题目列表(包括答案和解析)
2、方程的图形是
[ ]
A.圆 B.椭圆 C.双曲线 D.直线
1、下列命题中正确的是 [ ]
A.方程|z+5||z
5i|
=8的图形是双曲线
B.方程|z+5|=8的图形是双曲线
C.方程|z+5i||z
5i|=8的图形是双曲线的两支
D.方程|z+5i||z
5i|=8的图形是双曲线靠近焦点F(0,5)的一支
(二)范例分析
Ⅰ.2004年高考数学题选
1.(2004高考数学试题(浙江卷,6))已知复数z1=3+4i,
z2=t+i, 且是实数,则实数t=( )
A.
B.
C.-
D.-
2.(2004年北京春季卷,2)当时,复数
在复平面上对应的点位于
(
)
A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限
3.(2004年北京卷,2)满足条件的复数
在复平面上对应点的轨迹是( C )
A.一条直线 B.两条直线 C.圆 D.椭圆
Ⅱ.主要的思想方法和典型例题分析:
1.化归思想
复数的代数、几何、向量及三角表示,把复数与实数、三角、平面几何和解析几何有机地联系在一起,这就保证了可将复数问题化归为实数、三角、几何问题。反之亦然。这种化归的思想方法应贯穿复数的始终。
[分析]这是解答题,由于出现了复数和
,宜统一形式,正面求解。
解法一、设z=x+yi(x,y∈R),原方程即为
用复数相等的定义得:
∴=
1,
=
1+3i.
两边取模,得:
整理得
解得 或
代入①式得原方程的解是=
1,
=
1+3i.
[例2](1993·全国·理)设复数z=cosθ+isinθ(0<
[解]∵z=cosθ+isinθ=cos4θ+isin4θ
即,又∵0<θ<π,当
时,
或
[说明]此题转化为三角问题来研究,自然、方便。
[例3]设a,b,x,y∈R+,且(r>0),
求证:
分析令=ax+byi,
==bx+ayi(a,b,x,y∈R+),则问题化归为证明:
||+|
|≥r(a+b)。
证明设=ax+byi,
=bx+ayi(a,b,x,y∈R+),则
=|(a+b)x+(a+b)yi|=|(a+b)(x+yi)|=(a+b)·r。
解如图所示,设点Q,P,A所对应的复数为:
即(x3a+y
i)·(
i)=(x
3a+yi)
由复数相等的定义得
而点(x,y
)在双曲线上,可知点P的轨迹方程为
[说明]将复数问题化归为实数、三角、几何问题顺理成章,而将实数、三角、几何问题化归为复数问题,就要有较强的联想能力和跳跃性思维能力,善于根据题设构造恰到好处的复数,可使问题迎刃而解。
2.分类讨论思想
分类讨论是一种重要的解题策略和方法。在复数中它能使复杂的问题简单化,从而化整为零,各个击破。高考复数考题中经常用到这种分类讨论思想方法。
[例5](1990·全国·理)设a≥0,在复数集C中解方程z+2|z|=a。
分析一般的思路是设z=x+yi(x,y∈R),或z=r(cosθ+isinθ),若由z+2|z|=a转化为z
=a
2|z|,则z
∈R。从而z为实数或为纯虚数,这样再分别求解就方便了。
总之,是一个需要讨论的问题。
[解]解法一∵z=a
2|z|∈R,∴z为实数或纯虚数。
∴问题可分为两种情况:
(1)若z∈R,则原方程即为|z|+2|z|
a=0,
(2)若z为纯虚数,设z=yi(y∈R且y≠0),则原方程即为|y|2|y|+a=0
当a=0时,|y|=2即z=±2i。
当0<a≤1时,
当a>1时,方程无实数解,即此时原方程无纯虚数解。
综上所述,原方程:
当a=0时,解为z=0或z=±2i
解法二设z=x+yi,x,y∈R,将原方程转化为
3.数形结合思想
数与形是数学主要研究内容,两者之间有着紧密的联系和互相渗透、互相转化的广阔前景,复平面的有关试题正是它的具体表现。运用数形结合思想与方法解题是高考考查的热点之一,应引起注意。
[例6]已知|z|=1,且z+z=1,求z。
[解]由z+z=1联想复数加法的几何性质,不难发现z,z
,1所对应的三点A,B,C及原点O构成平行四边形的四个顶点,如图所示,
[说明]这样巧妙地运用联想思维,以数构形,以形思数,提炼和强化数形结合的思想方法,有利于培养学生思维的深刻性。
[例7]复平面内点A对应复数z,点B对应复数为,O为原点,△AOB是面积为的直角三角形,argz∈(0,),求复数z的值.
[分析]哪一个角为直角,不清楚,需要讨论.
[解]因|OA|=|z|>||=|OB|,故∠A不可能是直角,因而可能∠AOB=90º或∠ABO=90º.
若∠AOB=90º,示意图如图1所示.因z与所对应的点关于实轴对称,故argz=45º,
S△AOB=|OA|·|OB|=|z|·||=|z|2=.于是,|z|=2,
从而,z=2(cos45º+isin45º)=+i.
若∠ABO=90º,示意图如图2所示.因z与所对应的点关于实轴对称,且∠AOB<90º,故argz=θ<45º.
令z=r(cosθ+isinθ),则
cos2θ==,sin2θ=,S△AOB=|OA|·|OB|·sin2θ
=r·r·=r2=.
于是,r=. 又cosθ==,
sinθ==, 故z=(+i)=2+i.
综上所述,z=+i或z=2+i.
[说明]①解题关键点:正确地对直角的情况进行分类讨论,正确地理解复数的几何意义,作出满足条件的示意图.
②解题规律:复数的几何意义来源于复数z=a+bi(a、b∈R)与复平面上的点(a,b)之间的一一对应,它沟通了复数与解析几何之间的联系,是数形结合思想的典型表示.
③解题技巧:复数z与它的共轭复数在复平面内对应的向量关于实轴对称.
④这样巧妙地以形译数,数形结合,不需要计算就解决了问题,充分显示了数形结合的思想方法在解题中的作用。
4.集合对应思想
[例8]如图所示,在复平面内有三点P,P
,P
对应的复数
应的复数为a,2a,3a,且它们有相同的辐角主值θ(如图所示),即A,P,P
,P
共线。
从而2sinθ=2
因此有a=±2i。
5.整体处理思想
解复数问题中,学生往往不加分析地用复数的代数形式或三角形式解题。这样常常给解题带来繁琐的运算,导致解题思路受阻。因此在复数学习中,有必要提炼和强化整体处理的思想方法,居高临下地把握问题的全局,完善认识结构,获得解题的捷径,从而提高解题的灵活性及变通性。
[例9]已知z=2i,求z
3z
+z
+5z
+2的值。
[分析]如果直接代入,显然比较困难,将z用三角式表示也有一定的难度。从整体角度思考,可将条件转化为(z2)
=(
i)
=
1,即z
4z+4=
1,即z
4z+5=0,再将结论转化为z
3z
+z
+5z
+2=(z
4z+5)(z
+z
)+2,然后代入就不困难了。
[解]∵z=2i,∴(z
2)
=(
i)
=
1
即z4z+5=0
∴z3z
+z
+5z
+2=(z
4z+5)(z
+z
)+2=2。
[例10]已知,求
。
[解]解由条件得
[说明]把题中一些组合式子视作一个“整体”,并把这个“整体”直接代入另一个式子,可避免由局部运算带来的麻烦。
[例11]复平面上动点z的轨迹方程为:|z
z
|=|z
|,z
≠0,另一动点z满足z
·z=
1,求点z的轨迹。
解由|zz
|=|z
|,知点z
的轨迹为连结原点O和定点z
的线段的垂直平分线。
将此式整体代入点z1的方程,得
的圆(除去原点)。
[例12]设z∈c,a≥0,解方程z|z|+az+i=0。
边取模,得
[说明]解复数方程,可通过整体取模,化为实数方程求解。
综上所述,解答复数问题,应注意从整体上去观察分析题设的结构特征,挖掘问题潜在的特殊性和简单性,充分利用复数的有关概念、共轭复数与模的性质、复数的几何意义以及一些变形技巧,对问题进行整体化处理,可进一步提高灵活、综合应用知识的能力。
6.有关最值问题的多角度思考
[例13]复数z满足条件|z|=1,求|2zz+1|的最大值和最小值。
解法一|z|=1,∴z=cosθ+isinθ
∴|2zz+1|=|2(cosθ+isinθ)
(cosθ+isinθ)+1|
=|(2cos2θcosθ+1)+(2sin2θ
sinθ)i|
∴|2zz+1|
=|2z
z+
|
设z的实部为a,则1≤a≤1
|2zz+1|=|2a+z
1|
,
∴|2zz+1|
=4
解法三:设ω=x+yi(x,y∈R),z=a+bi(a,b∈r)且a+b
=1,
这说明ω对应的点是如图所示的椭圆,问题转化为求该椭圆上各点中与原点距离的最大值和最小值。
时的圆的半径。
得8x2x+8
9r
=0, 由相内切条件知Δ=0,
解法四由模不等式:
|2zz+1|≤2|z|
+|z|+1=4,等号成立的条件是2z
,
z,1所对应的向量共线且同向,可知z是负实数,在|z|=1的条件下,z=-1
∴当z=1时|2z
z+1|
=4。
但另一方面:|2zz+1|≥2|z|
|z|
1=0,这是显然成立的,可是这不能由此确定|2z
z+1|
=0,实际上等号成立的条件应为2z
,
z,1表示的向量共线且异向,由2z
与1对应的向量共线且异向知z=±i,但是当z=±i时,2z
与
z不共线,这表明|2z
z+1|的最小值不是0。
以上这种求最小值的错误想法和解法是学生易犯的错误,此部分内容既为重点也为难点,应向学生强调说明,并举例,切记取等号的条件。
[例14]2001年普通高等学校招生全国统一考试(理18)
已知复数z1=i(1-i)3. (Ⅰ)求argz1及|z|; (Ⅱ)当复数z满足|z|=1,求|z-z1|的最大值.
[分析]本小题考查复数的基本性质和基本运算,以及分析问题和解决问题的能力.
[解](Ⅰ)
∴,|z1|=
.
(Ⅱ)设,则
当
时,
取得最大值
,从而得到
的最大值为
.
(一)主要知识:
1.共轭复数规律,
;
2.复数的代数运算规律
(1)i=1,i
=i,i
=
1,i
=
i;
(3)i·i
·i
·i
=
1,i
+i
+i
+i
=0;
;
3.辐角的运算规律
(1)Arg(z·z
)=Argz
+Argz
(3)Arg=nArgz(n∈N)
…,n1。
或z∈R。
要条件是|z|=|a|。
(6)z·z
≠0,则
4.根的规律:复系数一元n次方程有且只有n个根,实系数一元n次方程的虚根成对共轭出现。
5.求最值时,除了代数、三角的常规方法外,还需注意几何法及不等式
||z|
|z
||≤|z
±z
|≤|z
|+|z
|的运用。
即|z±z
|≤|z
|+|z
|等号成立的条件是:z
,z
所对应的向量共线且同向。
|z±z
|≥|z
|
|z
|等号成立的条件是:z
,z
所对立的向量共线且异向。
掌握复数的基本题型,主要是讨论复数的概念,复数相等,复数的几何表示,计算复数模,共轭复数,解复数方程等。
8.已知数列中,b1=1,点P(bn,bn+1)在直线x-y+2=0上。
Ⅰ)求数列
Ⅱ)设的前n项和为Bn,
试比较
。
Ⅲ)设Tn=
7.设P=(log2x)+(t-2)log2x-t+1,若t在区间[-2,2]上变动时,P恒为正值,试求x的变化范围.
6.(2002北京文)数列由下列条件确定:
(1)证明:对于,
(2)证明:对于.
5. 解关于的不等式
4.求a,b的值,使得关于x的不等式ax2+bx+a2-1≤0的解集分别是:
(1)[-1,2];(2)(-∞,-1]∪[2,+∞);(3){2};(4)[-1,+∞).
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