复数1.复数的概念:
(1)虚数单位i;
(2)复数的代数形式z=a+bi,(a,b∈R);
(3)复数的实部、虚部、虚数与纯虚数。2.复数集3.复数a+bi(a,b∈R)由两部分组成,实数a与b分别称为复数a+bi的实部与虚部,1与i分别是实数单位和虚数单位,当b=0时,a+bi就是实数,当b≠0时,a+bi是虚数,其中a=0且b≠0时称为纯虚数。应特别注意,a=0仅是复数a+bi为纯虚数的必要条件,若a=b=0,则a+bi=0是实数。
4.复数的四则运算若两个复数z1=a1+b1i,z2=a2+b2i,
(1)加法:z1+z2=(a1+a2)+(b1+b2)i;
(2)减法:z1-z2=(a1-a2)+(b1-b2)i;
(3)乘法:z1·z2=(a1a2-b1b2)+(a1b2+a2b1)i;
(4)除法:;
(5)四则运算的交换率、结合率;分配率都适合于复数的情况。
(6)特殊复数的运算:①(n为整数)的周期性运算;②(1±i)2=±2i;③若ω=-+i,则ω3=1,1+ω+ω2=0.5.共轭复数与复数的模
(1)若z=a+bi,则,为实数,为纯虚数(b≠0).
(2)复数z=a+bi的模|Z|=,且=a2+b2.6.根据两个复数相等的定义,设a,b,c,d∈R,两个复数a+bi和c+di相等规定为a+bi=c+di.由这个定义得到a+bi=0.两个复数不能比较大小,只能由定义判断它们相等或不相等。4.复数a+bi的共轭复数是a-bi,若两复数是共轭复数,则它们所表示的点关于实轴对称。
若b=0,则实数a与实数a共轭,表示点落在实轴上。5.复数的加法、减法、乘法运算与实数的运算基本上没有区别,最主要的是在运算中将i2=-1结合到实际运算过程中去。如(a+bi)(a-bi)=a2+b26.复数的除法是复数乘法的逆运算将满足(c+di)(x+yi)=a+bi(c+bi≠0)的复数x+yi叫做复数a+bi除以复数c+di的商。
由于两个共轭复数的积是实数,因此复数的除法可以通过将分母实化得到,即.7.复数a+bi的模的几何意义是指表示复数a+bi的点到原点的距离。
(二)典型例题讲解1.复数的概念例2.已知(2x-1)+i=y-(3-y)i,其中x,y∈R,求x,y.解:根据复数相等的意义,得方程组,得x=,y=4.例4.当m为何实数时,复数z=+(m2+3m-10)i;
(1)是实数;
(2)是虚数;
(3)是纯虚数.解:此题主要考查复数的有关概念及方程(组)的解法.
(1)z为实数,则虚部m2+3m-10=0,即,解得m=2,∴m=2时,z为实数。
(2)z为虚数,则虚部m2+3m-10≠0,即,解得m≠2且m≠±5.当m≠2且m≠±5时,z为虚数.,解得m=-,∴当m=-时,z为纯虚数.诠释:本题应抓住复数分别为实数、虚数、纯虚数时相应必须具备的条件,还应特别注意分母不为零这一要求.例5.计算:i+i2+i3+……+i2005.解:此题主要考查in的周期性.i+i2+i3+……+i2005=(i+i2+i3+i4)+……+(i2001+i2002+i2003+i2004)+i2005=(i-1-i+1)+(i-1-i+1)+……+(i-1-i+1)+i=0+0+……+0+i=i.或者可利用等比数列的求和公式来求解(略)诠释:本题应抓住in的周期及合理分组.例8.使不等式m2-(m2-3m)i<(m2-4m+3)i+10成立的实数m=.解:此题主要考查复数能比较大小的条件及方程组和不等式的解法.∵m2-(m2-3m)i<(m2-4m+3)i+10,且虚数不能比较大小,∴,解得,∴m=3.当m=3时,原不等式成立.诠释:本题应抓住复数能比较大小时必须都为实数这一条件。
例9.已知z=x+yi(x,y∈R),且,求z.解:本题主要考查复数相等的充要条件及指数方程,对数方程的解法.∵,∴,∴,解得或,∴z=2+i或z=1+2i.诠释:本题应抓住复数相等的充要条件这一关键,正确、熟练地解方程(指数,对数方程)2.复数的四则运算例1.计算:
(1),n∈N+;
(2)若ω=-+i,ω3=1,计算;
(4)S=1+2i+3i2+4i3+……+100i99.解:
(1)==.
(2)==-2.
(4)S=1+2i+3i2+4i3+……+100i99=(1+2i+3i2+4i3)+(5i4+6i5+7i6+8i7)+……+(97i96+98i97+99i98+100i99)=(1+2i-3-4i)+(5+6i-7-8i)+……+(97+98i-99-100i)=25(-2-2i)=-50-50i.例2.已知复数z满足|z-2|=2,z+∈R,求z.解:设z=x+yi,x,y∈R,则z+=z+,∵z+∈R,∴=0,又|z-2|=2,∴(x-2)2+y2=4,联立解得,当y=0时,x=4或x=0(舍去x=0,因此时z=0),当y≠0时,,z=1±,∴综上所得z1=4,z2=1+i,z3=1-i.例3.设z为虚数,求证:z+为实数的充要条件是|z|=1.证明:设z=a+bi(a,b∈R,b≠0),于是z+=(a+bi)+,所以b≠0,(z+)∈Rb-=0a2+b2=1|z|=1.例4.复数z满足(z+1)(+1)=||2,且为纯虚数,求z.解:设z=x+yi(x,y∈R),则(z+1)(+1)=||2+z++1=||2,∴z++1=0,z+=-1,x=-.==为纯虚数,∴x2+y2-1=0,y=±,∴z=-+i或z=--i.例5.复数z满足(1+2i)z+(3-10i)=4-34i,求z.解:设z=x+yi(x,y∈R),则(1+2i)(x+yi)+(3-10i)(x-yi)=4-34i,整理得(4x-12y)-(8x+2y)i=4-34i.∴,解得,∴z=4+i.
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