十年高考分類解析與應(yīng)試策略數(shù)學(xué)
第十二章 復(fù) 數(shù)
●考點闡釋
復(fù)數(shù)的概念是復(fù)數(shù)理論的基礎(chǔ),在解題活動中它經(jīng)常是思維的突破口;圍繞復(fù)數(shù)的代數(shù)形式和三角形式給出的兩類運算,體現(xiàn)了復(fù)數(shù)知識的廣泛聯(lián)系性和普遍滲透性,這兩種形式及其運算也為我們處理復(fù)數(shù)問題提供了代數(shù)思考方法和三角思考方法;復(fù)數(shù)概念及其運算的幾何意義,為我們從幾何上處理復(fù)數(shù)問題或幾何問題復(fù)數(shù)化提供了廣闊的空間.正確地進(jìn)行復(fù)數(shù)各種形式間的轉(zhuǎn)換,選準(zhǔn)復(fù)數(shù)的表示形式是靈活運用復(fù)數(shù)知識處理復(fù)數(shù)與三角、復(fù)數(shù)與幾何、復(fù)數(shù)與方程綜合題的關(guān)鍵.
●試題類編
※1.(2003京春文7,理3)設(shè)復(fù)數(shù)z1=-1+i,z2=i,則arg等于( )
A.-π B.π C.π D.π
2.(2003上海春,14)復(fù)數(shù)z=(m∈R,i為虛數(shù)單位)在復(fù)平面上對應(yīng)的點不可能位于( )
A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限
※3.(2002京皖春,4)如果θ∈(,π),那么復(fù)數(shù)(1+i)(cosθ+isinθ)的輻角的主值是( )
A.θ+ B.θ+ C.θ D.θ+
4.(2002全國,2)復(fù)數(shù)(i)3的值是( )
A. -i B.i C.-1 D.1
5.(2002上海,13)如圖12―1,與復(fù)平面中的陰影部分(含邊界)對應(yīng)的復(fù)數(shù)集合是( )
※6.(2001全國文,5)已知復(fù)數(shù)z=,則arg是( )
A. B. C. D.
※7.(2000京皖春文,11)設(shè)復(fù)數(shù)z1=-1-i在復(fù)平面上對應(yīng)向量,將按順時針方向旋轉(zhuǎn)π后得到向量,令對應(yīng)的復(fù)數(shù)z2的輻角主值為θ,則tanθ等于( )
A.2- B.-2+
C.2+ D.-2-
※8.(2000全國,2)在復(fù)平面內(nèi),把復(fù)數(shù)3-i對應(yīng)的向量按順時針方向旋轉(zhuǎn),所得向量對應(yīng)的復(fù)數(shù)是( )
A.2 B.-2i
C.-3i D.3+i
※9.(2000上海理,13)復(fù)數(shù)z=(i是虛數(shù)單位)的三角形式是( )
A.3[cos()+isin()] B.3(cos+isin)
C.3(cos+isin) D.3(cos+isin)
10.(2000京皖春,1)復(fù)數(shù)z1=3+i,z2=1-i,則z=z1?z2在復(fù)平面內(nèi)的對應(yīng)點位于( )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
11.(2000京皖春理,11)設(shè)復(fù)數(shù)z1=2sinθ+icosθ(<θ<在復(fù)平面上對應(yīng)向量,將按順時針方向旋轉(zhuǎn)π后得到向量,對應(yīng)的復(fù)數(shù)為z2=
r(cos+isin),則tan等于( )
A. B.
C. D.
※12.(1998全國,8)復(fù)數(shù)-i的一個立方根是i,它的另外兩個立方根是( )
A. B.
C.± D.±
13.(1996全國,4)復(fù)數(shù)等于( )
A.1+i B.-1+i
C.1-i D.-1-i
14.(1994上海,16)設(shè)復(fù)數(shù)z=-i(i為虛數(shù)單位),則滿足等式zn=z且大于1的正整數(shù)n中最小的是( )
A.3 B
15.(1994全國,9)如果復(fù)數(shù)z滿足|z+i|+|z-i|=2,那么|z+i+1|的最小值是( )
A.1 B. C.2 D.
二、填空題
16.(2003上海春,6)已知z為復(fù)數(shù),則z+>2的一個充要條件是z滿足 .
17.(2002京皖春,16)對于任意兩個復(fù)數(shù)z1=x1+y1i,z2=x2+y2i(x1、y1、x2、y2為實數(shù)),定義運算“⊙”為:z1⊙z2=x1x2+y1y2.設(shè)非零復(fù)數(shù)w1、w2在復(fù)平面內(nèi)對應(yīng)的點分別為P1、P2,點O為坐標(biāo)原點.如果w1⊙w2=0,那么在△P1OP2中,∠P1OP2的大小為 .
18.(2002上海,1)若z∈C,且(3+z)i=1(i為虛數(shù)單位),則z= .
19.(2001上海春,2)若復(fù)數(shù)z滿足方程i=i-1(i是虛數(shù)單位),則z=_____.
20.(1997上海理,9)已知a=(i是虛數(shù)單位),那么a4=_____.
21.(1995上海,20)復(fù)數(shù)z滿足(1+2i)=4+3i,那么z=_____.
三、解答題
22.(2002上海春,17)已知z、w為復(fù)數(shù),(1+3i)z為純虛數(shù),w=,且|w|=5,求w.
23.(2002江蘇,17)已知復(fù)數(shù)z=1+i,求實數(shù)a,b使az+2b=(a+2z)2.
24.(2001京皖春,18)已知z7=1(z∈C且z≠1).
(Ⅰ)證明1+z+z2+z3+z4+z5+z6=0;
(Ⅱ)設(shè)z的輻角為α,求cosα+cos2α+cos4α的值.
※25.(2001全國理,18)已知復(fù)數(shù)z1=i(1-i)3.
(Ⅰ)求argz1及|z1|;
(Ⅱ)當(dāng)復(fù)數(shù)z滿足|z|=1,求|z-z1|的最大值.
26.(2001上海理,20)對任意一個非零復(fù)數(shù)z,定義集合Mz={w|w=z2n-1,n∈N}.
(Ⅰ)設(shè)α是方程x+的一個根,試用列舉法表示集合Mα;
(Ⅱ)設(shè)復(fù)數(shù)ω∈Mz,求證:MωMz.
27.(2001上海文,20)對任意一個非零復(fù)數(shù)z,定義集合Mz={w|w=zn,n∈N}.
(Ⅰ)設(shè)z是方程x+=0的一個根,試用列舉法表示集合Mz.若在Mz中任取兩個數(shù),求其和為零的概率P;
(Ⅱ)若集合Mz中只有3個元素,試寫出滿足條件的一個z值,并說明理由.
28.(2000上海春,18)設(shè)復(fù)數(shù)z滿足|z|=5,且(3+4i)z在復(fù)平面上對應(yīng)的點在第二、四象限的角平分線上,|z-m|=5(m∈R),求z和m的值.
29.(2000上海理,22)已知復(fù)數(shù)z0=1-mi(M>0),z=x+yi和ω=x′+y′i,其中x,y,x′,y′均為實數(shù),i為虛數(shù)單位,且對于任意復(fù)數(shù)z,有ω=?,|ω|=2|z|.
(Ⅰ)試求m的值,并分別寫出x′和y′用x、y表示的關(guān)系式;
(Ⅱ)將(x,y)作為點P的坐標(biāo),(x′,y′)作為點Q的坐標(biāo),上述關(guān)系式可以看作是坐標(biāo)平面上點的一個變換:它將平面上的點P變到這一平面上的點Q.
當(dāng)點P在直線y=x+1上移動時,試求點P經(jīng)該變換后得到的點Q的軌跡方程;
(Ⅲ)是否存在這樣的直線:它上面的任一點經(jīng)上述變換后得到的點仍在該直線上?若存在,試求出所有這些直線;若不存在,則說明理由.
※30.(1999全國理,20)設(shè)復(fù)數(shù)z=3cosθ+i?2sinθ.求函數(shù)y=θ-argz(0<θ<)的最大值以及對應(yīng)的θ值.
※31.(1999上海理,19)已知方程x2+(4+i)x+4+ai=0(a∈R)有實數(shù)根b,且z=a+bi,求復(fù)數(shù)(1-ci)(c>0)的輻角主值的取值范圍.
※32.(1999上海文,19)設(shè)復(fù)數(shù)z滿足4z+2=3+i,ω=sinθ-icosθ(θ∈R).求z的值和|z-ω|的取值范圍.
※33.(1998上海文,18)已知復(fù)數(shù)z1滿足(z1-2)i=1+i,復(fù)數(shù)z2的虛部為2,且z1?z2是實數(shù),求復(fù)數(shù)z2的模.
※34.(1998上海理,18)已知向量所表示的復(fù)數(shù)z滿足(z-2)i=1+i,將繞原點O按順時針方向旋轉(zhuǎn)得,設(shè)所表示的復(fù)數(shù)為z′,求復(fù)數(shù)z′+i的輻角主值.
※35.(1997全國文,20)已知復(fù)數(shù)z=i,w=i,求復(fù)數(shù)zw+zw3的模及輻角主值.
36.(1997全國理,20)已知復(fù)數(shù)z=i,ω=i.復(fù)數(shù)z,z2ω3在復(fù)數(shù)平面上所對應(yīng)的點分別是P、Q.證明:△OPQ是等腰直角三角形(其中O為原點).
37.(1997上海理,20)設(shè)虛數(shù)z1,z2滿足z12=z2.
(1)若z1、z2是一個實系數(shù)一元二次方程的兩個根,求z1、z2;
※(2)若z1=1+mi(m>0,i為虛數(shù)單位),ω=z2-2,ω的輻角主值為θ,求θ的取值范圍.
38.(1996上海理,22)設(shè)z是虛數(shù),w=z+是實數(shù),且-1<ω<2.
(Ⅰ)求|z|的值及z的實部的取值范圍;
(Ⅱ)設(shè)u=,求證:u為純虛數(shù);
(Ⅲ)求w-u2的最小值.
39.(1995上海,22)已知復(fù)數(shù)z1、z2滿足|z1|=|z2|=1,且z1+z2=i.求z1、z2的值.
※40.(1995全國文,22)設(shè)復(fù)數(shù)z=cosθ+isinθ,θ∈(π,2π).求復(fù)數(shù)z2+z的模和輻角.
※41.(1995全國理,21)在復(fù)平面上,一個正方形的四個頂點按照逆時針方向依次為Z1,Z2,Z3,O(其中O是原點),已知Z2對應(yīng)復(fù)數(shù)z2=1+i,求Z1和Z3對應(yīng)的復(fù)數(shù).
※42.(1994全國理,21)已知z=1+i,
(Ⅰ)設(shè)w=z2+3-4,求w的三角形式.
(Ⅱ)如果=1-i,求實數(shù)a,b的值.
43.(1994上海,22)設(shè)w為復(fù)數(shù),它的輻角主值為π,且為實數(shù),求復(fù)數(shù)w.
●答案解析
1.答案:B
解析一:通過復(fù)數(shù)與復(fù)平面上對應(yīng)點的關(guān)系,分別求出z1、z2的輻角主值.argz1=π,argz2=.
所以arg∈[0,2π),
∴argπ.
解析二:因為.
在復(fù)平面的對應(yīng)點在第一象限.故選B
評述:本題主要考查復(fù)數(shù)的運算法則及幾何意義、輻角主值等概念,同時考查了靈活運用知識解題的能力,體現(xiàn)了數(shù)形結(jié)合的思想方法.
2.答案:A
解析:由已知z=[(m-4)-2(m+1)i]在復(fù)平面對應(yīng)點如果在第一象限,則而此不等式組無解.即在復(fù)平面上對應(yīng)的點不可能位于第一象限.
3.答案:B
解析:(1+i)(cosθ+isinθ)=(cos+isin)(cosθ+isinθ)
=[cos(θ+)+isin(θ+)]
∵θ∈(,π) ∴θ+∈(,)
∴該復(fù)數(shù)的輻角主值是θ+.
4.答案:C
解法一:(i)3=(cos60°+isin60°)3=cos180°+isin180°=-1
解法二:,
∴
5.答案:D
6.答案:D
解法一:
解法二: ∴
∴應(yīng)在第四象限,tanθ=,θ=arg.
∴arg是π.
7.答案:C
解析:∵argz1=π,argz2=π
∴tanθ=tan=tan75°=tan(45°+30°)=.
8.答案:B
解析:根據(jù)復(fù)數(shù)乘法的幾何意義,所求復(fù)數(shù)是
.
9.答案:C
解法一:采用觀察排除法.復(fù)數(shù)對應(yīng)點在第二象限,而選項A、B中復(fù)數(shù)對應(yīng)點在第一象限,所以可排除.而選項D不是復(fù)數(shù)的三角形式,也可排除,所以選C.
解法二:把復(fù)數(shù)直接化為復(fù)數(shù)的三角形式,即
10.答案:D
解析:.
11.答案:A
解析:設(shè)z1=2sinθ+icosθ=|z1|(cosα+isinα),
其中|z1|=,
sinα=().
∴z2=|z1|?[cos(α)+isin(α)]
=r(cos+isin).
∴tan=
12.答案:D
解法一:∵-i=cos+isin
∴-i的三個立方根是cos(k=0,1,2)
當(dāng)k=0時,;
當(dāng)k=1時,;
當(dāng)k=2時,.
故選D.
解法二:由復(fù)數(shù)開方的幾何意義,i與-i的另外兩個立方根表示的點均勻地分布在以原點為圓心,1為半徑的圓上,于是另外兩個立方根的虛部必為-,排除A、B、C,選D.
評述:本題主要考查了復(fù)數(shù)開方的運算,既可用代數(shù)方法求解,也可用幾何方法求解,但由題干中的提示,幾何法解題較簡捷.
13.答案:B
解法一:,
故(2+2i)4=26(cosπ+isinπ)=-26,1-,
故.
于是,
所以選B.
解法二:原式=
∴應(yīng)選B
解法三:2+2i的輻角主值是45°,則(2+2i)4的輻角是180°;1-i的一個輻角是-60°,則(1-i)5的輻角是-300°,所以的一個輻角是480°,它在第二象限,從而排除A、C、D,選B.
評述:本題主要考查了復(fù)數(shù)的基本運算,有一定的深刻性,尤其是選擇項的設(shè)計,隱藏著有益的提示作用,考查了考生觀察問題、思考問題、分析問題的綜合能力.
14.答案:B
解析:z=-i是z3=1的一個根,記z=ω,ω4=ω,故選B.
15.答案:A
解析:設(shè)復(fù)數(shù)z在復(fù)平面的對應(yīng)點為z,因為|z+i|+|z-i|=2,所以點Z的集合是y軸上以Z1(0,-1)、Z2(0,1)為端點的線段.
|z+1+λ|表示線段Z1Z2上的點到點(-1,-1)的距離.此距離的最小值為點Z1(0,-1)到點(-1,-1)的距離,其距離為1.
評述:本題主要考查兩復(fù)數(shù)之差的模的幾何意義,即復(fù)平面上兩點間的距離.
16.答案:Rez>1
解析:設(shè)z=a+bi,如果z+>2,即
∴a>1反之,如果a>1,則z+=
評述:本題主要考查復(fù)數(shù)的基本概念、基本運算及充要條件的判斷方法.
17.答案:
解析:設(shè)
∵w1⊙w2=0 ∴由定義x1x2+y1y2=0
∴OP1⊥OP2 ∴∠P1OP2=.
18.答案:z=-3-i
解析:∵(3+z)i=1 ∴3+z=-i ∴z=-3-i
19.答案:1-i
解析:∵i=i-1,∴=(i-1)(-i)=1+i
∴z=1-i.
20.答案:-4
解析:a4=[()2]2=[]4=()4
=(-1+i)4=(-2i)2=-4
21.答案:2+i
解析:由已知,
故z=2+i.
22.解法一:設(shè)z=a+bi(a,b∈R),則(1+3i)z=a-3b+(
由題意,得a=3b≠0.
∵|ω|=,
∴|z|=.
將a=3b代入,解得a=±15,b=±15.
故ω=±=±(7-i).
解法二:由題意,設(shè)(1+3i)z=ki,k≠0且k∈R,
則ω=.
∵|ω|=5,∴k=±50.
故ω=±(7-i).
23.解:∵z=1+i,
∴az+2b=(a+2b)+(a-2b)i,
(a+2z)2=(a+2)2-4+4(a+2)i=(a2+
因為a,b都是實數(shù),所以由az+2b=(a+2z)2得
兩式相加,整理得a2+
解得a1=-2,a2=-4,
對應(yīng)得b1=-1,b2=2.
所以,所求實數(shù)為a=-2,b=-1或a=-4,b=2.
24.(Ⅰ)解法一:z,z2,z3,…,z7是一個等比數(shù)列.
∴由等比數(shù)列求和公式可得:
∴1+z+z2+z3+…+z6=0
解法二:S=1+z+z2+…+z6 ①
zS=z+z2+z3+…+z6+z7 ②
∴①-②得(1-z)S=1-z7=0
∴S==0
(Ⅱ)z7=1,z=cosα+isinα
∴z7=cos7α+isin7α=1,7α=2kπ
z+z2+z4=-1-z3-z5-z6
=-1-[cos(2kπ-4α)+isin(2kπ-4α)+cos(2kπ-2α)+isin(2kπ-
2α)+cos(2kπ-α)+isin(2kπ-α)]
=-1-(cos4α-isin4α+cos2α-isin2α+cosα-isinα)
∴2(cosα+cos2α+cos4α)=-1,
cosα+cos2α+cos4α=-
解法二:z2?z5=1,z2=
同理z3=,z=
∴z+z2+z4=-1---
∴z+++z++z=-1
∴cos2α+cosα+cos4α=
25.(Ⅰ)解:z1=i(1-i)3=i(-2i)(1-i)=2(1-i)
∴|z1|=,argz1=2(cosπ+isinπ)
∴argz1=π
(Ⅱ)解法一:|z|=1,∴設(shè)z=cosθ+isinθ
|z-z1|=|cosθ+isinθ-2+2i|
=
當(dāng)sin(θ)=1時|z-z1|2取得最大值9+4
從而得到|z-z1|的最大值2+1
解法二:|z|=1可看成z為半徑為1,圓心為(0,0)的圓.
而z1可看成在坐標(biāo)系中的點(2,-2)
∴|z-z1|的最大值可以看成點(2,-2)到圓上的點距離最大.由圖12―2可知:|z-z1|max=2+1
26.(Ⅰ)解:∵α是方程x2-x+1=0的根
∴α1=(1+i)或α2=(1-i)
當(dāng)α1=(1+i)時,∵α12=i,α12n-1=
∴
當(dāng)α2=(1-i)時,∵α22=-i
∴
∴Mα=}
(Ⅱ)證明:∵ω∈Mz,∴存在M∈N,使得ω=z
于是對任意n∈N,ω2n-1=z(
由于(
27.解:(Ⅰ)∵z是方程x2+1=0的根,
∴z1=i或z2=-i,不論z1=i或z2=-i,
Mz={i,i2,i3,i4}={i,-1,-i,1}
于是P=.
(Ⅱ)取z=,
則z2=i及z3=1.
于是Mz={z,z2,z3}或取z=i.(說明:只需寫出一個正確答案).
28.解:設(shè)z=x+yi(x、y∈R),
∵|z|=5,∴x2+y2=25,
而(3+4i)z=(3+4i)(x+yi)=(3x-4y)+(4x+3y)i,
∴3x-4y+4x+3y=0,得y=7x
又∵(3+4i)z在復(fù)平面上對應(yīng)的點在第二、四象限的角平分線上,
∴x=±,y=±
即z=±(+i);z=±(1+7i).
當(dāng)z=1+7i時,有|1+7i-m|=5,
即(1-m)2+72=50,
得m=0,m=2.
當(dāng)z=-(1+7i)時,同理可得m=0,m=-2.
29.解:(Ⅰ)由題設(shè),|ω|=|?|=|z0||z|=2|z|,
∴|z0|=2,
于是由1+m2=4,且m>0,得m=,
因此由x′+y′i=?,
得關(guān)系式
(Ⅱ)設(shè)點P(x,y)在直線y=x+1上,則其經(jīng)變換后的點Q(x′,y′)滿足
消去x,得y′=(2-)x′-2+2,
故點Q的軌跡方程為y=(2-)x-2+2.
(Ⅲ)假設(shè)存在這樣的直線,
∵平行坐標(biāo)軸的直線顯然不滿足條件,
∴所求直線可設(shè)為y=kx+b(k≠0).
解:∵該直線上的任一點P(x,y),其經(jīng)變換后得到的點Q(x+y,x-y)仍在該直線上,
∴x-y=k(x+y)+b,
即-(k+1)y=(k-)x+b,
當(dāng)b≠0時,方程組無解,
故這樣的直線不存在.
當(dāng)b=0,由,
得k2+2k=0,
解得k=或k=,
故這樣的直線存在,其方程為y=x或y=x.
評述:本題考查了復(fù)數(shù)的有關(guān)概念,參數(shù)方程與普通方程的互化,變換與化歸的思想方法,分類討論的思想方法及待定系數(shù)法等.
30.解:由0<θ<得tanθ>0.
由z=3cosθ+i?2sinθ,得0<argz<及tan(argz)=tanθ
故tany=tan(θ-argz)=
∵+2tanθ≥2
∴≤
當(dāng)且僅當(dāng)=2tanθ(0<θ<)時,
即tanθ=時,上式取等號.
所以當(dāng)θ=arctan時,函數(shù)tany取最大值
由y=θ-argz得y∈().
由于在()內(nèi)正切函數(shù)是遞增函數(shù),函數(shù)y也取最大值arctan.
評述:本題主要考查復(fù)數(shù)的基本概念、三角公式和不等式等基礎(chǔ)知識,考查綜合運用所學(xué)數(shù)學(xué)知識解決問題的能力.明考復(fù)數(shù)實為三角.語言簡練、情景新穎,對提高考生的數(shù)學(xué)素質(zhì)要求是今后的命題方向.
31.解:∵方程x2+(4+i)x+4+ai=0(a∈R)有實根b,
∴b2+(4+i)b+4+ai=0,
得b2+4b+4+(b+a)i=0,
即有
∴
得z=a+bi=2-2i,
∴.
當(dāng)0≤c≤1時,復(fù)數(shù)(1-ci)的實部大于0,虛部不小于0,
∴復(fù)數(shù)(1-ci)的輻角主值在[0,
范圍內(nèi),有arg[(1-ci)]=arctan=arctan(-1),
∵0<c≤1,∴0≤-1<1,
有0≤arctan(-1)<,
∴0≤arg[(1-ci)]<.
當(dāng)c>1時,復(fù)數(shù)(1-ci)的實部大于0,虛部小于0,
∴復(fù)數(shù)(1-ci)的輻角主值在(,2π)
范圍內(nèi),有arg[(1-ci)]=2π+arctan=2π+arctan(-1).
∵c>1,∴-1<-1<0,
有<arctan(-1)<0,
∴<arg[(1-ci)]<2π.
綜上所得復(fù)數(shù)(1-ci)(c>0)的輻角主值的取值范圍為[0,∪(,2π).
評述:本題主要考查復(fù)數(shù)的基本概念和考生的運算能力,強調(diào)了考生思維的嚴(yán)謹(jǐn)性.
32.解:設(shè)z=a+bi(a,b∈R),則=a-bi,代入4z+2=3+i
得4(a+bi)+2(a-bi)=3+i.
∴.∴z=i.
|z-ω|=|i-(sinθ-icosθ)|
=
∵-1≤sin(θ-)≤1,∴0≤2-2sin(θ-)≤4.
∴0≤|z-ω|≤2.
評述:本題考查了復(fù)數(shù)、共軛復(fù)數(shù)的概念,兩復(fù)數(shù)相等的充要條件、復(fù)數(shù)的模、復(fù)數(shù)模的取值范圍等基礎(chǔ)知識以及綜合運用知識的能力.
33.解:由(z1-2)i=1+i得z1=+2=(1+i)(-i)+2=3-i
∵z2的虛部為2.
∴可設(shè)z2=a+2i(a∈R)
z1?z2=(3-i)(a+2i)=(
∴6-a=0,即a=6
因此z2=6+2i,|z2|=.
34.解:由(z-2)i=1+i得z=+2=3-i
∴z′=z[cos(-)+isin(-)]=(3-i)(i)=-2i
z′+i=-i=2(i)=2(cosπ+isinπ)
∴arg(z1+i)=π
評述:本題考查復(fù)數(shù)乘法的幾何意義和復(fù)數(shù)輻角主值的概念.
35.解法一:zw+zw3=zw(1+w2)=(i)(i)(1+i)
=(1+i)2(i)=
故復(fù)數(shù)zw+zw3的模為,輻角主值為.
解法二:w=i=cos+isin
zw+zw3=z(w+w3)=z[(cos+isin)+(cos+isin)3]
=z[(cos+isin)+(cos+isin)]=z()
=
故復(fù)數(shù)zw+zw3的模為,輻角主值為π.
評述:本題主要考查復(fù)數(shù)的有關(guān)概念及復(fù)數(shù)的基本運算能力.
36.證法一:
ω=
于是zω=cos+isin, =cos(-)+isin(-).
z2ω3=[cos(-)+isin(-)]×(cosπ+isinπ)=cosπ+isinπ
因為OP與OQ的夾角為π-(-)=.
所以OP⊥OQ
又因為|OP|=||=1,|OQ|=|z2ω3|=|z|2|ω|3=1
∴|OP|=|OQ|.
由此知△OPQ為等腰直角三角形.
證法二:∵z=cos(-)+isin(-).
∴z3=-i
又ω=.
∴ω4=-1
于是
由此得OP⊥OQ,|OP|=|OQ|
故△OPQ為等腰直角三角形.
37.解:(1)因為z1、z2是一個實系數(shù)一元二次方程的兩個根,所以z1、z2是共軛復(fù)數(shù).
設(shè)z1=a+bi(a,b∈R且b≠0),則z2=a-bi
于是(a+bi)2=(a-bi),于是
解得或
∴
(2)由z1=1+mi(m>0),z12=z2得z2=(1-m2)+
∴ω=-(1+m2)+
tanθ=-
由m>0,知m+≥2,于是-1≤tanθ≤0
又 -(m2+1)<0,
因此所求θ的取值范圍為[π,π).
38.解:(Ⅰ)設(shè)z=a+bi,a、b∈R,b≠0
則w=a+bi+
因為w是實數(shù),b≠0,所以a2+b2=1,
即|z|=1.
于是w=
所以z的實部的取值范圍是(-,1).
(Ⅱ).
因為a∈(-,1),b≠0,所以u為純虛數(shù).
(Ⅲ)
.
因為a∈(-,1),所以a+1>0,
故w-u2≥2?2-3=4-3=1.
當(dāng)a+1=,即a=0時,w-u2取得最小值1.
39.解:由|z1+z2|=1,得(z1+z2)()=1,又|z1|=|z2|=1,故可得z1+z2=-1,所以z1的實部=z2的實部=-.又|z2|=1,故z2的虛部為±,
z2=-±i,z2=z1.
于是z1+z1,
所以z1=1,z2=或z1=,z2=1.
所以,或
40.解法一:z2+z=(cosθ+isinθ)2+cosθ+isinθ=cos2θ+isin2θ+cosθ+isinθ
=2cosθcos+i?2sincos=2cos(cosθ+isinθ)
=-2cos[cos(π+θ)+isin(π+θ)]
∵θ∈(π,2π),∴∈(,π),∴-2cos>0
∴復(fù)數(shù)z2+z的模為-2cos,輻角為2kπ+π+θ(k∈Z)
解法二:z2+z=z(1+z)=(cosθ+isinθ)(1+cosθ+isinθ)
=(cosθ+isinθ)(2cos2+i?2sincos)
=2cos(cosθ+isinθ)(cos+isin)=2cos(cosθ+isinθ)
以下同解法一.
41.解法一:如圖12―3,設(shè)Z1、Z3對應(yīng)的復(fù)數(shù)分別為z1、z3,則由復(fù)數(shù)乘除法的幾何意義有z1=z2[cos()+isin()]
=
z3=.
注:求出z1后,z3=iz1=
解法二:設(shè)Z1、Z3對應(yīng)的復(fù)數(shù)分別是z1、z3,根據(jù)復(fù)數(shù)加法和乘法的幾何意義,依題意得
∴z1=z2(1-i)=(1-i)(1-i)=i
z3=z2-z1=(1+i)-(i)=i
評述:本題主要考查復(fù)數(shù)的基本概念和幾何意義,以及運算能力.此題以復(fù)平面上的簡單幾何圖形為背景,借以考查復(fù)數(shù)的向量表示與復(fù)數(shù)運算的幾何意義等基本知識,側(cè)重概念、性質(zhì)的理解與掌握,以及運算能力和轉(zhuǎn)化的思想,對復(fù)數(shù)教學(xué)有良好的導(dǎo)向作用.
42.解:(Ⅰ)由z=1+i,有w=(1+i)2+3(1-i)-4=-1-i,所以w的三角形式是
(cos)
(Ⅱ)由z=1+i,有
=(a+2)-(a+b)i
由題設(shè)條件知,(a+2)-(a+b)i=1-i.
根據(jù)復(fù)數(shù)相等的定義,得
解得
所以實數(shù)a,b的值分別為-1,2.
評述:本題考查了共軛復(fù)數(shù)、復(fù)數(shù)的三角形式等基礎(chǔ)知識及運算能力.
43.解:因為w為復(fù)數(shù),argw=,所以設(shè)w=r(cos+isin),
則,
從而4-r2=0,得r=2.
因此w=2(cos=-+i.
●命題趨向與應(yīng)試策略
1.由于復(fù)數(shù)內(nèi)容在新的教學(xué)大綱中已被列為選學(xué)內(nèi)容,所以近幾年復(fù)數(shù)部分在高考中考查的難度與題量都呈下降趨勢.
2.本章內(nèi)容在高考中,以選擇題和解答題為主.選擇題主要考查:(1)復(fù)數(shù)的概念,包括虛數(shù)、純虛數(shù)、復(fù)數(shù)的實部和虛部、復(fù)數(shù)的模、輻角主值、復(fù)數(shù)相等、共軛復(fù)數(shù)等概念.(2)復(fù)數(shù)代數(shù)形式與三角形式的基本運算,包括復(fù)數(shù)的四則運算,乘方、開方運算,代數(shù)形式與三角形式的互化及基本運算的技能與技巧等.(3)復(fù)數(shù)的幾何意義,特別是復(fù)數(shù)乘法的幾何意義――向量旋轉(zhuǎn),復(fù)數(shù)運算的幾何意義在平面圖形中的應(yīng)用等.在高考中常見的類型有:
(1)與基本計算有關(guān)的問題;
(2)與復(fù)數(shù)模的最值有關(guān)的問題;
(3)與復(fù)數(shù)幾何意義有關(guān)的問題.
解答題主要考查:(1)在復(fù)數(shù)集中解一元二次方程和二項方程.(2)復(fù)數(shù)的三角運算.(3)復(fù)數(shù)與代數(shù)、幾何、三角的綜合性知識運用.在高考中常見的類型有:
(1)解復(fù)數(shù)方程的問題;
(2)求復(fù)數(shù)的模和輻角主值的問題;
(3)復(fù)數(shù)與代數(shù)幾何、三角相關(guān)聯(lián)的綜合性問題.
從上述我們可以看到高考常以考查復(fù)數(shù)運算為主,估計這一命題趨勢還將繼續(xù)下去.
3.堅持全面復(fù)習(xí)與重點復(fù)習(xí)相結(jié)合.
由于目前試題多以中低檔題目出現(xiàn),難度不大,但涉及面廣,對基本問題掌握的熟練程度要求較高,所以對基本問題不能放松要求.
復(fù)數(shù)的三角形式問題是重點內(nèi)容.首先,應(yīng)熟練地確定復(fù)數(shù)的三角形式、復(fù)數(shù)的模與輻角主值、復(fù)數(shù)三角形式的結(jié)構(gòu)特征.其次,要準(zhǔn)確把握復(fù)數(shù)三角形式的運算特點,恰當(dāng)選擇運算形式.
4.重視復(fù)數(shù)與相關(guān)知識的聯(lián)系.①復(fù)數(shù)問題可以轉(zhuǎn)化成三角問題,②復(fù)數(shù)問題轉(zhuǎn)化為實數(shù)范圍內(nèi)的代數(shù)問題,③復(fù)數(shù)問題轉(zhuǎn)化成平面幾何問題.在復(fù)習(xí)過程中,就充分利用相關(guān)知識,實現(xiàn)問題的轉(zhuǎn)化.如求模的最值問題可采用以下思考方法:①轉(zhuǎn)化為求三角函數(shù)式的最值問題,②轉(zhuǎn)化為實數(shù)范圍內(nèi)的最值,③利用模為實數(shù)這一性質(zhì),||z1|-|z2||≤|z1±z2|≤|z1|+|z2|,④轉(zhuǎn)化為平面幾何問題.隨著觀察分析角度的不同,產(chǎn)生不同的解題思路和方法,提高學(xué)生對算理算法的合理運用的水平.
5.強調(diào)數(shù)學(xué)思想方法的訓(xùn)練:(1)轉(zhuǎn)化思想:要求學(xué)生在全面理解掌握復(fù)數(shù)知識的同時,善于將復(fù)數(shù)向?qū)崝?shù)轉(zhuǎn)化,將復(fù)數(shù)向幾何、三角轉(zhuǎn)化.(2)分類討論思想:分類討論是一種重要的解題策略和方法,它能使復(fù)雜的問題簡單化,復(fù)數(shù)考題中經(jīng)常用到這種分類討論思想.(3)數(shù)形結(jié)合思想:運用數(shù)形結(jié)合思想處理復(fù)平面問題是高考考查的熱點之一,應(yīng)引起注意.
注:凡標(biāo)有※的題目都與2003年高考考試說明不符合,復(fù)數(shù)的三角形式及其運算都已刪除.僅供讀者自己運用.
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