2017-2018學(xué)年高中數(shù)學(xué) 第三章 數(shù)系的擴(kuò)充與復(fù)數(shù)的引入章末小結(jié)與測(cè)評(píng)創(chuàng)新應(yīng)用學(xué)案 新人教A版選修1-2
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1、 第三章 數(shù)系的擴(kuò)充與復(fù)數(shù)的引入 復(fù)數(shù)的概念是掌握復(fù)數(shù)并解答復(fù)數(shù)有關(guān)問題的基礎(chǔ),其中有虛數(shù)單位i,復(fù)數(shù)的代數(shù)形式,實(shí)部與虛部、虛數(shù)、純虛數(shù)、復(fù)數(shù)相等、共軛復(fù)數(shù)等.有關(guān)復(fù)數(shù)題目的解答是有別于實(shí)數(shù)問題的,應(yīng)根據(jù)有關(guān)概念求解. [典例1] (1)復(fù)數(shù)+的虛部是( ) A.i B. C.-i D.- (2)若復(fù)數(shù)(a2-3a+2)+(a-1)i是純虛數(shù),則實(shí)數(shù)a的值為( ) A.1 B.2 C.1或2 D.-1 解析:(1)選B?。剑剑剑玦,故虛部為. (2)選B 由純虛數(shù)的定義,可得 解得a=2. [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 1.設(shè)z1=a+2i,
2、z2=3-4i,且為純虛數(shù),則實(shí)數(shù)a的值為________.
解析:設(shè)=bi(b∈R且b≠0),所以z1=bi·z2,即a+2i=bi(3-4i)=4b+3bi.所以所以a=.
答案:
2.設(shè)復(fù)數(shù)z=lg(m2-2m-2)+(m2+3m+2)i,試求實(shí)數(shù)m的取值,使(1)z是純虛數(shù);(2)z是實(shí)數(shù);(3)z在復(fù)平面上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)在復(fù)平面的第二象限.
解:(1)由得m=3.
∴當(dāng)m=3時(shí),z是純虛數(shù).
(2)由得m=-1或m=-2.
∴當(dāng)m=-1或m=-2時(shí),z是實(shí)數(shù).
(3)由得
-1 3、面的第二象限.
1.復(fù)數(shù)加、減、乘、除運(yùn)算的實(shí)質(zhì)是實(shí)數(shù)的加減乘除,加減法是對(duì)應(yīng)實(shí)、虛部相加減;乘法類比多項(xiàng)式乘法;除法類比分式的分子分母有理化,注意i2=-1.
2.復(fù)數(shù)四則運(yùn)算法則是進(jìn)行復(fù)數(shù)運(yùn)算的基礎(chǔ),同時(shí)應(yīng)熟練掌握i冪的周期性變化,即i4n+1=i,i4n+2=-1,i4n+3=-i,i4n=1,復(fù)數(shù)的四則運(yùn)算常與復(fù)數(shù)的概念、復(fù)數(shù)的幾何意義等結(jié)合在一起考查.
另外計(jì)算要注意下面結(jié)論的應(yīng)用:
(1)(a±b)2=a2±2ab+b2,
(2)(a+b)(a-b)=a2-b2,
(3)(1±i)2=±2i,
(4)=-i,
(5)=i,=-i,
(6)a+bi=i(b-ai 4、).
[典例2] 復(fù)數(shù)等于( )
A.+i B.-i
C.-+i D.--i
解析:選D =-=
=--i.
[典例3] 已知復(fù)數(shù)z1=,z2=a-3i(a∈R).
(1)若a=2,求z1·;
(2)若z=是純虛數(shù),求a的值.
解:由于z1=====1-3i.
(1)當(dāng)a=2時(shí),z2=2-3i,
∴z1·2=(1-3i)·(2+3i)=2+3i-6i+9=11-3i.
(2)若z====為純虛數(shù),則應(yīng)滿足
解得a=-9.即a的值為-9.
[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]
3.設(shè)復(fù)數(shù)z滿足(1-i)z=2i,則z=( )
A.-1+i B.-1-i 5、
C.1+i D.1-i
解析:選A z==-1+i,故選A.
4.設(shè)a,b∈R,a+bi=(i為虛數(shù)單位),則a+b的值為________.
解析:∵a+bi=,∴a+bi==5+3i.根據(jù)復(fù)數(shù)相等的充要條件可得a=5,b=3,
故a+b=8.
答案:8
5.計(jì)算:
(1)(1-i)(1+i);
(2);(3)(2-i)2.
解:(1)法一:(1-i)(1+i)
=(1+i)
=(1+i)
=+i+i+i2
=-1+i.
法二:原式=(1-i)(1+i)
=(1-i2)
=2=-1+i.
(2)=
==
==i.
(3)(2-i)2=( 6、2-i)(2-i)
=4-4i+i2=3-4i.
復(fù)數(shù)z=a+bi(a,b∈R)和復(fù)平面上的點(diǎn)Z(a,b)一一對(duì)應(yīng),和向量OZ―→一一對(duì)應(yīng),正確求出復(fù)數(shù)的實(shí)部和虛部是解決此類題目的關(guān)鍵.
[典例4] 若i為虛數(shù)單位,如圖中復(fù)平面內(nèi)點(diǎn)Z表示復(fù)數(shù)z,則表示復(fù)數(shù)的點(diǎn)是( )
A.E B.F C.G D.H
解析:選D 由題圖可得z=3+i,所以====2-i,則其在復(fù)平面上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為H(2,-1).
[典例5] 已知z是復(fù)數(shù),z+2i,均為實(shí)數(shù)(i為虛數(shù)單位),且復(fù)數(shù)(z+ai)2在復(fù)平面上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)在第一象限,求實(shí)數(shù)a的取值范圍.
解:設(shè)z=x+yi(x,y∈R),
7、則z+2i=x+(y+2)i,
==(x+yi)(2+i)
=(2x-y)+(2y+x)i.
由題意知
∴∴z=4-2i.
∵(z+ai)2=[4+(a-2)i]2
=(12+4a-a2)+8(a-2)i,
由已知得
∴2
8、A、B在復(fù)平面上對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)分別為1+2i,-2+6i,OA∥BC.求頂點(diǎn)C所對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)z.
解:設(shè)z=x+yi,x,y∈R,如圖,A(1,2),B(-2,6),C(x,y).
∵OA∥BC,|OC|=|BA|,
∴kOA=kBC,|zC|=|zB-zA|,
即
解得或
∵|OA|≠|(zhì)BC|,∴x=-3,y=4(舍去),故z=-5.
復(fù)數(shù)z=a+bi(a,b∈R)對(duì)應(yīng)復(fù)平面上的點(diǎn)Z,則復(fù)數(shù)的模|z|=|OZ―→|=,即Z(a,b)到原點(diǎn)的距離.
[典例6] 已知復(fù)數(shù)z滿足|z+2-2i|=1,求|z-3-2i|的最小值.
解:法一:設(shè)z=x+yi(x,y∈R),
9、則|x+yi+2-2i|=1,
即|(x+2)+(y-2)i|=1.
∴(x+2)2+(y-2)2=1.
∴|z-3-2i|=
==,
由(y-2)2=1-(x+2)2≥0,得x2+4x+3≤0.
∴-3≤x≤-1,∴16≤-10x+6≤36.
∴4≤≤6.
∴當(dāng)x=-1時(shí),|z-3-2i|取最小值4.
法二:由復(fù)數(shù)及其模的幾何意義知:
滿足|z+2-2i|=1,
即|z-(-2+2i)|=1的復(fù)數(shù)z所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)是以C(-2,2)為圓心,半徑r=1的圓,而|z-3-2i|=|z-(3+2i)|的幾何意義是:復(fù)數(shù)z對(duì)應(yīng)的點(diǎn)與點(diǎn)A(3,2)的距離.
由圓的知識(shí)可知|z-3-2 10、i|的最小值為|AC|-r.
又|AC|==5,
所以|z-3-2i|的最小值為5-1=4.
[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]
8.在復(fù)平面內(nèi),點(diǎn)P,Q分別對(duì)應(yīng)復(fù)數(shù)z1,z2,且z2=2z1+3-4i,|z1|=1,則點(diǎn)Q的軌跡是( )
A.線段 B.圓
C.橢圓 D.雙曲線
解析:選B ∵z2=2z1+3-4i,∴2z1=z2-(3-4i).
∵|z1|=1,∴|2z1|=2,
∴|z2-(3-4i)|=2,由模的幾何意義可知點(diǎn)Q的軌跡是以(3,-4)為圓心,2為半徑的圓.
9.已知復(fù)數(shù)z,且|z|=2,求|z-i|的最大值,以及取得最大值時(shí)的z.
解:法一:設(shè)z 11、=x+yi(x,y∈R),
∵|z|=2,∴x2+y2=4,
|z-i|=|x+yi-i|=|x+(y-1)i|=
==.
∵y2=4-x2≤4,∴-2≤y≤2.
故當(dāng)y=-2時(shí),5-2y取最大值9,
從而取最大值3,此時(shí)x=0,
即|z-i|取最大值3時(shí),z=-2i.
法二:方程|z|=2表示以原點(diǎn)為圓心,以2為半徑的圓,而|z-i|表示圓上的點(diǎn)到點(diǎn)A(0,1)的距離.
如圖,連接AO并延長(zhǎng)與圓交于點(diǎn)B(0,-2),顯然根據(jù)平面幾何的知識(shí)可知,圓上的點(diǎn)B到點(diǎn)A的距離最大,最大值為3,
即當(dāng)z=-2i時(shí),|z-i|取最大值3.
(時(shí)間:120分鐘 滿分:150分 12、)
一、選擇題(本大題共12小題,每小題5分,共60分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的)
1.已知=1+i(i為虛數(shù)單位),則復(fù)數(shù)z=( )
A.1+i B.1-i
C.-1+i D.-1-i
解析:選D 由=1+i,得z====-1-i,故選D.
2.復(fù)數(shù)z=i(i+1)(i為虛數(shù)單位)的共軛復(fù)數(shù)是( )
A.-1-i B.-1+i
C.1-i D.1+i
解析:選A ∵z=i(i+1)=-1+i,∴=-1-i.
3.設(shè)z1=3-4i,z2=-2+3i,則z1-z2在復(fù)平面內(nèi)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位于( )
A 13、.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
解析:選D 由已知,得z1-z2=3-4i-(-2+3i)=5-7i,則z1-z2在復(fù)平面內(nèi)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為(5,-7).
4.設(shè)a是實(shí)數(shù),且+是實(shí)數(shù),則a等于( )
A. B.1 C. D.2
解析:選B?。剑剑玦,
由題意可知=0,即a=1.
5.a(chǎn)為正實(shí)數(shù),i為虛數(shù)單位,=2,則a=( )
A.2 B. C. D.1
解析:選B 由已知=2得=|(a+i)·(-i)|=|-ai+1|=2,所以 =2,∵a>0,∴a=.
6.復(fù)數(shù)2=a+bi(a,b∈R,i是虛數(shù)單位),則a2 14、-b2的值為( )
A.-1 B.0 C.1 D.2
解析:選A 2==-i=a+bi,所以a=0,b=-1,所以a2-b2=0-1=-1.
7.已知f(n)=in-i-n(i2=-1,n∈N),集合{f(n)|n∈N}的元素個(gè)數(shù)是( )
A.2 B.3 C.4 D.無數(shù)個(gè)
解析:選B f(0)=i0-i0=0,f(1)=i-i-1=i-=2i,
f(2)=i2-i-2=0,f(3)=i3-i-3=-2i,
由in的周期性知{f(n)|n∈N}={0,-2i,2i}.
8.復(fù)數(shù)z1=2,z2=2-i3分別對(duì)應(yīng)復(fù)平面內(nèi)的點(diǎn)P,Q,則向量對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)是( )
15、
A. B.-3-i
C.1+i D.3+i
解析:選D ∵z1=(-i)2=-1,z2=2+i,
∴對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)是z2-z1=2+i-(-1)=3+i.
9.z1=(m2+m+1)+(m2+m-4)i,m∈R,z2=3-2i,則“m=1”是“z1=z2”的( )
A.充分不必要條件
B.必要不充分條件
C.充要條件
D.既不充分也不必要條件
解析:選A m=1時(shí),z1=3-2i=z2,故“m=1”是“z1=z2”的充分條件.
由z1=z2,得m2+m+1=3,且m2+m-4=-2,解得m=-2或m=1,故“m=1”不是“z1=z2”的必要條件.
10.已 16、知方程x2+(4+i)x+4+ai=0(a∈R)有實(shí)根b,且z=a+bi,則復(fù)數(shù)z等于( )
A.2-2i B.2+2i
C.-2+2i D.-2-2i
解析:選A ∵b2+(4+i)b+4+ai=0,
∴b2+4b+4+(a+b)i=0,
∴z=2-2i.
11.定義運(yùn)算=ad-bc,則符合條件=4+2i的復(fù)數(shù)z為( )
A.3-i B.1+3i C.3+i D.1-3i
解析:選A 由定義知=zi+z,
得zi+z=4+2i,即z==3-i.
12.若1+i是關(guān)于x的實(shí)系數(shù)方程x2+bx+c=0的一個(gè)復(fù)數(shù)根,則( )
A.b=2,c=3 17、 B.b=-2,c=3
C.b=-2,c=-1 D.b=2,c=-1
解析:選B 由題意可得(1+i)2+b(1+i)+c=0?-1+b+c+(2+b)i=0,
二、填空題(本大題共4小題,每小題5分,共20分,把答案填在題中橫線上)
13.已知a,b∈R,i是虛數(shù)單位.若(a+i)·(1+i)=bi,則a+bi=________.
解析:由(a+i)(1+i)=a-1+(a+1)i=bi,得解方程組,得a=1,b=2,則a+bi=1+2i.
答案:1+2i
14.已知復(fù)數(shù)z1=3-i,z2是復(fù)數(shù)-1+2i的共軛復(fù)數(shù),則復(fù)數(shù)-的虛部等于________.
18、
解析:-=-=-=,其虛部為.
答案:
15.若關(guān)于x的方程x2+(2-i)x+(2m-4)i=0有實(shí)數(shù)根,則純虛數(shù)m=________.
解析:設(shè)m=bi(b∈R,且b≠0),方程的實(shí)根為x0,則x+(2-i)x0+(2bi-4)i=0,
即(x+2x0-2b)-(x0+4)i=0,
解得x0=-4,b=4.故m=4i.
答案:4i
16.已知復(fù)數(shù)z=a+bi(a,b∈R)且+=,則復(fù)數(shù)z在復(fù)平面對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位于第________象限.
解析:∵a,b∈R且+=,
即+=,
∴5a+5ai+2b+4bi=15-5i,
∴z=7-10i.∴z對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位于第四象限.
19、
答案:四
三、解答題(本大題共6小題,共70分,解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、證明過程或演算步驟)
17.(本小題10分)實(shí)數(shù)k為何值時(shí),復(fù)數(shù)z=(k2-3k-4)+(k2-5k-6)i是:
(1)實(shí)數(shù);(2)虛數(shù);(3)純虛數(shù);(4)0.
解:(1)當(dāng)k2-5k-6=0,即k=6,或k=-1時(shí),z是實(shí)數(shù).
(2)當(dāng)k2-5k-6≠0,即k≠6,且k≠-1時(shí),z是虛數(shù).
18.(本小題12分)已知復(fù)數(shù)z滿足|z|=1+3i-z,求的值.
解:設(shè)z=a+bi(a,b∈R),
∵|z|=1+3i-z,∴-1-3i+a+bi=0,
∴z=-4+3i,
∴===3+4i.
20、
19.(本小題12分)已知復(fù)數(shù)z1=2-3i,z2=.求:
(1)z1·z2;(2).
解:z2===1-3i.
(1)z1·z2=(2-3i)(1-3i)=-7-9i.
(2)==+i.
20.(本小題12分)已知z=1+i,a,b為實(shí)數(shù).
(1)若ω=z2+3-4,求|ω|;
(2)若=1-i,求a,b的值.
解:(1)因?yàn)棣兀絲2+3-4=(1+i)2+3(1-i)-4=-1-i,所以|ω|==.
(2)由條件=1-i,得=1-i,即=1-i.所以(a+b)+(a+2)i=1+i,所以解得
21.(本小題12分)已知復(fù)數(shù)z1滿足(1+i)z1=-1+5i,z2=a- 21、2-i,其中i為虛數(shù)單位,a∈R,若|z1-2|<|z1|,求a的取值范圍.
解:∵z1==2+3i,z2=a-2-i,2=a-2+i,
∴|z1-2|=|(2+3i)-(a-2+i)|=|4-a+2i|
=,又∵|z1|=,|z1-|<|z 1|,∴<,∴a2-8a+7<0,解得1
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