(4)=2,f(5)=0,…
∴集合中共有3个元素.
解析∵=x-yi(x,y∈R),|z-|=|x+yi-x+yi|=|2yi|=|2y|,∴A不正确;
对于B,z2=x2-y2+2xyi,故B不正确;
∵|z-|=|2y|≥2x不一定成立,∴C不正确;
对于D,|z|=≤|x|+|y|,故D正确.
解析设z=a+bi(a、b∈R),由i(z+1)=-3+2i,
得-b+(a+1)i=-3+2i,
解析∵M∩N={3},∴3∈M且-1M,
∴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.
6.(2012·上海改编)若1+i是关于x的实系数方程x2+bx+c=0的一个复数根,则b=________,c=________.
解析利用实系数方程的根与系数的关系求解.
∵实系数一元二次方程x2+bx+c=0的一个虚根为1+i,
∴其共轭复数1-i也是方程的根.
由根与系数的关系知,
∴b=-2,c=3.
所以|x+yi|=|4-3i|==5.
思维启迪(1)若z=a+bi(a,b∈R),则b=0时,z∈R;b≠0时,z是虚数;a=0且b≠0时,z是纯虚数.
解析(1)由===+i是纯虚数,得a=1,此时=i,其虚部为1.
思维升华处理有关复数的基本概念问题,关键是找准复数的实部和虚部,从定义出发,把复数问题转化成实数问题来处理.
(2)直接根据复数相等的条件求解.
(2)由,解得m=-2或m=1,
所以“m=1”是“z1=z2”的充分不必要条件.
答案(1)A(2)A
由a∈R,且a-为纯虚数知a=3.
(2)利用复数运算法则求解.
∵z=1+i,
∴=1-i,z2+2=(1+i)2+(1-i)2=2i-2i=0.
(2)原式=+[()2]1007
=i+()1007=i+i1007
=i+i4×251+3=i+i3=0.
【例如图所示,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;
(3)求B点对应的复数.
结合图形和已知点对应的复数,根据加减法的几何意义,即可求解.
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
因为复平面内的点、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.
(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.
∵(z+ai)2=(12+4a-a2)+8(a-2)i,
根据条件,可知,
解得2
∴实数a的取值范围是(2,6).
解得x=-1,故选A.
∴a2+2a-15=0,解得a=-5或a=3.
又(a+5)(a-1)≠0,∴a≠-5且a≠1,故a=3.
(a+c)+(b+d)i
(a-c)+(b-d)i
(ac-bd)+(ad+bc)i
+i
z2+z1
z1+(z2+z3)
【例(1)已知a∈R,复数z1=2+ai,z2=1-2i,若为纯虚数,则复数的虚部为()
A.1B.iC.D.0
(2)若z1=(m2+m+1)+(m2+m-4)i(m∈R),z2=3-2i,则“m=1”是“z1=z2”的()
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分又不必要条件
【例(1)已知a∈R,复数z1=2+ai,z2=1-2i,若为纯虚数,则复数的虚部为()
A.1B.iC.D.0
(2)若z1=(m2+m+1)+(m2+m-4)i(m∈R),z2=3-2i,则“m=1”是“z1=z2”的()
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分又不必要条件
【例(1)已知a∈R,复数z1=2+ai,z2=1-2i,若为纯虚数,则复数的虚部为()
A.1B.iC.D.0
(2)若z1=(m2+m+1)+(m2+m-4)i(m∈R),z2=3-2i,则“m=1”是“z1=z2”的()
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分又不必要条件
跟踪训练1(1)(2013·安徽)设i是虚数单位.若复数a-(a∈R)是纯虚数,则a的值为()
A.-3B.-1C.1D.3
(2)(2012·江西)若复数z=1+i(i为虚数单位),是z的共轭复数,则z2+2的虚部为()
A.0B.-1C.1D.-2
【例计算:(1)=________;
(2)()6+=________.
【例计算:(1)=________;
(2)()6+=________.
【例计算:(1)=________;
(2)()6+=________.
【例计算:(1)=________;
(2)()6+=________.
【例计算:(1)=________;
(2)()6+=________.
(1)==
=-=-3i(i+1)=3-3i.
(2)原式=[]6+
=i6+=-1+i.
跟踪训练2(1)已知复数z=,是z的共轭复数,则z·=________.
(2)+()2014=________.
【例如图所示,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;
(3)求B点对应的复数.
【例如图所示,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;
(3)求B点对应的复数.
【例如图所示,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;
(3)求B点对应的复数.
【例如图所示,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;
(3)求B点对应的复数.
跟踪训练3已知z是复数,z+2i、均为实数(i为虚数单位),且复数(z+ai)2在复平面内对应的点在第一象限,求实数a的取值范围.
典例:(12分)已知x,y为共轭复数,且(x+y)2-3xyi=4-6i,求x,y.
典例:(12分)已知x,y为共轭复数,且(x+y)2-3xyi=4-6i,求x,y.
典例:(12分)已知x,y为共轭复数,且(x+y)2-3xyi=4-6i,求x,y.
典例:(12分)已知x,y为共轭复数,且(x+y)2-3xyi=4-6i,求x,y.
所以|z|==5.
∴a+1=2,∴a=1.
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