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复数在高考中题型比较固定,因此解题时只需识别题型,用对结论即可.下列介绍在复数高考中的常用结论,供同学们复习参考.
结论一: z=a+bi(a,b∈R)?圳实部是a,虚部是b
例1 (2011年江苏卷)设复数i满足i(z+1)=-3+2i(i是虚数单位),则z的实部是 .
分析 求复数的虚部或实部,应先化为标准代数形式z=a+bi(a,b∈R).
解 因为z+1=■=(-3+2i)(-i)=2+3i,所以z=1+3i. 故z的实部是1.
评注 求虚部或实部,应注意两点:一是代数形式中a,b必须是实数,二是实部是实数,即不带i.
结论二: 复数是实数的条件
⑴ z=a+bi(a,b∈R)是实数?圳b=0;
⑵ z∈R?圳z=■;
⑶ z∈R?圳z2≥0.
例2 (2011年上海卷)已知复数z1满足(z1-2)(1+i)=1-i(i为虚数单位),复数z2的虚部为2,z1·z2是实数,求z2.
分析 先求出z1,再设出z2,利用z1·z2是实数,即可解题.
解 (z1-2)(1+i)=1-i?圯z1=2-i.
设z2=a+2i,a∈R,则z1·z2=(2-i)(a+2i)=(2a+2)+(4-a)i,
又因为z1·z2∈R,得4-a=0,则a=4, 所以z2=4+2i.
评注 本题关键是求出z2的实部,利用z1·z2是实数来求解.
结论三: 复数是纯虚数的条件
⑴ z=a+bi(a,b∈R)是纯虚数?圳a=0,且b≠0;
⑵ z=a+bi(a,b∈R)是纯虚数?圳z+■=0(z≠0);
⑶ z=a+bi(a,b∈R)是纯虚数?圳z2<0.
例3 (2011年安徽卷)设i是虚数单位,复数■为纯虚数,则实数a为( )
A. 2 B. -2 C. -■ D. ■
分析 利用复数是纯虚数的充要条件来解决.
解 设■=bi(b∈R),则1+ai=bi(2-i)=b+2bi, 所以b=1, a=2. 故选A.
评注 复数是纯虚数的条件应包含两个方面,即实部为零,虚部不为零. 特别是虚部不为零易忽略.
结论四: 复数相等的结论
a+bi=c+di?圳a=c,b=d(a,b,c,d∈R).
例4 (2011年湖南卷)若a,b∈R,i为虚数单位,且(a+i)i=b+i,则( )
A. a=1,b=1 B. a=-1,b=1
C. a=-1,b=-1 D. a=1,b=-1
分析 用复数相等的充要条件即可解决.
解 已知(a+i)i=-1+ai=b+i,由复数相等的充要条件,得a=1,b=-1. 故选D.
评注 此类题通常是用复数的性质以及复数相等的充要条件,转化为实数方程来解决.
结论五: 复数运算的常用性质
⑴ (1±i)2=±2i,(±1±i)4=-4;
⑵ ■=i,■=-i,■=-i;
⑶ i的周期性:i4n=1,i4n+1=i,i4n+2=-1,i4n+3=-i(n∈N*).
例5 ⑴ (2011年湖北卷) i为虚数单位,则■■=( )
A. -i B. -1 C. i D. 1
⑵ (2011年重庆卷)复数■=( )
A. -■-■i B. -■+■i C. ■-■i D. ■+■i
分析 对于 ⑴ 先计算■,再利用i的周期性来解决;对于 ⑵ 可直接利用i的周期性化简.
解 ⑴ 因为■=■=i,所以■■=i2011=i4×502+3=i3=-i. 故选A.
⑵ ■=■=■=■. 故选C.
评注 在复数的计算中,能熟用常见的结论(1±i)2=±2i,(1-i)(1+i)=2,■=i和in的周期性等,往往能快速解题.
结论六: 共轭复数的性质
设z=a+bi(a,b∈R),则■=a-bi(a,b∈R),有以下性质:
⑴ z+■=2a,z-■=2bi;
⑵ |z|2=|■|2=z■=a2+b2;
⑶ z∈R?圳z=■;
⑷ 非零复数z为纯虚数?圳z=-■.
例6 (2011年全国新课标卷)复数■的共轭复数是( )
A. -■i B. ■i C. -i D. i
分析 先化简复数,可用提取i,也可分母实数化,再紧扣共轭复数概念,即可解决.
解法一 提取i,则2+i=i(1-2i),则■=■=i,所以其共轭复数为-i. 故选C.
解法二 利用分母实数化,得■=■=■=i,所以其共轭复数为-i. 故选C.
评注 共轭复数的实部相等,虚部互为相反数.
例7 (2011年全国卷)复数z=1+i,■为z的共轭复数,则z■-z-1=( )
A. -2i B. -i
C. i D. 2i
分析 利用共轭复数的定义及性质,即可解决.
解法一 由题意可知■=1-i,则z■-z-1=(1+i)(1-i)-(1+i)-1=-i. 故选B.
解法二 利用性质(2)知z■=12+12=2,则z■-z-1=2-(1+i)-1=-i. 故选B.
评注 利用共轭复数的性质z■=a2+b2,可简化解题过程.
结论七: 复数模的性质
⑴ |z1+z2|2+|z1-z2|2=2|z1|2+2|z2|2;
⑵ ||z1|-|z2||≤|z1±z2|≤|z1|+|z2|;
⑶ z1=z2?圯|z1|=|z2|;
⑷ |z1·z2|=|z1|·|z2|.
例8 设|z1|=|z2|=1,|z1+z2|=■,则|z1-z2|= .
分析 直接用模的平方性质,即可解题.
解 由性质(1)得|z1-z2|2=2|z1|2+2|z2|2-|z1+z2|2=2×1+2×1-3=1.
故有|z1-z2|=1.
评注 本题若先设z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R),再结合整体思想也可解决,但比较繁琐,不如用结论来得简单.
结论八: 实系数一元二次方程的三个结论
⑴ 实系数一元二次方程在复数范围内必有两个解;
⑵ 当Δ≥0时,有两个实根;
⑶ 当Δ<0时,有一对共轭虚根,虚根成对出现.
例9 “-2≤a≤2”是“实系数一元二次方程x2+ax+1=0有虚根”的( )
A. 必要不充分条件 B. 充分不必要条件
C. 充要条件 D. 既不充分也不必要条件
分析 利用特殊值法及判别式法来验证.
解 当a=2时,方程x2+ax+1=0,只有实根x=-1,没有虚根.
若实系数一元二次方程x2+ax+1=0有虚根,则其判别式Δ=a2-4<0,解得-2<a<2. 故选A.
评注 在复数范围内,韦达定理在实系数一元二次方程中仍成立.