人教A版(2019) 高数 必修第二册 7.1.2 复数的几何意义(课件+练习)

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名称 人教A版(2019) 高数 必修第二册 7.1.2 复数的几何意义(课件+练习)
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资源类型 试卷
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2024-02-23 14:03:02

文档简介

(共46张PPT)
7.1.2 复数的几何意义
第七章 复 数
学习指导 核心素养
1.通过实例了解复平面内的点与复数一一对应关系. 2.理解实轴、虚轴、模、共轭复数等概念. 3.能够通过向量的模求复数的模. 1.数学抽象:复平面的有关概念及复数的模、共轭复数.
2.直观想象:复数与复平面内点和向量的对应.
01
必备知识 落实
知识点一 复平面
(1)复平面:建立直角坐标系来表示_____的平面叫做复平面.
(2)实轴:直角坐标系中的x轴叫做_____,实轴上的点都表示_____;
(3)虚轴:直角坐标系中的y轴叫做_____,除了原点外,虚轴上的点都表示________.
(4)每一个复数,有复平面内唯一的一个点和它对应;复平面内的每一个点,有唯一的一个复数和它对应.即,复数z=a+bi      复平面内的点Z(a,b).
复数
实轴
实数
虚轴
纯虚数
   已知复数z=(a2-1)+(2a-1)i,其中a∈R.当复数z在复平面内对应的点Z满足下列条件时,求a的值(或取值范围).
(1)在实轴上;
【解】 若z对应的点在实轴上,则有
2a-1=0,解得a=
利用复数与点的对应解题的步骤
(1)找对应关系:复数的几何表示法,即复数z=a+bi(a,b∈R)可以用复平面内的点Z(a,b)来表示,是解决此类问题的根据.
(2)列出方程:此类问题可利用复数的实部与虚部应满足的条件,建立方程(组)或不等式(组)求解.

1.复数z=-1-2i(i为虚数单位)在复平面内对应的点位于(  )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
解析:z=-1-2i对应的点Z(-1,-2)位于第三象限.

2.在复平面内,复数6+5i,-2+3i对应的点分别为A,B.若C为线段AB的中点,则点C对应的复数是(  )
A.4+8i B.8+2i
C.2+4i D.4+i
解析:由题意知A(6,5),B(-2,3),则AB的中点C(2,4)对应的复数为2+4i.

知识点二 复数的几何意义
复数z=a+bi(a,b∈R)与复平面内的点Z(a,b)及以原点为起点,点Z(a,b)为终点的向量_____是一一对应的(如图所示).







复数与平面向量的对应关系
(1)根据复数与平面向量的对应关系,可知当平面向量的起点在原点时,向量的终点对应的复数即为向量对应的复数,反之,复数对应的点确定后,从原点引出的指向该点的有向线段,即为复数对应的向量.
(2)解决复数与平面向量一一对应的问题时,一般以复数与复平面内的点一一对应为工具,实现复数、复平面内的点、向量之间的转化.

知识点三 复数的模
(1)定义:向量  的___叫做复数z=a+bi的模或绝对值.
(2)记法:复数z=a+bi的模记作________或_______________.
(3)公式:|z|=|a+bi|=__________,其中a,b∈R.如果b=0,那么z=a+bi是一个实数a,它的模就等于|a|(a的绝对值).

|z|
|a+bi|

(1)复数的模的计算:计算复数的模时,应先确定复数的实部和虚部,再利用模长公式计算.虽然两个虚数不能比较大小,但它们的模可以比较大小.
(2)复数模的几何意义:①|z|表示点Z到原点的距离,可依据|z|满足的条件判断点Z的集合表示的图形;
②利用复数模的定义,把模的问题转化为几何问题解决.

知识点四 共轭复数
(1)定义
一般地,当两个复数的实部_____,虚部_____________时,这两个复数叫做互为共轭复数.虚部不等于0的两个共轭复数也叫做__________.
(2)表示

相等
互为相反数
共轭虚数
a-bi

-1
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课堂巩固 自测

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2.已知复数z=1-2i,则z在复平面内对应的点关于虚轴对称的点是(  )
A.(1,-2) B.(1,2)
C.(-2,1) D.(-1,-2)
解析:z在复平面内对应的点为(1,-2),关于虚轴对称的点是(-1,-2).故选D.
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-6-8i
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课后达标 检测
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5.若复数z1=2+bi与复数z2=a-4i(a,b∈R)互为共轭复数,则a=________,b=________.
解析:因为z1与z2互为共轭复数,所以a=2,b=4.
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-2+3i
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(2)如果(1)中的点B关于虚轴的对称点为点C,求点C对应的复数.
解:设点C对应的复数为z2=x2+y2i(x2,y2∈R),
则点C的坐标为(x2,y2),由(1)可得,点B的坐标为(2,-1),
由对称性可知x2=-2,y2=-1,
故z2=-2-i.
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9.已知复数z满足|z|2-2|z|-3=0,则复数z对应的点Z的集合构成的图形是(  )
A.一个圆 B.线段
C.两点 D.两个圆
解析:因为|z|2-2|z|-3=0,所以(|z|-3)(|z|+1)=0,所以|z|=3或|z|=-1(舍去),所以复数z对应的点Z的集合构成的图形是以原点O为圆心,以3为半径的一个圆.故选A.

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±i
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(2)当复数z的模最小时,复数z在复平面内对应的点Z在一次函数y=-mx+n的图象上,其中mn>0,求m,n的关系.
解:由(1)知当x=0时,复数z的模最小,
则Z(-2,2).
因为点Z在一次函数y=-mx+n的图象上,所以2m+n=2.
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7.1.2 复数的几何意义
学习指导 核心素养
1.通过实例了解复平面内的点与复数一一对应关系. 2.理解实轴、虚轴、模、共轭复数等概念. 3.能够通过向量的模求复数的模. 1.数学抽象:复平面的有关概念及复数的模、共轭复数. 2.直观想象:复数与复平面内点和向量的对应.
知识点一 复平面
(1)复平面:建立直角坐标系来表示复数的平面叫做复平面.
(2)实轴:直角坐标系中的x轴叫做实轴,实轴上的点都表示实数;
(3)虚轴:直角坐标系中的y轴叫做虚轴,除了原点外,虚轴上的点都表示纯虚数.
(4)每一个复数,有复平面内唯一的一个点和它对应;复平面内的每一个点,有唯一的一个复数和它对应.即,复数z=a+bi复平面内的点Z(a,b).
 已知复数z=(a2-1)+(2a-1)i,其中a∈R.当复数z在复平面内对应的点Z满足下列条件时,求a的值(或取值范围).
(1)在实轴上;
(2)在第三象限.
利用复数与点的对应解题的步骤
(1)找对应关系:复数的几何表示法,即复数z=a+bi(a,b∈R)可以用复平面内的点Z(a,b)来表示,是解决此类问题的根据.
(2)列出方程:此类问题可利用复数的实部与虚部应满足的条件,建立方程(组)或不等式(组)求解.
1.复数z=-1-2i(i为虚数单位)在复平面内对应的点位于(  )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
2.在复平面内,复数6+5i,-2+3i对应的点分别为A,B.若C为线段AB的中点,则点C对应的复数是(  )
A.4+8i B.8+2i
C.2+4i D.4+i
知识点二 复数的几何意义
复数z=a+bi(a,b∈R)与复平面内的点Z(a,b)及以原点为起点,点Z(a,b)为终点的向量是一一对应的(如图所示).
 已知复平面内直角坐标系中O是原点,向量,对应的复数分别为2-3i,-3+2i,那么向量对应的复数是(  )
A.-5+5i B.5-5i
C.5+5i D.-5-5i
复数与平面向量的对应关系
(1)根据复数与平面向量的对应关系,可知当平面向量的起点在原点时,向量的终点对应的复数即为向量对应的复数,反之,复数对应的点确定后,从原点引出的指向该点的有向线段,即为复数对应的向量.
(2)解决复数与平面向量一一对应的问题时,一般以复数与复平面内的点一一对应为工具,实现复数、复平面内的点、向量之间的转化.
向量1对应的复数是5-4i,向量2对应的复数是-5+4i,则1+2对应的复数是(  )
A.-10+8i B.10-8i
C.0 D.10+8i
知识点三 复数的模
(1)定义:向量的模叫做复数z=a+bi的模或绝对值.
(2)记法:复数z=a+bi的模记作|z|或|a+bi|.
(3)公式:|z|=|a+bi|=,其中a,b∈R.如果b=0,那么z=a+bi是一个实数a,它的模就等于|a|(a的绝对值).
 已知复数z1=+i,z2=-+i.
(1)求|z1|及|z2|并比较大小.
(2)设z∈C,且|z|=|z1|,则复数z在复平面内对应的点Z的轨迹是什么图形?
(1)复数的模的计算:计算复数的模时,应先确定复数的实部和虚部,再利用模长公式计算.虽然两个虚数不能比较大小,但它们的模可以比较大小.
(2)复数模的几何意义:①|z|表示点Z到原点的距离,可依据|z|满足的条件判断点Z的集合表示的图形;
②利用复数模的定义,把模的问题转化为几何问题解决.
1.已知x+xi=1+yi,其中x,y∈R,则|x+yi|=(  )
A.1 B.
C. D.2
2.设z∈C,且满足|z|<3,则复数z对应的点Z的集合是什么图形?
知识点四 共轭复数
(1)定义
一般地,当两个复数的实部相等,虚部互为相反数时,这两个复数叫做互为共轭复数.虚部不等于0的两个共轭复数也叫做共轭虚数.
(2)表示
复数z的共轭复数用表示,即如果z=a+bi,那么=a-bi.
 (1)设z=-3+2i,则在复平面内对应的点位于(  )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
(2)若x-2+yi和3x-i互为共轭复数,则实数x=________,y=________.
共轭复数的特点
(1)复数z=a+bi(a,b∈R)的共轭复数为=a-bi;
(2)两个共轭复数的对应点关于实轴对称;
(3)互为共轭复数的两个复数的模长相等.
1.已知i是虚数单位,复数z=1+i,则的实部与虚部之差为(  )
A.1 B.0
C.-2 D.2
2.已知z=-1+2i,则||=________.
1.已知复数z=2i,则z的共轭复数等于(  )
A.0 B.2i
C.-2i D.-4
2.已知复数z=1-2i,则z在复平面内对应的点关于虚轴对称的点是(  )
A.(1,-2) B.(1,2)
C.(-2,1) D.(-1,-2)
3.已知复数z1=2+i,z2=-i,则=(  )
A. B.
C. D.5
4.复数4+3i与-2-5i分别表示向量与,则向量表示的复数是________.
[A 基础达标]
1.已知O为复平面中直角坐标系的坐标原点,向量=(-1,2),则点M对应的复数为(  )
A.1+2i B.-1+2i
C.2-i D.2+i
2.复数z1=1+xi(x∈R),z2=y+i,若z1=z2,则1=(  )
A.1+i B.1-i
C.-1+i D.-1-i
3.当A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
4.(多选)设复数z满足z=-1-2i,i为虚数单位,则下列结论正确的是(  )
A.|z|=
B.复数z在复平面内对应的点在第四象限
C.z的共轭复数为-1+2i
D.复数z在复平面内对应的点在直线y=-2x上
5.若复数z1=2+bi与复数z2=a-4i(a,b∈R)互为共轭复数,则a=________,b=________.
6.i为虚数单位,设复数z1,z2在复平面内对应的点关于原点对称,若z1=2-3i,则z2=________,|z2|=________.
7.在复平面内,O是原点,向量对应的复数为2+i.
(1)如果点A关于实轴的对称点为点B,求向量对应的复数;
(2)如果(1)中的点B关于虚轴的对称点为点C,求点C对应的复数.
[B 能力提升]
8.已知复数z=a+i(a∈R)在复平面内对应的点位于第二象限,且|z|=2,则复数z=(  )
A.-1+i B.1+i
C.-1+i或1+i D.-2+i
9.已知复数z满足|z|2-2|z|-3=0,则复数z对应的点Z的集合构成的图形是(  )
A.一个圆 B.线段
C.两点 D.两个圆
10.在复平面内,复数1+i与1+3i分别对应向量和,其中O为坐标原点,则线段AB的中点所对应的复数为________.
11.设z为纯虚数,且|z-1|=|-1+i|,则复数z=________.
12.已知x为实数,复数z=x-2+(x+2)i.
(1)当x为何值时,复数z的模最小?
(2)当复数z的模最小时,复数z在复平面内对应的点Z在一次函数y=-mx+n的图象上,其中mn>0,求m,n的关系.
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7.1.2 复数的几何意义
学习指导 核心素养
1.通过实例了解复平面内的点与复数一一对应关系. 2.理解实轴、虚轴、模、共轭复数等概念. 3.能够通过向量的模求复数的模. 1.数学抽象:复平面的有关概念及复数的模、共轭复数. 2.直观想象:复数与复平面内点和向量的对应.
知识点一 复平面
(1)复平面:建立直角坐标系来表示复数的平面叫做复平面.
(2)实轴:直角坐标系中的x轴叫做实轴,实轴上的点都表示实数;
(3)虚轴:直角坐标系中的y轴叫做虚轴,除了原点外,虚轴上的点都表示纯虚数.
(4)每一个复数,有复平面内唯一的一个点和它对应;复平面内的每一个点,有唯一的一个复数和它对应.即,复数z=a+bi复平面内的点Z(a,b).
 已知复数z=(a2-1)+(2a-1)i,其中a∈R.当复数z在复平面内对应的点Z满足下列条件时,求a的值(或取值范围).
(1)在实轴上;
(2)在第三象限.
【解】 (1)若z对应的点在实轴上,则有
2a-1=0,解得a=.
(2)若z对应的点在第三象限,则有
解得-1利用复数与点的对应解题的步骤
(1)找对应关系:复数的几何表示法,即复数z=a+bi(a,b∈R)可以用复平面内的点Z(a,b)来表示,是解决此类问题的根据.
(2)列出方程:此类问题可利用复数的实部与虚部应满足的条件,建立方程(组)或不等式(组)求解.
1.复数z=-1-2i(i为虚数单位)在复平面内对应的点位于(  )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
解析:选C.z=-1-2i对应的点Z(-1,-2)位于第三象限.
2.在复平面内,复数6+5i,-2+3i对应的点分别为A,B.若C为线段AB的中点,则点C对应的复数是(  )
A.4+8i B.8+2i
C.2+4i D.4+i
解析:选C.由题意知A(6,5),B(-2,3),则AB的中点C(2,4)对应的复数为2+4i.
知识点二 复数的几何意义
复数z=a+bi(a,b∈R)与复平面内的点Z(a,b)及以原点为起点,点Z(a,b)为终点的向量是一一对应的(如图所示).
 已知复平面内直角坐标系中O是原点,向量,对应的复数分别为2-3i,-3+2i,那么向量对应的复数是(  )
A.-5+5i B.5-5i
C.5+5i D.-5-5i
【解析】 向量,对应的复数分别记作z1=2-3i,z2=-3+2i,根据复数与复平面内的点一一对应,可得向量=(2,-3),=(-3,2).
由向量减法的坐标运算可得向量=-=(5,-5),
根据复数与复平面内的点一一对应,可得向量对应的复数是5-5i.
【答案】 B
复数与平面向量的对应关系
(1)根据复数与平面向量的对应关系,可知当平面向量的起点在原点时,向量的终点对应的复数即为向量对应的复数,反之,复数对应的点确定后,从原点引出的指向该点的有向线段,即为复数对应的向量.
(2)解决复数与平面向量一一对应的问题时,一般以复数与复平面内的点一一对应为工具,实现复数、复平面内的点、向量之间的转化.
向量1对应的复数是5-4i,向量2对应的复数是-5+4i,则1+2对应的复数是(  )
A.-10+8i B.10-8i
C.0 D.10+8i
解析:选C.因为向量1对应的复数是5-4i,向量2对应的复数是-5+4i,所以1=(5,-4),2=(-5,4),所以1+2=(5,-4)+(-5,4)=(0,0),所以1+2对应的复数是0.
知识点三 复数的模
(1)定义:向量的模叫做复数z=a+bi的模或绝对值.
(2)记法:复数z=a+bi的模记作|z|或|a+bi|.
(3)公式:|z|=|a+bi|=,其中a,b∈R.如果b=0,那么z=a+bi是一个实数a,它的模就等于|a|(a的绝对值).
 已知复数z1=+i,z2=-+i.
(1)求|z1|及|z2|并比较大小.
(2)设z∈C,且|z|=|z1|,则复数z在复平面内对应的点Z的轨迹是什么图形?
【解】 (1)|z1|=|+i|==2,|z2|==1,所以|z1|>|z2|.
(2)由|z|=|z1|=2知||=2(O为坐标原点),所以点Z到原点的距离为2,所以点Z的轨迹是以原点为圆心,2为半径的圆.
(1)复数的模的计算:计算复数的模时,应先确定复数的实部和虚部,再利用模长公式计算.虽然两个虚数不能比较大小,但它们的模可以比较大小.
(2)复数模的几何意义:①|z|表示点Z到原点的距离,可依据|z|满足的条件判断点Z的集合表示的图形;
②利用复数模的定义,把模的问题转化为几何问题解决.
1.已知x+xi=1+yi,其中x,y∈R,则|x+yi|=(  )
A.1 B.
C. D.2
解析:选B.因为x+xi=1+yi,所以x=y=1,则|x+yi|=|1+i|==.故选B.
2.设z∈C,且满足|z|<3,则复数z对应的点Z的集合是什么图形?
解:设z=x+yi(x,y∈R),则|z|=.
由题意知 <3,x2+y2<9.
所以复数z对应的点Z的集合是以原点O为圆心,3为半径的圆面,不包括边界.
知识点四 共轭复数
(1)定义
一般地,当两个复数的实部相等,虚部互为相反数时,这两个复数叫做互为共轭复数.虚部不等于0的两个共轭复数也叫做共轭虚数.
(2)表示
复数z的共轭复数用表示,即如果z=a+bi,那么=a-bi.
 (1)设z=-3+2i,则在复平面内对应的点位于(  )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
(2)若x-2+yi和3x-i互为共轭复数,则实数x=________,y=________.
【解析】 (1)=-3-2i,故对应的点(-3,-2)位于第三象限.
(2)由题意得解得
【答案】 (1)C (2)-1 1
共轭复数的特点
(1)复数z=a+bi(a,b∈R)的共轭复数为=a-bi;
(2)两个共轭复数的对应点关于实轴对称;
(3)互为共轭复数的两个复数的模长相等.
1.已知i是虚数单位,复数z=1+i,则的实部与虚部之差为(  )
A.1 B.0
C.-2 D.2
解析:选D.=1-i,实部为1,虚部为-1,所以实部与虚部之差为1-(-1)=2.
2.已知z=-1+2i,则||=________.
解析:||=|-1-2i|==.
答案:
1.已知复数z=2i,则z的共轭复数等于(  )
A.0 B.2i
C.-2i D.-4
解析:选C.因为复数z=2i,则z的共轭复数=-2i,故选C.
2.已知复数z=1-2i,则z在复平面内对应的点关于虚轴对称的点是(  )
A.(1,-2) B.(1,2)
C.(-2,1) D.(-1,-2)
解析:选D.z在复平面内对应的点为(1,-2),关于虚轴对称的点是(-1,-2).故选D.
3.已知复数z1=2+i,z2=-i,则=(  )
A. B.
C. D.5
解析:选C.依题意得,|z1|==,|z2|==1,所以=.
4.复数4+3i与-2-5i分别表示向量与,则向量表示的复数是________.
解析:因为复数4+3i与-2-5i分别表示向量与,
所以=(4,3),=(-2,-5),
又=-=(-2,-5)-(4,3)=(-6,-8),
所以向量表示的复数是-6-8i.
答案:-6-8i
[A 基础达标]
1.已知O为复平面中直角坐标系的坐标原点,向量=(-1,2),则点M对应的复数为(  )
A.1+2i B.-1+2i
C.2-i D.2+i
解析:选B.因为O为复平面中直角坐标系的坐标原点,向量=(-1,2),
则点M对应的复数为-1+2i.故选B.
2.复数z1=1+xi(x∈R),z2=y+i,若z1=z2,则1=(  )
A.1+i B.1-i
C.-1+i D.-1-i
解析:选B.由题可知z1=z2,即1+xi=y+i,即x=1,y=1,所以z1=1+i,1=1-i.故选B.
3.当A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
解析:选D.因为0,m-1<0,所以复数z在复平面内对应的点在第四象限.
4.(多选)设复数z满足z=-1-2i,i为虚数单位,则下列结论正确的是(  )
A.|z|=
B.复数z在复平面内对应的点在第四象限
C.z的共轭复数为-1+2i
D.复数z在复平面内对应的点在直线y=-2x上
解析:选AC.|z|==,A正确;复数z在复平面内对应的点的坐标为(-1,-2),在第三象限,B不正确;z的共轭复数为-1+2i,C正确;复数z在复平面内对应的点为(-1,-2),不在直线y=-2x上,D不正确.故选AC.
5.若复数z1=2+bi与复数z2=a-4i(a,b∈R)互为共轭复数,则a=________,b=________.
解析:因为z1与z2互为共轭复数,所以a=2,b=4.
答案:2 4
6.i为虚数单位,设复数z1,z2在复平面内对应的点关于原点对称,若z1=2-3i,则z2=________,|z2|=________.
解析:因为z1=2-3i在复平面内对应的点的坐标为(2,-3),且复数z1,z2在复平面内对应的点关于原点对称,所以z2在复平面内对应的点的坐标为(-2,3),对应的复数为z2=-2+3i.|z2|==.
答案:-2+3i 
7.在复平面内,O是原点,向量对应的复数为2+i.
(1)如果点A关于实轴的对称点为点B,求向量对应的复数;
(2)如果(1)中的点B关于虚轴的对称点为点C,求点C对应的复数.
解:(1)设向量对应的复数为z1=x1+y1i(x1,y1∈R),
则点B的坐标为(x1,y1),
由题意可知,点A的坐标为(2,1),
根据对称性可知,x1=2,y1=-1,
故z1=2-i.
(2)设点C对应的复数为z2=x2+y2i(x2,y2∈R),
则点C的坐标为(x2,y2),由(1)可得,点B的坐标为(2,-1),
由对称性可知x2=-2,y2=-1,
故z2=-2-i.
[B 能力提升]
8.已知复数z=a+i(a∈R)在复平面内对应的点位于第二象限,且|z|=2,则复数z=(  )
A.-1+i B.1+i
C.-1+i或1+i D.-2+i
解析:选A.因为z在复平面内对应的点位于第二象限,所以a<0,由|z|=2知, =2,解得a=±1,故a=-1,所以z=-1+i.
9.已知复数z满足|z|2-2|z|-3=0,则复数z对应的点Z的集合构成的图形是(  )
A.一个圆 B.线段
C.两点 D.两个圆
解析:选A.因为|z|2-2|z|-3=0,所以(|z|-3)(|z|+1)=0,所以|z|=3或|z|=-1(舍去),所以复数z对应的点Z的集合构成的图形是以原点O为圆心,以3为半径的一个圆.故选A.
10.在复平面内,复数1+i与1+3i分别对应向量和,其中O为坐标原点,则线段AB的中点所对应的复数为________.
解析:由复数的几何意义可得A(1,1),B(1,3),所以线段AB的中点为M(1,2),故线段AB的中点所对应的复数为1+2i.
答案:1+2i
11.设z为纯虚数,且|z-1|=|-1+i|,则复数z=________.
解析:因为z为纯虚数,所以设z=ai(a∈R,且a≠0),
则|z-1|=|ai-1|=.
又因为|-1+i|=,所以=,即a2=1,
所以a=±1,即z=±i.
答案:±i
12.已知x为实数,复数z=x-2+(x+2)i.
(1)当x为何值时,复数z的模最小?
(2)当复数z的模最小时,复数z在复平面内对应的点Z在一次函数y=-mx+n的图象上,其中mn>0,求m,n的关系.
解:(1)由题意得|z|==≥2,显然当x=0时,复数z的模最小,最小值为2.
(2)由(1)知当x=0时,复数z的模最小,
则Z(-2,2).
因为点Z在一次函数y=-mx+n的图象上,所以2m+n=2.
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