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第七章 | 复数
7.1 复数的概念
7.1.1 数系的扩充和复数的概念
明确目标 发展素养
1.在问题情境中了解数系的扩充过程,通过方程的解认识复数. 2.理解复数的代数表示,掌握两个复数相等的充要条件及应用. 1.通过对复数的概念的理解,提高数学抽象素养.
2.通过对复数的认识,提升逻辑推理和数学运算素养.
虚数单位
实部
虚部
全体复数
3.复数相等:
在复数集C={a+bi|a,b∈R}中任取两个数a+bi,c+di(a,b,c,d∈R),我们规定:a+bi与c+di相等当且仅当_____且______
[微思考] 若a+bi=0(a,b∈R),则a与b的关系是什么?
提示:由复数相等的性质知a=b=0.
a=c
b=d.
(二)基本知能小试
1.已知复数z=1+i,则下列结论中正确的个数是 ( )
①z的实部为1;②z>0;③z的虚部为i.
A.1 B.2
C.3 D.0
答案:A
2.若复数z的实部和虚部之和为3,则复数z可以是 ( )
A.3-i B.3+i
C.-1+4i D.1+3i
答案:C
3.若a-2i=bi+1,a,b∈R,则a2+b2=________.
答案:5
(2) 集合表示:
[微思考] 虚数为什么不能比较大小?
提示:引入虚数单位i后,规定i2=-1,但i与0的大小关系不能确定.理由如下:
若i>0,则2i>i,两边同乘i,得2i2>i2,即-2>-1,与实数系中的数的大小规定相矛盾;
若i<0,则-2<-1,得-2i>-i,所以-2i·i<-i·i,即2<1,与实数系中数的大小规定也是矛盾的,故虚数不能比较大小,只有相等与不相等之分.
(二)基本知能小试
1.判断正误:
(1)复数z=bi是纯虚数. ( )
(2)若a为实数,则z=a一定不是虚数. ( )
(3)实数集和虚数集的交集不是空集. ( )
2.若复数z=(x2-1)+(x-1)i为纯虚数,则x的值为 ( )
A.-1 B.0
C.1 D.-1或1
答案:A
3.已知复数z=m+(m2-1)i(m∈R)满足z<0,则m=________.
答案:-1
×
√
×
[解析] 复数2+3i的虚部是3,A正确;形如a+bi(b∈R)的数不一定是虚数,B错误;只有当a∈R,a+3≠0时,(a+3)i是纯虚数,C错误;若两个复数能够比较大小,则它们都是实数,D正确,故选B、C.
[答案] BC
[方法技巧]
判断与复数有关的命题是否正确的方法
(1)举反例:判断一个命题为假命题,只要举一个反例即可,所以解答这种类型的题时,可按照“先特殊,后一般;先否定,后肯定”的方法进行解答.
(2)化代数形式:对于复数实部、虚部的确定,不但要把复数化为a+bi的形式,更要注意这里a,b均为实数时,才能确定复数的实、虚部.
[提醒] 解答复数概念题,一定要紧扣复数的定义,牢记i的性质.
【对点练清】
下列说法中正确的是 ( )
A.复数由实数、虚数、纯虚数构成
B.若复数z=x+yi(x,y∈R)是虚数,则必有x≠0
C.在复数z=x+yi(x,y∈R)中,若x≠0,则复数z一定不是纯虚数
D.若a,b∈R且a>b,则a+i>b+i
解析:选项A错误,复数由实数与虚数构成,在虚数中又分为纯虚数和非纯虚数;选项B错误,若复数z=x+yi(x,y∈R)是虚数,则必有y≠0,但可以x=0;选项C正确,若复数z=x+yi(x,y∈R)是纯虚数,必有x=0,y≠0,因此只要x≠0,复数z一定不是纯虚数;选项D错误,当a,b∈R时,a+i与b+i都是虚数,不能比较大小.
答案:C
[方法技巧]
利用复数的分类求参数的方法及注意事项
(1)利用复数的分类求参数时,首先应将复数化为标准的代数形式z=a+bi(a,b∈R),若不是这种形式,应先化为这种形式,得到实部与虚部,再求解.
(2)要注意确定使实部、虚部的式子有意义的条件,再结合实部与虚部的取值求解.
(3)要特别注意复数z=a+bi(a,b∈R)为纯虚数的充要条件是a=0,且b≠0.
【对点练清】
1.[变设问]若本例中条件不变,当m为何值时,z为实数?
(2)若log2(x2-3x-2)+ilog2(x2+2x+1)>1,则实数x的值是________.
[解析] (1)由z1=z2,得n2-3m-1=-3且n2-m-6=-4,解得m=2,n=±2,所以m+n=4或0,故选A.
(2)因为log2(x2-3x-2)+ilog2(x2+2x+1)>1,
[答案] (1)A (2)-2
答案:-1