高考数学回归课本教案：复数_高考数学复数复习教案

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高考数学回归课本教案

整理：卢立臻 第十五章 复数

一、基础知识

21．复数的定义：设i为方程x=-1的根，i称为虚数单位，由i与实数进行加、减、乘、除等运算。便产生形如a+bi（a,b∈R）的数，称为复数。所有复数构成的集合称复数集。通常用C来表示。2．复数的几种形式。对任意复数z=a+bi（a,b∈R），a称实部记作Re(z),b称虚部记作Im(z).z=ai称为代数形式，它由实部、虚部两部分构成；若将(a,b)作为坐标平面内点的坐标，那么z与坐标平面唯一一个点相对应，从而可以建立复数集与坐标平面内所有的点构成的集合之间的一一映射。因此复数可以用点来表示，表示复数的平面称为复平面，x轴称为实轴，y轴去掉原点称为虚轴，点称为复数的几何形式；如果将(a,b)作为向量的坐标，复数z又对应唯一一个向量。因此坐标平面内的向量也是复数的一种表示形式，称为向量形式；另外设z对应复平面内的点Z，见图15-1，连接OZ，设∠xOZ=θ,|OZ|=r，则a=rcosθ,b=rsinθ,所以z=r(cosθ+isinθ)，这种形式叫做三角形式。若z=r(cosθ+isinθ)，则θ称为z的辐角。若0≤θ

iθ

iθ称为复数的指数形式。

3．共轭与模，若z=a+bi，（a,b∈R）,则za-bi称为z的共轭复数。模与共轭的性质有：

z1（1）z1z2z1z2；（2）z1z2z1z2；（3）zz|z|；（4）z22z1；（5）z2（6）||z1z2||z1||z2|；22

22z1|z1|；（7）||z1|-|z2||≤|z1±z2|≤|z1|+|z2|；（8）|z2|z2|1。z|z1+z2|+|z1-z2|=2|z1|+2|z2|；（9）若|z|=1，则z4．复数的运算法则：（1）按代数形式运算加、减、乘、除运算法则与实数范围内一致，运算结果可以通过乘以共轭复数将分母分为实数；（2）按向量形式，加、减法满足平行四边形和三角形法则；（3）按三角形式，若z1=r1(cosθ1+isinθ1), z2=r2(cosθ2+isinθ2)，则z1••z2=r1r2[cos(θ1+θ2)+isin(θ1+θ2)]；若z20,z1r1[cos(θ1-θ2)+isin(θ1-θz2r22)]，用指数形式记为z1z2=r1r2e

i(θ1+θ2),z1r1i(12)e.z2r2n5.棣莫弗定理：[r(cosθ+isinθ)]=r(cosnθ+isinnθ).n6.开方：若wr(cosθ+isinθ)，则wnn

r(cos2knisin2kn)，k=0,1,2,„,n-1。

[cos(2)isin(2)]ncosn(2)isin(2)cos(2n)isin(2n)，所以n=4k+1.又因为0≤n≤2000，所以1≤k≤500，所以这样的n有500个。4．二项式定理的应用。

02410013599例5 计算：（1）C100；（2）C100 C100C100C100C100C100C100[解](1+i)=[(1+i)]=(2i)=-2,=1002505050

由二项式定理(1+i)=)+（***00C100C100iC100iC100iC100i024100(C100C100C100C***9)i，比较实部和虚部，得C100=-2，C100C100C100C100C100C100C10013599=0。C100C100C100C1005．复数乘法的几何意义。

例6 以定长线段BC为一边任作ΔABC，分别以AB，AC为腰，B，C为直角顶点向外作等腰直角ΔABM、等腰直角ΔACN。求证：MN的中点为定点。

[证明] 设|BC|=2a，以BC中点O为原点，BC为x轴，建立直角坐标系，确定复平面，则B，C对应的复数为-a,a,点A，M，N对应的复数为z1,z2,z3,CAz1a,BAz1a，由复数乘法的几何意义得：CNz3ai(z1a)，①BMz2ai(z1a)，②由①+②得z2+z3=i(z1+a)-i(z1-a)=2ai.设MN的中点为P，对应的复数z=

z2z3ai,为2定值，所以MN的中点P为定点。

例7 设A，B，C，D为平面上任意四点，求证：AB•AD+BC•AD≥AC•BD。

[证明] 用A，B，C，D表示它们对应的复数，则(A-B)(C-D)+(B-C)(A-D)=(A-C)(B-D)，因为|A-B|•|C-D|+|B-C|•|A-D|≥(A-B)(C-D)+(B-C)(A-D).所以|A-B|•|C-D|+|B-C|•|A-D|≥|A-C|•|B-D|, “=”成立当且仅当Arg(BABCDABC)Arg()，即Arg()Arg()=π，即A，B，C，D共圆DACDBADC时成立。不等式得证。6．复数与轨迹。

例8 ΔABC的顶点A表示的复数为3i，底边BC在实轴上滑动，且|BC|=2，求ΔABC的外心轨迹。

[解]设外心M对应的复数为z=x+yi(x,y∈R)，B，C点对应的复数分别是b,b+2.因为外心M是三边垂直平分线的交点，而AB的垂直平分线方程为|z-b|=|z-3i|，BC的垂直平分线的方程为|z-b|=|z-b-2|，所以点M对应的复数z满足|z-b|=|z-3i|=|z-b-2|，消去b解得4x26(y).3所以ΔABC的外心轨迹是轨物线。7．复数与三角。

例9 已知cosα+cosβ+cosγ=sinα+sinβ+sinγ=0，求证：cos2α+cos2β+cos2γ=0。[证明] 令z1=cosα+isinα,z2=cosβ+isinβ,z3=cosγ+isinγ，则

[证明] 以P为原点建立复平面，并用A，B，C，D，P，Q表示它们对应的复数，由题设及复数乘法的几何意义知D=iC,B=iA；取Q三角形；又由C-Q=i(B-Q)得

CiB，则C-Q=i(B-Q)，则ΔBCQ为等腰直角1iDAQi(Q)，即A-Q=i(D-Q)，所以ΔADQ也为等腰直ii角三角形且以Q为直角顶点。综上命题得证。

例14 平面上给定ΔA1A2A3及点p0，定义As=As-3,s≥4，构造点列p0,p1,p2,„,使得pk+1为绕0中心Ak+1顺时针旋转120时pk所到达的位置，k=0,1,2,„,若p1986=p0.证明：ΔA1A2A3为等边三角形。[证明] 令u=ei3，由题设，约定用点同时表示它们对应的复数，取给定平面为复平面，则p1=(1+u)A1-up0, p2=(1+u)A2-up1, p3=(1+u)A3-up2, 22①×u+②×(-u)得p3=(1+u)(A3-uA2+uA1)+p0=w+p0,w为与p0无关的常数。同理得

22p6=w+p3=2w+p0,„,p1986=662w+p0=p0，所以w=0，从而A3-uA2+uA1=0.由u=u-1得A3-A1=（A2-A1）u，这说明ΔA1A2A3为正三角形。

三、基础训练题

221．满足(2x+5x+2)+(y-y-2)i=0的有序实数对(x,y)有__________组。2．若z∈C且z2=8+6i,且z3-16z-

100=__________。z3.复数z满足|z|=5，且(3+4i)•z是纯虚数，则z__________。4．已知z213i，则1+z+z+„+z

2199

2=__________。

5.设复数z使得z1的一个辐角的绝对值为，则z辐角主值的取值范围是__________。z266．设z,w,λ∈C,|λ|≠1，则关于z的方程z-Λz=w的解为z=__________。

1x1x2arcsin__________。7.设0

29．若a,b,c∈C,则a+b>c是a+b-c>0成立的__________条件。

2210．已知关于x的实系数方程x-2x+2=0和x+2mx+1=0的四个不同的根在复平面上对应的点共圆，则m取值的集合是__________。

211．二次方程ax+x+1=0的两根的模都小于2，求实数a的取值范围。12．复平面上定点Z0，动点Z1对应的复数分别为z0,z1，其中z0≠0，且满足方程|z1-z0|=|z1|，①另一个动点Z对应的复数z满足z1•z=-1，②求点Z的轨迹，并指出它在复平面上的形状和位置。

13．N个复数z1,z2,„,zn成等比数列，其中|z1|≠1，公比为q,|q|=1且q≠±1,复数222222

|z1||z2||z3|1,zzz13.给定实数a,b,c,已知复数z1,z2,z3满足1231,求

z2z3z1|az1+bz2+cz3|的值。

三、联赛一试水平训练题 1．已知复数z满足|2z1|1.则z的辐角主值的取值范围是__________。z2．设复数z=cosθ+isinθ(0≤θ≤π)，复数z,(1+i)z，2z在复平面上对应的三个点分别是P，Q，R，当P，Q，R不共线时，以PQ，PR为两边的平行四边形第四个顶点为S，则S到原点距离的最大值为__________。3．设复平面上单位圆内接正20边形的20个顶点所对应的复数依次为z1,z2,„,z20,则复数1995z1,z1995,,z1995220所对应的不同点的个数是__________。

4．已知复数z满足|z|=1，则|z+iz+1|的最小值为__________。5．设w130z1=w-z,z2=w+z,z1,z2对应复平面上的点A，B，点O为原点，∠AOB=90，i，22|AO|=|BO|，则ΔOAB面积是__________。6．设wcos5isinm5n，则(x-w)(x-w)(x-w)(x-w)的展开式为__________。

3797．已知(3i)=(1+i)(m,n∈N+)，则mn的最小值是__________。

8．复平面上，非零复数z1,z2在以i为圆心，1为半径的圆上，z1•z2的实部为零，z1的辐角主值为，则z2=__________。63i7)1]n的值中有实数__________个。29.当n∈N,且1≤n≤100时，[(10．已知复数z1,z2满足

z2z17，且Argz1，Argz2，Argz3，则

368z1z2Argz1z2的值是__________。z318

4811．集合A={z|z=1},B={w|w=1},C={zw|z∈A,w∈B}，问：集合C中有多少个不同的元素？ 12．证明：如果复数A的模为1，那么方程(1ixn)A的所有根都是不相等的实根（n1ix∈N+）.13.对于适合|z|≤1的每一个复数z，要使0

六、联赛二试水平训练题

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