高二文科數(shù)學(xué)寒假講義第1講復(fù)數(shù)教師版

第1講復(fù)數(shù)

（2^]知識(shí)點(diǎn)睛

1.復(fù)數(shù)的概念：設(shè)4、都是實(shí)數(shù)，形如4+歷的數(shù)叫做復(fù)數(shù)，

復(fù)數(shù)通常用小寫字母z表示，即2=〃+〃（a,6eR）,其中。叫做復(fù)數(shù)z的實(shí)部，。叫做復(fù)數(shù)z的虛

部，i稱作虛數(shù)單位.

2.復(fù)數(shù)的分類：

當(dāng)萬=0時(shí)，復(fù)數(shù)就成為實(shí)數(shù)；

除了實(shí)數(shù)以外的數(shù)，即當(dāng)bwO時(shí)，。+加叫做虛數(shù).

而當(dāng)。#0且a=0時(shí)，慶叫做純虛數(shù).

復(fù)數(shù)z=a+6i可分成：實(shí)數(shù)（〃=0）和虛數(shù)（6*0）.

復(fù)數(shù)集：全體復(fù)數(shù)所構(gòu)成的集合，通常用大寫字母C表示，C={z\z=a+bi,aGR,bGR}.

實(shí)數(shù)集R是復(fù)數(shù)集C的真子集，即RUC,復(fù)數(shù)集是實(shí)數(shù)集的擴(kuò)充.

〈教師備案〉N:Naturalnumber;Z:Zahlen（德語整數(shù)）；Q:Quotient（英語:商）；R:Realnumber

C:Complexnumber.

3.復(fù)數(shù)的凡何意義：

復(fù)數(shù)z=a+Ai被一個(gè)有序?qū)崝?shù)對(duì)（a,b）所惟一確定，而每一個(gè)有序?qū)崝?shù)對(duì)3,力，在平面直角坐標(biāo)

系中又惟一確定一點(diǎn)Z（a,?（或一個(gè)向量OZ）.即每一個(gè)復(fù)數(shù)，對(duì)應(yīng)著平面直角坐標(biāo)系中每一個(gè)

點(diǎn)（或每一個(gè)向量），也對(duì)應(yīng)著惟一的一個(gè)有序?qū)崝?shù)對(duì).這樣我們通過有序?qū)崝?shù)對(duì)，可以建立復(fù)數(shù)

z=a+4和點(diǎn)Z（a,b）（或向量OZ）之間的---對(duì)應(yīng)關(guān)系.點(diǎn)Z（a,勿或向量0Z是復(fù)數(shù)z的幾何表

示.

復(fù)數(shù)z=a+歷<——>有序?qū)崝?shù)對(duì)（。，力<——>點(diǎn)、Z（a,b）.

復(fù)平面：建立了直角坐標(biāo)系來表示復(fù)數(shù)的平面叫做復(fù)平面.

在復(fù)平面內(nèi)，x軸叫做實(shí)軸，y軸叫做虛軸.x軸的單位是1,y軸的單位是i.實(shí)軸與虛軸的交點(diǎn)

叫做原點(diǎn)，原點(diǎn)（0,0）對(duì)應(yīng)復(fù)數(shù)0.

^OZ=a+bi（a,beR）,則向量OZ的長度叫做復(fù)數(shù)a+4的模（或絕對(duì)值），記作|a+Ai|,

\a+bi\=>]a2+b2.

共輾復(fù)數(shù)：如果兩個(gè)復(fù)數(shù)的實(shí)部相等，而虛部互為相反數(shù).則這兩個(gè)復(fù)數(shù)叫做互為共軌復(fù)數(shù).復(fù)數(shù)

z的共軌復(fù)數(shù)用z表示.即當(dāng)z=a+歷時(shí)，則Z="6i.

在復(fù)平面內(nèi)，表示兩個(gè)共朝復(fù)數(shù)的點(diǎn)關(guān)于實(shí)軸對(duì)稱，并且它們的模相等.

〈教師備案〉(1)實(shí)軸上的點(diǎn)都表示實(shí)數(shù)：除原點(diǎn)以外，虛軸上的點(diǎn)都表示純虛數(shù)，即任意一個(gè)實(shí)數(shù)a與

x軸上的點(diǎn)(a,0)——對(duì)應(yīng)，任意一個(gè)純虛數(shù)萬(。*0)與y軸上除原點(diǎn)外的點(diǎn)(0,b)——

對(duì)應(yīng).

(2)如果。=0,則|a+加|=|a|.這表明復(fù)數(shù)的模是實(shí)數(shù)的絕對(duì)值的推廣.

(3)當(dāng)復(fù)數(shù)z=a+〃的虛部6=0時(shí)，有z=W,也就是說，任一實(shí)數(shù)的共輒復(fù)數(shù)仍是它本身.

經(jīng)典精講

考點(diǎn)：復(fù)數(shù)的概念與分類

【例1】已知復(fù)數(shù)z=(/-2(z-3)+(a-3)i,aeR

⑴a取何值時(shí)，z是虛數(shù)？純虛數(shù)？

⑵z的實(shí)部與虛部相等時(shí)，求a的值.

【解析】⑴當(dāng)a/3時(shí)，z為虛數(shù)；當(dāng)a=T時(shí)，z為純虛數(shù)；

(2)由題意知：a2-2a-3=a-3,解得：a=0或a=3.

尖子班學(xué)案1

【拓1】已知％=x+y-l+(x2-孫一2y)i,z2=2x-y-^y-xy)\,其中x,yeR,問當(dāng)x,y取何值

時(shí)，(l)z,,z?是純虛數(shù)；⑵Z1,z?是實(shí)數(shù).

1

x=-

x+y-l=0”m3

【解析】⑴Z1,z?是純虛數(shù)，所以首先滿足2'=。，解得

2，

y--

3

代入驗(yàn)證，知Z1,Z?的虛部都不為0,所以當(dāng)X=g7

y=§時(shí)，Z],z?是純虛數(shù),

x=\

-2)，=。，解得x=0..

(2)2,,z?是實(shí)數(shù)，則有八或《1,

y-xy=0y=0y=-

3

所以，當(dāng)x=0,y=0或x=l,y=g時(shí)Z],z2是實(shí)數(shù).

【例2】如果實(shí)數(shù)x,y滿足(x+y)+頊=-ll+10i,求x,y的值.

x+y=-llJx=-1戈[x=-10

【解析】由兩個(gè)復(fù)數(shù)相等的定義知:孫=10n[y=-l0-=-1

考點(diǎn)：復(fù)數(shù)的幾何意義

尖子班學(xué)案2

【鋪1]⑴如果3<a<5,復(fù)數(shù)z=(a2_8a+15)+(a2-5a-14)i在復(fù)平面上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)Z在第一象限.

(2)設(shè)4=l+i,Z2=-l+i,復(fù)數(shù)4和Z2在復(fù)平面內(nèi)對(duì)應(yīng)點(diǎn)分別為A、B,O為原點(diǎn)，則八403

的面積為.

【解析】⑴三

V3<a<5,二復(fù)數(shù)z的實(shí)部“2—8a+l5<0,虛部/一5。一14c0,

二z表示的點(diǎn)在復(fù)平面的第三象限.

2

(2)1；

在復(fù)平面內(nèi)，由復(fù)數(shù)與點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系知NAO3=90。，SMOS=|XV2XV2=1.

［例3］⑴已知機(jī)eR,復(fù)數(shù)z=幽二2+(〃/+-3)i,當(dāng)機(jī)為何值時(shí)，

①z對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位于復(fù)平面第二象限；②z對(duì)應(yīng)的點(diǎn)在直線x+y+3=0上.

(2)設(shè)z="+Ai,a,beR,滿足下列條件的點(diǎn)Z的集合是什么圖形？

?0<a<l,0<^<1；?a>0,b<0,a2+b2<l；③回+網(wǎng)<1.

⑶設(shè)z=4"'l+(2"，+l)i,meR,若z對(duì)應(yīng)的點(diǎn)在直線x—3y=0上.求團(tuán)，三與目.

【解析】(1)①當(dāng)z對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位于復(fù)平面第二象限時(shí)，

2),0

則有，m-1,解得帆<—3或1<加<2.

nr+2m-3>0

②當(dāng)z對(duì)應(yīng)的點(diǎn)在直線x+y+3=0上時(shí)，

則有^2+^2+2/7?-3)+3=0,即+'"—=0,解得帆=0或加=-1±石.

m-1m-\

⑵①以(0,0),(1,0),(1,i),(0,i)為頂點(diǎn)的四邊形的內(nèi)部；

②單位圓在第四象限內(nèi)的部分，不含邊界

③以(1,0),(0,i),(-1,0),(0,-i)為頂點(diǎn)的四邊形的內(nèi)部，

(3)由題意得：4m-l-3(2m+l)=0,

即4"'-3-2'"—4=0,也就是(2"'-4)(2.+1)=0,解得帆=2.

于是z=15+5i,z=15-5i,|z|=>/152+52=5710.

.1.2復(fù)數(shù)的運(yùn)算

Elm

0T~|知識(shí)點(diǎn)睛

1.復(fù)數(shù)的加法與減法

⑴加法：設(shè)Z|=a+6i,z2=c+di,a,b,c,deR,定義4+z?=(a+c)+S+〃)i.

復(fù)數(shù)的加法運(yùn)算滿足交換律、結(jié)合律：

即對(duì)任意復(fù)數(shù)Z］、z2Z3,WZ|+Z2=z2+Z,,(z,+z2)+z3=zt+(z2+z3).

⑵相反數(shù)：已知復(fù)數(shù)a+bi,存在惟一的復(fù)數(shù)-a-bi,使(a+6i)+(-a-歷)=0,叫做a+bi的

相反數(shù).-a-bi=-(a+bi).在復(fù)平面內(nèi)，互為相反數(shù)的兩個(gè)復(fù)數(shù)關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱.

⑶復(fù)數(shù)的減法法則：(a+6i)-(c+&)=("+bi)+(-c-d)=(a-c)+(b-d)i,

⑷復(fù)數(shù)加法的幾何意義：復(fù)數(shù)加法的幾何意義就是向量加法的平行四邊形法則.

2.復(fù)數(shù)的乘法

設(shè)Z1=a+6i,z2=c+di,a、b、c、dwR,定義斗？=(ac-bd)+(ad+bc)i.

復(fù)數(shù)的乘法運(yùn)算漓足交換律、結(jié)合律和乘法對(duì)加法的分配律，

即對(duì)任意復(fù)數(shù)Z］、z2>z3,有Z1,Z2=Z2?Z］,(Zj-z2)-z3=zl-(z2-z3),z,-(z2+z3)=z,-z2+z,-z3.

一個(gè)復(fù)數(shù)與其共規(guī)及數(shù)的乘積等于這個(gè)復(fù)數(shù)(或其共枕復(fù)數(shù))展的平方.

復(fù)數(shù)的乘方也就是相同復(fù)數(shù)的乘積.實(shí)數(shù)范圍內(nèi)正整數(shù)指數(shù)幕的運(yùn)算律在復(fù)數(shù)范圍內(nèi)仍然成立，即

對(duì)復(fù)數(shù)Z、Z2和自然數(shù)機(jī)、",有z"=z”+",(zmr=zffln,(z-"W.

在復(fù)數(shù)的乘方運(yùn)算中，要記住以下結(jié)果:

.

123r嚴(yán)+2=_]14〃+34n

i=i,i=-l,i3,i=l.

〈教師備案〉記＜y=-L2

2

包

33

2--04-694-1=0,(D-CD—1,co+a)=—\,a?-co

與。相關(guān)的題目在春季講義中會(huì)有

3.復(fù)數(shù)的除法

的倒數(shù)，記作1.

已知z=a+Oi,如果存在一個(gè)復(fù)數(shù)z',使z.z'=l,則z'叫做Z

1_ah._z

za2+b2a2+b21|z|2

兩個(gè)復(fù)數(shù)除法的運(yùn)算法則如下：

,/八a+b\/c-di(ac+bd)+(be-ad)\ac+bdbe-ad.

(。+4)+(c+$)=-----={a+b\y—~-=1-------------------1

c+clic+dc2+d2---c2+d2c2+d2

經(jīng)典精講

考點(diǎn)：復(fù)數(shù)運(yùn)算的幾何意義應(yīng)用

【例4】⑴在復(fù)平面內(nèi)，。是原點(diǎn)，OA,0C,AB表示的復(fù)數(shù)分別為-2+i,3+2i,l+5i,那么8c

表示的復(fù)數(shù)為.

(2)畫出關(guān)于z的方程|z-3|=|z+i|在復(fù)平面上所表示的圖形.

【解析】⑴4-4i;

8C=OC-OB=OC-(OA+AB)=(3+2i)-(-2+i+l+5i)=4-4i.

(2)該方程代表到點(diǎn)A(3,0),5(0,-1)的距離相等的點(diǎn)的軌跡，

也就是到線段A8的端點(diǎn)的距離相等的點(diǎn)的軌跡，

所以z表示復(fù)平面上一條直線

考點(diǎn)：復(fù)數(shù)的運(yùn)算

【例5】⑴若復(fù)數(shù)4=4+29i,z2=6+9i,其中i是虛數(shù)單位，則復(fù)數(shù)億-%?》的實(shí)部為

(2)i是虛數(shù)單位，—=()

2-i

A.l+2iB.-l-2iC.l-2iD.-l+2i

⑶設(shè)Z=l+i(i是虛數(shù)單位)，則2+z2=()

z

A.1+iB.-1+iC.1-iD.-1-i

【解析】(1)-20:

(4一Zz)i=[(4+29i)-(6+9i)]i=(-2+20i)i=-20-2i.

(2)D：

5i5i(2+i)>f

2-i(2-i)(2+i)

(3)A;

-+z2=—+(l+i)2=l-i+2i=l+i.

zl+i

4

【例6】方程1+奴+/>=0的一個(gè)根為1+i,求實(shí)數(shù)0,人的值.

【解析】法一：

：l+i為方程的根，.,.將1+i代入方程,化簡整理得(a+b)+(a+2)i=0,

而a,A為實(shí)數(shù)，因此a+%=a+2=0=>a=—2,6=2.

法二：

可以通過求根公式計(jì)算得到a,h的值，即=1+i,

2

故，=l=a=—2,沙二4=1=6=2.

22

法三：

,對(duì)任意復(fù)數(shù)z=/w+〃i,有z=(/n—ni)2—m2—n2—2mni=n^—n2+2mn\=(/?i+ni)"—z2

若復(fù)數(shù)z是實(shí)系數(shù)一元二次方程的根，則其共朝復(fù)數(shù)[也是該方程的根，

已知實(shí)系數(shù)方程的一個(gè)根為1+i,則方程的另一根為l-i,

由根與系數(shù)的關(guān)系可知a=-(l+i+l-i)=-2,Z?=(l+i).(l-i)=2.

尖子班學(xué)案3

【拓1】若方程X2+〃式+2行=-1-加有實(shí)根，求出實(shí)數(shù)，〃的值，并求出此實(shí)根.

【解析】方程有實(shí)根，則xeR,利用復(fù)數(shù)相等的定義有：

\^>x2-2x2=-l=>x=±l：

[2x=—m

而帆=—2x,

所以當(dāng)機(jī)=2時(shí)，x=—1;當(dāng)m=—2時(shí)，x=1.

目標(biāo)班學(xué)案1

【拓2】關(guān)于x的方程/+(2。-1次-出+1=0有實(shí)根，求實(shí)數(shù)a的取值范圍.

誤解：?方程有實(shí)根，A=(2a-i)2-4(1-ai)=4a2-50.解得a》叵或.aW-避■.

【解析】

22

分析：判別式只能用來判定實(shí)系數(shù)一元二次方程ax2+bx+c=0(?w0)根的情況，而該方程中

為一i與l-ai并非實(shí)數(shù).

正解：設(shè)與是其實(shí)根，代入原方程變形為/2+2OT0+1-(a+/)i=0,由復(fù)數(shù)相等的定義，得

fx2+2ax+1=0…s

\n0n°,解得a=±l.

(尤o+a=0

【例7】己知復(fù)數(shù)z=(-"3i)(Ji)-(l+3i),(O=Z+A^〃GR,當(dāng)qW&時(shí)，求a的取值范圍.

iz

(2+4i)—(l+3i)_l+i

【解析】

.八.、.1/...co1+(。—l)i2—a

?.=(1—1)+6Z1=1+(tZ—1)1,—=---------=------F

z1-i2

由亞，得/自)

化簡整理，2a_2W0,解得1-GWaWl+G,

即a的取值范圍為［1-G，1+百］.

目標(biāo)班學(xué)案2

【拓2】如果復(fù)數(shù)2="與，0wR的實(shí)部與虛部互為相反數(shù)，求目與3z1+z+W的值.

l+2i

‘備”j?二12-b[2-bi]-2i2-2bZ?+4.-?中在口卜擊立n二衣"日土人口n2—2bZ?+4

【解析】-----=-----x-----=-------------1,又實(shí)部與虛部互為相反數(shù)，即-----=----

l+2il+2il-2i5555

2?-2

解得6=—,故z=—(1—i),z=—(1+i),

333

|z|=—y/\+1=—y/2；(也可以利用Iz|=yfzz),

222284

3zz+z+z=3----(1-i)(l+i)+—(1-i)+—(1+i)=-+—=4.

333333

判斷正誤：互為共朝復(fù)數(shù)的兩個(gè)復(fù)數(shù)之差是純虛數(shù).

【解析】z=a+/?i,z=a-bi,則z-5=2bi,

當(dāng)5=0時(shí)，z-z=0;當(dāng)〃/0時(shí)，z-5為純虛數(shù)，

所以兩個(gè)共聊?復(fù)數(shù)之差為零或純虛數(shù).

【點(diǎn)評(píng)】容易直覺上覺得剩下的是虛部，所以是純虛數(shù)，忽略了虛部為零.

Qi)實(shí)戰(zhàn)演練

【演練1】如果復(fù)數(shù)z=2a+(a+3)i,問實(shí)數(shù)a取何值時(shí)：⑴z為虛數(shù)？⑵z為純虛數(shù)?

【解析】⑴當(dāng)aw—3時(shí)，z為虛數(shù)：

(2)當(dāng)4=0時(shí)，z為純虛數(shù).

【演練2】已知復(fù)數(shù)％=2+i,z2=l-i,則z=z「Z2在復(fù)平面上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位于()

A.第一象限B.鐳二象限C.第三象限D(zhuǎn).第四象限

【解析】D

z=z,-z2=3-i,故復(fù)數(shù)z表示的點(diǎn)在第四象限，選D.

【演練3】復(fù)平面內(nèi)三點(diǎn)A,3,C,A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)為2+i,向量BA對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)為l+2i,向量BC對(duì)

應(yīng)的復(fù)數(shù)為3-i,求點(diǎn)C對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù).

【解析】對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)為l+2i,BC對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)為3-i,

.?.4-對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)為(3-。一(1+2。=2-31.

又OC=OA+AC,

，C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)為(2+i)+(2-3i)=4-2i.

(2x-l)+i=y-(3-y)i

【演練4】已知關(guān)于x,y的方程組有實(shí)數(shù)解，求實(shí)數(shù)a,6的值.

(2x+ay)-(4x-y+8)i=9一8i

_5

2x-\=y

【解析】由題意得解得

l=-(3-y)

j=4

將上述結(jié)果代入第二個(gè)等式中得5+4a-(10-4+b)i=9-8i,

6

5+4〃=9解得］=；

由復(fù)數(shù)相等得:

10—4+b=8

【演練5】已知f+h-i=O有一個(gè)根是i,求另一個(gè)根及％的值.

【解析】因i是其根，代入原方程為i2+^_i=（）,由此得左=l—i,

設(shè)尢。是另一根，則由根與系數(shù)的關(guān)系得與i=-i,從而得x0=-1.

【演練6】已知馬=1一3"z2=6-8i,,求z的值.

zZ|z2

1113134.

［解析】法一:由