(共37张PPT)
12.2 复数的运算
第1课时 复数的加减运算
基础认知·自主学习
【概念认知】
复数加、减法的运算法则及加法运算律
(1)加、减法的运算法则
设z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R)是任意两个复数,
则z1+z2=______________,z1-z2=______________.
即:两个复数相加(减)就是把实部与实部、虚部与虚部分别相加(减).
(a+c)+(b+d)i
(a-c)+(b-d)i
(2)加法运算律
对任意z1,z2,z3∈C,有
①交换律:z1+z2=______.
②结合律:(z1+z2)+z3=z1+(z2+z3).
z2+z1
学情诊断·课时测评第1课时 复数的加减运算
【概念认知】
复数加、减法的运算法则及加法运算律
(1)加、减法的运算法则
设z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R)是任意两个复数,则z1+z2=(a+c)+(b+d)i,z1-z2=(a-c)+(b-d)i.
即:两个复数相加(减)就是把实部与实部、虚部与虚部分别相加(减).
(2)加法运算律
对任意z1,z2,z3∈C,有
①交换律:z1+z2=z2+z1.
②结合律:(z1+z2)+z3=z1+(z2+z3).
【自我小测】
1.实数x,y满足z1=y+xi,z2=yi-x,且z1-z2=2,则xy的值是( )
A.1 B.2 C.-2 D.-1
【解析】选A.z1-z2=y+xi-(yi-x)=x+y+(x-y)i=2,所以
所以x=y=1.所以xy=1.
2.已知i是虚数单位,那么(3+i)+(1+2i)=( )
A.2+3i B.4+i
C.4+2i D.4+3i
【解析】选D.(3+i)+(1+2i)=4+3i.
3.复数(1-i)-(2+i)+3i等于( )
A.-1+i B.1-i C.i D.-i
【解析】选A.(1-i)-(2+i)+3i=(1-2)+(-i-i+3i)=-1+i.
4.若复数z满足z+=1,则z的虚部是( )
A.-2 B.4 C.-3 D.3
【解析】选B.因为z+=1,所以z=-2+4i,所以z的虚部是4.
5.下面四个说法:①0比-i大;②两个复数当且仅当其和为实数时,它们的虚部互为相反数;③x+yi=1+i的充要条件为x=y=1;④任何纯虚数的平方都是负实数.其中错误说法的序号是________.
【解析】①实数与虚数不能比较大小,故错误;
②两个复数当且仅当其和为实数时,它们的虚部互为相反数,正确;③当y=-i,x=i时,x+yi=1+i,所以x+yi=1+i时,不一定x=y=1,故错误;④若z=bi为纯虚数,则z2=-b2<0,故正确.
答案:①③
6.计算:(1)+(2-i)-;
(2)(5-5i)+(-2-i)-(3+4i).
【解析】(1)+(2-i)-
=+i=1+i.
(2)(5-5i)+(-2-i)-(3+4i)=(5-2-3)-(5+1+4)i=-10i.
【基础全面练】
一、单选题
1.(2+i)+(3+i)=( )
A.5+2i B.5+5i C.6+i D.6+5i
【解析】选A.(2+i)+(3+i)=5+2i.
2.已知z+3-2i=4+i,则z等于( )
A.1+i B.1+3i
C.-1-i D.-1-3i
【解析】选B.因为z+3-2i=4+i,所以z=4+i-3(3-2i)=1+3i.
3.复数z1=-i,z2=5+3i,若z1-z=z2,则复数z=( )
A.-5-4i B.5+2i
C.-5+4i D.i
【解析】选A.因为z1-z=z2,所以z=z1-z2=-i-(5+3i)=-5-4i.
4.已知复数z为纯虚数,且z-4i+1=m-3i,则z为( )
A.i B.3i C.i D.-2i
【解析】选A.由z-4i+1=m-3i,得z=m-1+i,所以z=i.
5.定义运算=ad-bc,则(i是虚数单位)为( )
A.3 B.-3 C.i2-1 D.i2+2
【解析】选B.因为运算=ad-bc,
所以=i2-1×2=-1-2=-3.
二、填空题
6.复数z=(5+2i)-i2,则z+(-1+4i)=________;z的虚部为________.
【解析】z=5+2i-(-1)=6+2i,所以z+(-1+4i)=6+2i-1+4i=5+6i.
答案:5+6i 2
7.若复数z1=+5i,且z1-z∈R,则复数z1的虚部为
________;若z是纯虚数,则z=________.
【解析】z1的虚部为5,因为z是纯虚数,且z1-z∈R,所以z=5i.
答案:5 5i
8.计算(-3+2i)-+(i+i2)=________.
【解析】原式=+(2+1+1)i=-+4i.
答案:-+4i
9.设实数x,y,θ满足以下关系:x+yi=3+5cos θ+i(-4+5sin θ),则x2+y2的最大值是________.
【解析】因为x+yi=(3+5cos θ)+i(-4+5sin θ),
所以x2+y2=(3+5cos θ)2+(-4+5sin θ)2
=50+30cos θ-40sin θ=50+50cos (θ+φ),
其中sin φ=,cos φ=.
所以(x2+y2)max=50+50=100.
答案:100
三、解答题
10.化简下列复数:
(1)+;
(2)+-.
【解析】(1)+,
=+i=9-3i.
(2)+-,
=+i=-11i.
11.已知z1=2a+i,z2=4-3i,z3=a-ai,a∈R,若z1-z2-z3为实数,求a值.
【解析】因为z1-z2-z3=(a-4)+(4+a)i∈R,
所以a+4=0,
所以a=-4.
【综合突破练】
一、选择题
1.设z1=2-i2,z2=-5+2i,则z1+z2=( )
A.-2+i B.-3+2i
C.-3+i D.-2+2i
【解析】选D.因为z1=2+1=3,z2=-5+2i,所以z1+z2=-2+2i.
2.设复数z1=4+2i,z2=1-3i,则复数z2-的虚部是( )
A.4i B.-4i C.4 D.-4
【解析】选D.z2-=(1-3i)-=-1-4i,
则其虚部是-4.
3.(多选)若z1=2a+i,z2=-2+ai(a∈R),且复数z1+z2的实部或虚部为零,则a的值可能为( )
A.3 B.2 C.1 D.-1
【解析】选CD.z1+z2=2a+i-2+ai=(2a-2)+(1+a)i.所以2a-2=0或1+a=0,所以a=1或a=-1.
【光速解题】选CD.求出z1+z2后,把四个选项逐项代入,验证可立即得到答案.
二、填空题
4.已知复数z1=a2-3-i,z2=-2a+a2i,若z1+z2是纯虚数,则实数a=________.
【解析】由条件知z1+z2=a2-2a-3+(a2-1)i,又z1+z2是纯虚数,所以解得a=3.
答案:3
5.若f(z)=z+(5-3i),则f=________.
【解析】f=-i=-i.
答案:-i
6.若(a+1)+2i=2+(b-1)i(a·b∈R),则(a+bi)-(4-i)=________.
【解析】由题意所以所以(1+3i)-(4-i)=-3+4i.
答案:-3+4i
7.已知z1=(3x+y)+(y-4x)i(x,y∈R),z2=(4y-2x)-(5x+3y)i(x,y∈R).设z=z1-z2,且z=13-2i,则z1=________,z2=________.
【解析】z=z1-z2=[(3x+y)+(y-4x)i]
-[(4y-2x)-(5x+3y)i]
=(5x-3y)+(x+4y)i=13-2i,
所以解得
所以z1=5-9i,z2=-8-7i.
答案:5-9i -8-7i
三、解答题
8.证明复数的加法满足交换律、结合律.
【证明】复数的加法满足交换律.
设z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R),则有z1+z2=(a+bi)+(c+di)=(a+c)+(b+d)i,z2+z1=+(a+bi)=(c+a)+(d+b)i,
因为a+c=c+a,b+d=d+b,所以z1+z2=z2+z1.即复数的加法满足交换律.
复数的加法满足结合律.设z1=a+bi,z2=c+di,z3=e+fi(a,b,c,d,e,f∈R)有+z3=[(a+bi)+(c+di)]+(e+fi)
=[(a+c)+(b+d)i]+(e+fi)
=(a+c+e)+(b+d+f)i,
z1+=(a+bi)+[(c+di)+(e+fi)]
=(a+bi)+[(c+e)+(d+f)i]
=(a+c+e)+(b+d+f)i
所以+z3=z1+,
即复数的加法满足结合律.
9.已知复数z1=1+ai,z2=2a-3i,z3=a2+i(a∈R).
(1)当a为何值时,复数z1-z2+z3是实数?
(2)当a为何值时,复数z1-z2+z3是纯虚数?
【解析】(1)由题意,知z1-z2+z3=(1+ai)-(2a-3i)+(a2+i)=1-2a+a2+(a+4)i.若复数z1-z2+z3是实数,则a+4=0,即a=-4.
(2)若复数z1-z2+z3是纯虚数,
则即a=1.
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6(共74张PPT)
第2课时 复数的乘除运算
基础认知·自主学习
【概念认知】
1.复数乘法的运算法则和运算律
(1)复数乘法的运算法则
设z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R)是任意两个复数,
则z1z2=(a+bi)(c+di)=__________________.
(ac-bd)+(ad+bc)i
(2)复数乘法的运算律
对任意复数z1,z2,z3∈C,有
交换律 z1z2=____
结合律 (z1z2)z3=______
乘法对加法的分配律 z1(z2+z3)=_________
z2z1
z1(z2z3)
z1z2+z1z3
zm+n
zmn
相等
相反数
a-bi
3.in(n∈N*)的周期性
计算复数的乘方要用到虚数单位i的乘方,in(n∈N*)有如下性质:
i1=i,i2=-1,i3=i·i2=-i,i4=i3·i=-i2=1,从而对于任何n∈N*,
有i4n=__,i4n+1=_,同理可证i4n+2= ____,i4n+3= ___,i4n+4=1.上述公式中,
说明in(n∈N*)具有周期性,且最小正周期是__,n可以推广到整数集.
1
i
-1
-i
4
学情诊断·课时测评
素养培优练第2课时 复数的乘除运算
【概念认知】
1.复数乘法的运算法则和运算律
(1)复数乘法的运算法则
设z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R)是任意两个复数,
则z1z2=(a+bi)(c+di)=(ac-bd)+(ad+bc)i.
(2)复数乘法的运算律
对任意复数z1,z2,z3∈C,有
交换律 z1z2=z2z1
结合律 (z1z2)z3=z1(z2z3)
乘法对加法的分配律 z1(z2+z3)=z1z2+z1z3
(3)复数的乘方
复数的乘方是相同复数的积,即对任何z,z1,z2∈C及m,n∈N*,则有:
zmzn=zm+n,(zm)n=zmn,(z1z2)n=zz.
2.复数除法的运算法则
(1)共轭复数的概念
如果两个复数满足实部相等,虚部互为相反数,那么称这两个复数为共轭复数,z的共轭复数用表示.即z=a+bi,则=a-bi.
(2)复数除法运算法则
设z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R,且c+di≠0),
则==+i(c+di≠0).
3.in(n∈N*)的周期性
计算复数的乘方要用到虚数单位i的乘方,in(n∈N*)有如下性质:
i1=i,i2=-1,i3=i·i2=-i,i4=i3·i=-i2=1,从而对于任何n∈N*,有i4n=1,i4n+1=i,同理可证i4n+2=-1,i4n+3=-i,i4n+4=1.上述公式中,说明in(n∈N*)具有周期性,且最小正周期是4,n可以推广到整数集.
【自我小测】
1.i为虚数单位,=( )
A.-1 B.1 C.-i D.i
【解析】选A.===-1.
2.(教材练习改编)复数(i为虚数单位)的共轭复数是( )
A.1+i B.1-i C.-1+i D.-1-i
【解析】选B.化简可得z===1+i,
所以z的共轭复数为1-i.
3.若=a+bi(i为虚数单位,a,b∈R,则a+b=________.
【解析】因为==1+i,
所以1+i=a+bi,所以a=1,b=1,所以a+b=2.
答案:2
4.(2020·江苏高考)已知i是虚数单位,则复数z=的实部是________.
【解析】z==3+i,则实部为3.
答案:3
5.若复数z满足i·z=1+2i,其中i是虚数单位,则z的实部为________.
【解析】因为i·z=1+2i,所以z==2-i,故z的实部为2.
答案:2
6.定义运算=ad-bc,则符合条件=1+i的复数z=________.
【解析】根据题中条件可有,2zi+z=1+i,z=分子分母上下同时
乘以(2i-1)得,所以化简为-i.
答案:-i
7.已知复数z1=2-3i,z2=.求:
(1)z1+2;(2)z1·z2;(3).
【解析】z2===
==1-3i.
(1) z1+2=(2-3i)+(1+3i)=3.
(2) z1·z2==2-9-9i=-7-9i.
(3)====+i.
【基础全面练】
一、单选题
1.(2021·全国乙卷)设iz=4+3i,则z=( )
A.-3-4i B.-3+4i
C.3-4i D.3+4i
【解析】选C.在等式iz=4+3i两边同时乘i得,-z=4i-3,所以z=3-4i.
2.已知复数z满足z(1+i)=1-i(i为虚数单位),则z的虚部为( )
A.-i B.i C.1 D.-1
【解析】选D.因为复数z满足z(1+i)=1-i,
所以z===-i,
所以z的虚部为-1.
3.(2020·全国Ⅲ卷)复数·(1+i)=1-i,则z=( )
A.1-i B.1+i C.-i D.i
【解析】选D.因为====-i,所以z=i.
4.复数z=-ai,a∈R,且z2=-i,则a的值为( )
A.1 B.2 C. D.
【解析】选C.由z=-ai,a∈R,得z2=-2××ai+(ai)2=-a2-ai,
因为z2=-i,
所以
解得a=.
5.若a+i=2+bi(a,b∈R),则(a+bi)2=( )
A.5-4i B.5+4i
C.3-4i D.3+4i
【解析】选D.因为a+i=2+bi,所以a=2,b=1,所以(z+i)2=3+4i.
6.=( )
A.1+i B.1-i
C.-1+i D.-1-i
【解析】选D.原式=(1+i)=i2(1+i)=-1-i.
二、填空题
7.设复数z=(i是虚数单位),则z的共轭复数=
________.
【解析】因为复数z====2-3i,所以z的共轭复数=2+3i.
答案:2+3i
8.若2+i(i 是虚数单位)是关于x的实系数方程x2+mx+n=0的一个根,
则m+n等于________.
【解析】因为2+i是关于x的实系数方程x2+mx+n=0的一个根,所以(2+i)2+m(2+i)+n=0,所以2m+n+3+(4+m)i=0,
所以所以m+n=1.
答案:1
9.若复数z满足i·z=1+2,则z=________.
【解析】设z=a+bi,则ai-b=1+2(a-bi),所以所以a=-,b=,所以z=-+i.
答案:-+i
10.已知复数z1=4+3i,z2=1+2i,则z1·z2=________;=________.
【解析】z1·z2=(4+3i)(1+2i)=4+8i+3i-6=-2+11i,====2-i.
答案:-2+11i 2-i
三、解答题
11.计算:(1)(2+i)(2-i);
(2)(1+2i)2;(3)6+.
【解析】(1)(2+i)(2-i)=4-i2=4-(-1)=5.
(2)(1+2i)2=1+4i+(2i)2=1+4i+4i2=-3+4i.
(3)原式=6+=i6+i=-1+i.
12.计算:···…·.
【解析】因为=i,所以原式=i·i2·i3·…·i10=i1+2+3+…+10=i55=i3=-i.
【综合突破练】
一、选择题
1.已知是z的共轭复数,若z·i+2=2z,则z=( )
A.1+i B.1-i
C.-1+i D.-1-i
【解析】选A.设z=a+bi(a,b∈R),则=a-bi,代入z·i+2=2z中得,(a+bi)(a-bi)i+2=2(a+bi),
所以2+(a2+b2)i=2a+2bi,
由复数相等的条件得
所以
所以z=1+i.
2.已知复数z=,是z的共轭复数,则z·等于( )
A. B. C.1 D.2
【解析】选A.方法一:因为z=
====
=-+,所以=--,所以z·=.
方法二:因为z=,
所以|z|====,
所以z·=.
3.若一个复数的实部与虚部互为相反数,则称此复数为“理想复数”.已知z=+bi(a,b∈R)为“理想复数”,则( )
A.a-5b=0 B.3a-5b=0
C.a+5b=0 D.3a+5b=0
【解析】选D.因为z=+bi=+bi=+i.
由题意知,=--b,则3a+5b=0.
【误区警示】解此题时,一定要特别注意“理想复数”与共轭复数的区别,注意共轭复数的思维定式.
4.(多选)已知集合M=,其中i为虚数单位,则下列元素属于集合M的是( )
A. B.
C. D.2
【解析】选BC.根据题意M=
中n=4k时,in=1;
n=4k+1时,in=i;n=4k+2时,in=-1;n=4k+3时,in=-i,
所以M=.
选项A中=2 M;
选项B中,==-i∈M;
选项C中,==i∈M;
选项D中2=-2i M.
二、填空题
5.若复数z=的实部为3,则z的虚部为________.
【解析】z===
=+i.
由题意知=3,所以a=-1,所以z=3+i.
所以z的虚部为1.
答案:1
6.已知:复数z=2+,其中i为虚数单位.若z2+az+b=2+3i,则实数a=________,b=________.
【解析】z=2+=2i+i=-1+3i,由z2+az+b=2+3i得(-1+3i)2+a(-1-3i)+b=2+3i,
即+i=2+3i
所以解得
答案:-3 7
7.已知z为复数,且z+2i和都为实数,则z=________.
【解析】设z=a+bi(a,b∈R),则z+2i=a+(b+2)i为实数,所以b+2=0,所以b=-2,又===+i为实数,所以=0,所以a=-2b,所以a=4,所以z=4-2i.
答案:4-2i
8.已知复数z满足(1+i)z=1-3i(i是虚数单位),若复数(1+ai)z是纯虚数,则实数a的值为________;若复数z的共轭复数为,则复数=________.
【解析】解得z=-1-2i,因为复数(1+ai)z是纯虚数,则(1+ai)(-1-2i)=-1+2a+(-a-2)i,所以-1+2a=0,且-a-2≠0,所以实数a的值为.因为z的共轭复数为=-1+2i,所以复数=-1-i.
答案: -1-i
三、解答题
9.已知z为复数,为实数,为纯虚数,求复数z.
【解析】设z=a+bi(a,b∈R),则==(a-1+bi)·(-i)
=b-(a-1)i.
因为为实数,所以a-1=0,即a=1.
又因为=
=为纯虚数,所以a-b=0,且a+b≠0,所以b=1.故复数z=1+i.
10.设z是虚数,ω=z+是实数,且-1<ω<2.
(1)求z的实部的取值范围.
(2)设μ=,求证:μ为纯虚数;
(3)求ω-μ2的最小值.
【解析】(1)因为z是虚数,所以可设z=x+yi,x,y∈R,且y≠0,
所以ω=z+=x+yi+=x+yi+=x++i,
可得 x2+y2=1,
此时,ω=2x -(2)因为μ===
=-i,因为y≠0,-<x<1,所以μ为纯虚数;
(3)ω-μ2=2x-,然后化简和计算得到ω-μ2=2(x+1)+-3≥
2-3=1.
当且仅当x=0时等号成立,所以ω-μ2的最小值为1.
(60分钟 100分)
一、选择题(每小题5分,共45分,多选题全部选对的得5分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1.设i是虚数单位,则2 022=( )
A.i B.-i C.1 D.-1
【解析】选D.由于===-i,
所以=(-i)2 022=(-i)4×505+2=(-i)2=-1.
2.复数z=的实部为( )
A.-2 B.-i C.i D.-1
【解析】选A.因为z===-2+i,所以实部为-2.
3.复数z=的虚部为( )
A.-i B.- C.i D.
【解析】选D.∵z===-+i,∴复数z=的虚部为.
4.已知复数z满足=2-i,其中i是虚数单位,则复数z是( )
A.4-3i B.4+3i
C.-4i D.4
【解析】选B.因为=2-i,所以z=(2-i)(1+2i)=4+3i.
5.复数i(1+i)2=( )
A.2 B.-2 C.2i D.-2i
【解析】选B.i(1+i)2=i·2i=-2.
6.复数z满足z-1=(z+1)i,则的值是( )
A.1+i B.1-i
C.i D.-i
【解析】选D.因为z-1=(z+1)i,所以z====i,所以=-i.
7.(多选)下面关于复数:z=的叙述中正确的是( )
A.z的虚部为-i B.|z|=
C.z的共轭复数为1+i D.z2=2i
【解析】选BD.z===-1-i,则其虚部为-1,A错误;|z|==,B正确;z的共轭复数为-1+i;
z2=(-1-i)2=2i,D正确.
8.(多选)已知复数z=,则以下说法正确的是( )
A.复数z的虚部为
B.z的共轭复数=-
C.|z|=
D.复数z的的实部是-
【解析】选CD.因为z===-+i,所以复数z的虚部为,实部是-,所以A错误,D正确.z的共轭复数=--,B错误.
|z|==,故C正确.
9.(多选)若复数z=,其中i为虚数单位,则下列结论正确的是( )
A.z的虚部为-1 B.z=1-i
C.z2为纯虚数 D.z的共轭复数为-1-i
【解析】选ABC.因为z====1-i,B正确;
z的虚部为-1,A正确;
因为z2=(1-i)2=-2i,故z2为纯虚数,C正确;z的共轭复数为1+i,D错误.
二、填空题(每小题5分,共15分)
10.复数的共轭复数是________.
【解析】==i,故其共轭复数为-i.
答案:-i
11.若i为虚数单位,则复数=________.
【解析】由题意====i.
答案:i
12.若z1=1-3i,z2=6-8i,且+=,则z的值为
________.
【解析】由z1=1-3i,得===+i,
又由z2=6-8i,得====+i,那么=-=-,
所以z=-=-=-=-+i.
答案:-+i
三、解答题(每小题10分,共40分)
13.已知z1,z2满足z+z1z2+z=0,且z2≠0,求复数.
【解析】z+z1z2+z=0,则2++1=0,则=.
14.设复数z1=2+ai(其中a∈R),z2=3-4i.
(1)若z1+z2是实数,求z1·z2的值;
(2)若是纯虚数,求a.
【解析】(1)因为z1=2+ai(其中a∈R),z2=3-4i,所以z1+z2=5+(a-4)i,由z1+z2是实数,得a=4.
所以z1=2+4i,z2=3-4i,
则z1·z2=(2+4i)(3-4i)=22+4i;
(2)由===+i是纯虚数,得即a=.
15.已知z1=1-i,z2=2+2i.
(1)求z1·z2;
(2)若=+,求z.
【解析】(1)因为z1=1-i,z2=2+2i,
所以z1·z2=(1-i)(2+2i)=4.
(2)由=+,得z=,
所以z====-i.
16.计算:-20.
【解析】===-i,2==i,2-20=[(1+2i)·1+(-i)5]2-i10
=(1+i)2-i10=1+2i.
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