2022届高三数学一轮复习(原卷版)5.5 数系的扩充与复数的引入.doc
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1、 1 55 数系的扩充与复数的引入数系的扩充与复数的引入 1虚数单位为 i,规定:i2_,且实数与它进行四则运算时,原有的加法、乘法的_仍然成立 2复数的概念 形如:abi(a,bR)的数叫复数,其中 a 叫做复数的_,b 叫做复数的_ (1)当_时,复数 abi 为实数 (2)当_时,复数 abi 为虚数 (3)当_且_时,复数 abi为纯虚数 3复数相等的充要条件 abicdi(a,b,c,dR) _,特别地,abi0_ 4复数zabi(a, bR)与复平面上的点Z(a,b)、平面向量OZ都可建立_的关系(其中 O是坐标原点) 5在复平面内,实轴上的点都表示_;虚轴上的点除_外都表示_ 6
2、复数的模 向量OZ的模 r 叫做复数 zabi(a,bR)的模,记作_或|abi即| |z |abi r_(r0,rR) 7共轭复数 一般地,当两个复数的实部相等,虚部互为相反数时,这两个复数叫做互为_,复数 z的共轭复数记作_ 8数系的扩充 数 集 扩 充 的 过 程 是 : 自 然 数 集(N)_ 复 数 集(C)数集的每一次扩充, 都使得在原有数集中能实施的运算,在新的数集中仍能进行,并且解决了在原有数集中某种运算不可实施的矛盾 9复数的加、减、乘、除的运算法则 设 z1abi,z2cdi(a,b,c,dR),则 (1)z1z2_ (2)z1z2_ (3)z1z2_ _ (z20) 10
3、复数加、减法的几何意义 以复数 z1,z2分别对应的向量OZ1,OZ2为邻边作平行四边形 OZ1ZZ2, 对角线 OZ 表示的向量OZ就是 _z1 z2对 应 的 向 量 是_ 自查自纠: 11 运算律 2实部 虚部 b0 b0 a0 b0 3ac 且 bd ab0 4一一对应 5实数 原点 纯虚数 6| |z a2b2 7共轭复数 z 8整数集(Z) 有理数集(Q) 实数集(R) 9(1)(a c)(b d)i (2)(acbd)(adbc)i (3)acbdc2d2bcadc2d2i 10复数 z1z2所对应的向量 Z2Z1 (2018 全国卷)(1i)(2i) ( ) A3i B3i C
4、3i D3i 解:(1i)(2i)2i2ii23i故选 D (2017全国卷)3i1i ( ) A12i B12i C2i D2i 解 : 由 复 数 除 法 的 运 算 法 则 有 :3i1i(3i)(1i)22i故选 D (2018北京)在复平面内,复数11i的共轭复数对应的点位于 ( ) A第一象限 B第二象限 2 C第三象限 D第四象限 解:11i1i(1i)(1i)1212i 的共轭复数为1212i,对应的点为12,12,在第四象限故选 D (2018上海)已知复数 z 满足(1i)z17i(i 是虚数单位),则|z|_ 解:z17i1i(17i)(1i)268i234i,|z|(3
5、)2(4)25故填 5 (2017浙江)已知 a,bR,(abi)234i(i 是虚数单位),则 a2b2_,ab_ 解:由题意可得 a2b22abi34i,则a2b23,ab2, 解得a24,b21, 则 a2b25,ab2故填 5;2 类型一类型一 复数的概念复数的概念 下列命题中: 在复数集中,任意两个数都不能比较大小; 若 zmni(m,nC),则当且仅当 m0,n0 时,z 为纯虚数; 若(z1z2)2(z2z3)20,则 z1z2z3; xyi1ixy1; 若实数 a 与 ai 对应, 则实数集与纯虚数集一一对应 其中正确命题的个数是 ( ) A0 B1 C2 D3 解:当两个复数
6、都是实数时,可以比较其大小 若 m0,ni 时,则 z0i21R 当 z11,z20,z3i 时满足条件,而结论不成立 只有当 x,yR 时命题才正确 若 a0,则 0 i0 不是纯虚数故选 A 点 拨: 正确理解复数的概念,不要想当然地认为字母表示的数(特别是 i 的系数)一定是实数, 也不要随意将实数中的一些结论推广到复数中去对 zabi(a,bR),z 为纯虚数a0,b0,z 为实数b0 (1)(2017全国卷)设有下面四个命题: p1:若复数 z 满足1zR,则 zR; p2:若复数 z 满足 z2R,则 zR; p3:若复数 z1,z2满足 z1z2R,则 z12z; p4:若复数
7、zR,则zR 其中的真命题为 ( ) Ap1,p3 Bp1,p4 Cp2,p3 Dp2,p4 解:令 zabi(a,bR),则由1z1abiabia2b2R 得 b0,所以 zR,故 p1正确; 当 zi 时,因为 z2i21R,而 ziR,故 p2不正确; 当 z1z2i 时,满足 z1z21R,但 z12z,知 p3不正确; 对于 p4,因为实数没有虚部,所以它的共轭复数是它本身,也属于实数,故 p4正确故选 B (2)(2017天津)已知 aR,i 为虚数单位,若ai2i为实数,则 a 的值为_ 解:ai2i(ai)(2i)(2i)(2i)(2a1)(a2)i52a15a25i 为实数,
8、则a250,a2故填2 已知 A,B 是锐角三角形的两内角,则复数(sinAcosB)(sinBcosA)i 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 解:因为 A,B 是锐角三角形的两内角, 所以 AB2,且 0A2,0B2 3 所以 02BA2, 由正弦函数的单调性知 sin2B sinA, 即 sinAcosB0同理可得,sinBcosA0故选 A 点 拨: 判断复数对应的点在复平面上的位置,只需判断复数的实部和虚部的正负即可,对题目中条件“A, B 是锐角三角形的内角”的挖掘是解决此题的关键 (2017北京)若复数(1i)(ai)在复平面内对应的点
9、在第二象限,则实数 a 的取值范围是 ( ) A(,1) B(,1) C(1,) D(1,) 解:z(1i)(ai)(a1)(1a)i,因为对应的点在第二象限,所以a10,1a0, 解得 a 1故选 B 关于 x 的方程 x2(2i1)x3mi0有实根,则实数 m 的值是 解:设实根为 x0,则 x20(2i1)x03mi0, 即 x20 x03m(2x01)i0 由复数相等的充要条件得x20 x03m0,2x010 所以 m13(x20 x0)131412112故填112 点 拨: 复数的分类,复数的相等,复数的模,共轭复数的概念都与复数的实部与虚部有关,所以解答与复数概念有关的问题时,需把
10、所给复数化为代数形式,即 abi(a,bR)的形式,再根据题意求解 (2016山东)若复数 z 满足 2zz 32i,其中 i 为虚数单位,则 z ( ) A12i B12i C12i D12i 解:设 zabi(a,bR),则 2zz3abi32i,故 a1,b2,则 z12i故选 B 类类型二型二 复数的运算复数的运算 (1)(2018天津)i 是虚数单位,复数67i12i_ 解 : 由 复 数 的 运 算 法 则 得 :67i12i(67i)(12i)(12i)(12i)205i54i故填 4i (2)i 是虚数单位,计算2i2(1i)221i2 017_ 解 : 因 为2(i1)(1i
11、)22i1 (i 1) , 21i2 01621 008(2i)1 0081, 所以原式(i1)2(1i) 2故填 2 点 拨: 复数的计算除了掌握基本运算法则外,最好熟记一些常见算式运算的结果,这对提高运算的速度和准确度都有很大的帮助如:(1i)22i,(1i)22i,(1i) (1i)2,i4n1,i4n1i,i4n21,i4n3i(nN)等除法的关键是“分母实数化” (1)(2018届成都三诊)若复数 zai1i(i是虚数单位)为纯虚数,则实数 a 的值为( ) A2 B1 C1 D2 解 : 因 为z ai1i(ai)(1i)2a1(a1)i2是纯虚数,所以 a10,即 a1故选 C
12、(2)i 是虚数单位,21i2 0201i1i6 4 _ 解 : 原 式 21i21 0101i1i6 22i1 010i6i1 010i6i42522i421 12故填2 类型三类型三 复数的模与共轭复数复数的模与共轭复数 (1)(2018届南京三模)已知复数 z 的共轭复数是 z若 z(2i)5, 其中 i 为虚数单位, 则z的模为_ 解 : 由z(2 i) 5 , 得z 52i5(2i)(2i)(2i) 2 i ,z 2 i , |z| 22(1)2 5故填 5 (2)(2018浙江)复数21i(i 为虚数单位)的共轭复数是 ( ) A1i B1i C1i D1i 解:因为21i2(1i
13、)21i,所以共轭复数为 1i故选 B 点 拨: 复数的模与共轭复数的运算性质要牢记,z abi,则zabi,|z|z| a2b2,zz|z|2, z1z2|z1|z2|等 (1)把复数 z 的共轭复数记作z,已知(12i)z43i,求 z 及zz 解:设 zabi(a,bR),则zabi,由已知得(12i) (abi)(a2b)(2ab)i43i,由复数相等的定义知a2b4,2ab3, 解得 a2,b1,所以 z2i所以zz2i2i(2i)2(2i)(2i)34i53545i (2)(2018届重庆市质量调研抽测(第三次))在复平面内,复数 z 所对应的点 A 的坐标为(3,4),则|z|z
14、 ( ) A4535i B4535i C3545i D3545i 解:复数 z 所对应的点 A 的坐标为(3,4),则 z 3 4i , |z| 916 5 ,|z|z534i5(34i)(34i)(34i)34i53545i故选 C 1处理与复数概念有关的问题,首先找准复数的实部与虚部,若复数为非标准的代数形式,应通过代数运算将其化为标准的代数形式,然后根据定义解题,复数问题实数化是解决复数问题最基本的思想方法 2复数概念中应注意的几点 (1)对于复数 mni, 如果 m, nC(或没有明确界定 m,nR),则不可想当然地判定 m,nR (2)易误认为 y 轴上的点与纯虚数一一对应(注意原点
15、除外) (3)对于 abi(a,bR)为纯虚数的充要条件,只注意了 a0 而漏掉了 b0 3复数的几何意义 (1) (其中a, bR) (2)|z|表示复数 z 对应的点与原点的距离 (3)|z1z2|表示两点的距离,即表示复数 z1与 z2对应的点的距离 4复数代数形式的加减乘除运算的法则是进行复数运算的理论依据,加减运算类似于多项式的合并同类项,乘法法则类似于多项式乘法法则,除法运算则先将除式写成分式的形式,再将分母实数化 5复数的代数运算多用于次数较低的运算,但应用 i、 的性质可简化运算注意下面结论的灵活运用:(1 i)22i;1i1ii,1i1ii; 210,31,其中 1232i;
16、 5 inin1in2in30(nN)等 6在进行复数的运算时,不能把实数集的运算法则和性质照搬到复数集中来,如下面的结论,当 zC 时,不是总成立的:(zm)nzmn(m,n 为分数);若 zmzn,则 mn(z1);若 z21z220,则 z1z20 1(2018全国卷)12i12i ( ) A4535i B4535i C3545i D3545i 解:12i12i(12i)2534i53545i故选 D 2(2018全国卷) 设 z1i1i2i,则|z| ( ) A0 B12 C1 D 2 解:因为 z1i1i2i(1i)2(1i)(1i) 2i2i22ii,所以|z|1故选 C 3(20
17、17山东)已知 aR,i 是虚数单位,若za 3i,zz4,则 a 的值为 ( ) A 1 或1 B 7或 7 C 3 D 3 解:由 za 3i,zz4 得 a234,所以 a 1故选 A 4设 a,bR,i 是虚数单位,则“ab0”是“复数 abi为纯虚数”的 ( ) A充分不必要条件 B必要不充分条件 C充分必要条件 D既不充分也不必要条件 解: ab0a0 或 b0复数 abi为纯虚数或实数,充分性不成立;反之,若 abi为纯虚数,则必有 a0 且 b0,所以 ab0故选 B 5(2016全国卷)已知 z(m3)(m1)i在复平面内对应的点在第四象限, 则实数 m 的取值范围是 ( )
18、 A(3,1) B(1,3) C(1,) D(,3) 解:复数 z 在复平面内对应的点在第四象限应满足m30,m10, 解得3m1故选 A 6设 z1,z2是复数,则下列命题中的假命题是 ( ) A若|z1z2|0,则z1z2 B若 z1z2,则z1z2 C若|z1|z2|,则 z1z1z2z2 D若|z1|z2|,则 z21z22 解:对于选项 A,若|z1z2|0,则 z1z2,故z1z2,正确;对于选项 B,若 z1z2,则z1z2z2,正确;对于选项 C,z1z1|z1|2,z2z2|z2|2,若|z1|z2|,则 z1z1z2z2,正确;对于选项 D,如令 z11i,z21i,满足|
19、z1|z2|,而 z212i,z222i,故不正确故选 D 7(2017江苏)已知复数 z(1i)(12i),其中 i 是虚数单位,则 z 的模是_ 解:|z|(1i)(12i)|1i|12i| 2 5 10故填 10 8已知复数 zxyi(i 是虚数单位, x, yR),且|z2| 3,则yx的最大值为_ 解:因为|z2|(x2)2y2 3, 所以(x2)2y23 由图可知yxmax31 3故填 3 9设存在复数 z 同时满足下列条件: (1)复数 z 在复平面内对应的点位于第二象限; (2)zz2iz8ai(aR) 试求 a 的取值范围 解: 设 zxyi(x, yR), 由(1)得 x0
20、, y0, 由(2)得(xyi)(xyi)2i(xyi)8ai, 即 x2y22y2xi8ai 由复数相等的定义得x2y22y8, 2xa, 由得 x2(y1)29,因为 x0, 所以3x0,所以6a0 10设复数 zlg(m22m2)(m23m2)i(i 6 是虚数单位),试求实数 m 取何值时: (1)z 是纯虚数; (2)z 是实数; (3)z 对应的点位于复平面的第二象限 解:(1)由题意可得lg(m22m2)0,m23m20, 解得 m3 (2)由题意可得m23m20,m22m20, 解得 m1或 m2 (3) 由 题 意 可 得lg(m22m2)0,m23m20, 即m22m20,
21、m22m21,m23m20, 解得1m1 3或 1 3m3 11(2018成都诊断)已知关于 t 的方程 t2(2i)t2xy(xy)i0(x,yR) (1)当方程有实根时,求点(x,y)的轨迹方程; (2)求方程的实根的取值范围 解:(1)设实根为 m,则 m2(2i)m2xy(xy)i0, 即(m22m2xy)(mxy)i0 根 据 复 数 相 等 的 充 要 条 件 得m22m2xy0,mxy0, 由得 myx,代入得 (yx)22(yx)2xy0, 即(x1)2(y1)22 故点(x,y)的轨迹方程为(x1)2(y1)22 (2)由(1)知点(x,y)的轨迹是一个圆,圆心为(1,1),
22、半径 r 2 设方程的实根为 m, 则直线 mxy0 与圆(x1)2(y1)22 有公共点, 所以|1(1)m|2 2,即|m2|2,即 4m0 故方程的实根的取值范围是4,0 对任意复数 1,2,定义 1*212,其中2是 2的共轭复数,对任意复数 z1,z2,z3有如下四个命题: (z1z2)*z3(z1*z3)(z2*z3); z1*(z2z3)(z1*z2)(z1*z3); (z1*z2)*z3z1*(z2*z3); z1*z2z2*z1; 则真命题的个数是 ( ) A1 B2 C3 D4 解:由于 1*212,对于,(z1z2)*z3(z1z2)z3z1z3z2z3(z1*z3)(z
23、2*z3),显然成立; 对于,z1*(z2z3)z1(32zz )z1(z2z3)z1z2z1z3(z1*z2)(z1*z3),显然成立; 对于,(z1*z2)*z3(z1z2)z3z1z2z3,而z1*(z2*z3)z1*(z2z3)z1z2z3,显然不成立; 对于,由于 z1*z2z1z2,而 z2*z1z2z1,显然不成立故选 B 7 55 数系的扩充与复数的引入数系的扩充与复数的引入 1虚数单位为 i,规定:i2_,且实数与它进行四则运算时,原有的加法、乘法的_仍然成立 2复数的概念 形如:abi(a,bR)的数叫复数,其中 a 叫做复数的_,b 叫做复数的_ (1)当_时,复数 ab
24、i 为实数 (2)当_时,复数 abi 为虚数 (3)当_且_时,复数 abi为纯虚数 3复数相等的充要条件 abicdi(a,b,c,dR) _,特别地,abi0_ 4复数zabi(a, bR)与复平面上的点Z(a,b)、平面向量OZ都可建立_的关系(其中 O是坐标原点) 5在复平面内,实轴上的点都表示_;虚轴上的点除_外都表示_ 6复数的模 向量OZ的模 r 叫做复数 zabi(a,bR)的模,记作_或|abi即| |z |abi r_(r0,rR) 7共轭复数 一般地,当两个复数的实部相等,虚部互为相反数时,这两个复数叫做互为_,复数 z的共轭复数记作_ 8数系的扩充 数 集 扩 充 的
25、 过 程 是 : 自 然 数 集(N)_ 复 数 集(C)数集的每一次扩充, 都使得在原有数集中能实施的运算,在新的数集中仍能进行,并且解决了在原有数集中某种运算不可实施的矛盾 9复数的加、减、乘、除的运算法则 设 z1abi,z2cdi(a,b,c,dR),则 (1)z1z2_ (2)z1z2_ (3)z1z2_ _ (z20) 10复数加、减法的几何意义 以复数 z1,z2分别对应的向量OZ1,OZ2为邻边作平行四边形 OZ1ZZ2, 对角线 OZ 表示的向量OZ就是 _z1 z2对 应 的 向 量 是_ 自查自纠: 11 运算律 2实部 虚部 b0 b0 a0 b0 3ac 且 bd a
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