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2019-2020年高考數(shù)學(xué)回歸課本 復(fù)數(shù)教案 舊人教版.doc

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2019-2020年高考數(shù)學(xué)回歸課本 復(fù)數(shù)教案 舊人教版.doc

2019-2020年高考數(shù)學(xué)回歸課本 復(fù)數(shù)教案 舊人教版一、基礎(chǔ)知識(shí)1復(fù)數(shù)的定義:設(shè)i為方程x2=-1的根,i稱為虛數(shù)單位,由i與實(shí)數(shù)進(jìn)行加、減、乘、除等運(yùn)算。便產(chǎn)生形如a+bi(a,bR)的數(shù),稱為復(fù)數(shù)。所有復(fù)數(shù)構(gòu)成的集合稱復(fù)數(shù)集。通常用C來表示。2復(fù)數(shù)的幾種形式。對(duì)任意復(fù)數(shù)z=a+bi(a,bR),a稱實(shí)部記作Re(z),b稱虛部記作Im(z). z=ai稱為代數(shù)形式,它由實(shí)部、虛部?jī)刹糠謽?gòu)成;若將(a,b)作為坐標(biāo)平面內(nèi)點(diǎn)的坐標(biāo),那么z與坐標(biāo)平面唯一一個(gè)點(diǎn)相對(duì)應(yīng),從而可以建立復(fù)數(shù)集與坐標(biāo)平面內(nèi)所有的點(diǎn)構(gòu)成的集合之間的一一映射。因此復(fù)數(shù)可以用點(diǎn)來表示,表示復(fù)數(shù)的平面稱為復(fù)平面,x軸稱為實(shí)軸,y軸去掉原點(diǎn)稱為虛軸,點(diǎn)稱為復(fù)數(shù)的幾何形式;如果將(a,b)作為向量的坐標(biāo),復(fù)數(shù)z又對(duì)應(yīng)唯一一個(gè)向量。因此坐標(biāo)平面內(nèi)的向量也是復(fù)數(shù)的一種表示形式,稱為向量形式;另外設(shè)z對(duì)應(yīng)復(fù)平面內(nèi)的點(diǎn)Z,見圖15-1,連接OZ,設(shè)xOZ=,|OZ|=r,則a=rcos,b=rsin,所以z=r(cos+isin),這種形式叫做三角形式。若z=r(cos+isin),則稱為z的輻角。若0<2,則稱為z的輻角主值,記作=Arg(z). r稱為z的模,也記作|z|,由勾股定理知|z|=.如果用ei表示cos+isin,則z=rei,稱為復(fù)數(shù)的指數(shù)形式。3共軛與模,若z=a+bi,(a,bR),則a-bi稱為z的共軛復(fù)數(shù)。模與共軛的性質(zhì)有:(1);(2);(3);(4);(5);(6);(7)|z1|-|z2|z1z2|z1|+|z2|;(8)|z1+z2|2+|z1-z2|2=2|z1|2+2|z2|2;(9)若|z|=1,則。4復(fù)數(shù)的運(yùn)算法則:(1)按代數(shù)形式運(yùn)算加、減、乘、除運(yùn)算法則與實(shí)數(shù)范圍內(nèi)一致,運(yùn)算結(jié)果可以通過乘以共軛復(fù)數(shù)將分母分為實(shí)數(shù);(2)按向量形式,加、減法滿足平行四邊形和三角形法則;(3)按三角形式,若z1=r1(cos1+isin1), z2=r2(cos2+isin2),則z1z2=r1r2cos(1+2)+isin(1+2);若cos(1-2)+isin(1-2),用指數(shù)形式記為z1z2=r1r2ei(1+2),5.棣莫弗定理:r(cos+isin)n=rn(cosn+isinn).6.開方:若r(cos+isin),則,k=0,1,2,n-1。7單位根:若wn=1,則稱w為1的一個(gè)n次單位根,簡(jiǎn)稱單位根,記Z1=,則全部單位根可表示為1,.單位根的基本性質(zhì)有(這里記,k=1,2,n-1):(1)對(duì)任意整數(shù)k,若k=nq+r,qZ,0rn-1,有Znq+r=Zr;(2)對(duì)任意整數(shù)m,當(dāng)n2時(shí),有=特別1+Z1+Z2+Zn-1=0;(3)xn-1+xn-2+x+1=(x-Z1)(x-Z2)(x-Zn-1)=(x-Z1)(x-)(x-).8.復(fù)數(shù)相等的充要條件:(1)兩個(gè)復(fù)數(shù)實(shí)部和虛部分別對(duì)應(yīng)相等;(2)兩個(gè)復(fù)數(shù)的模和輻角主值分別相等。9復(fù)數(shù)z是實(shí)數(shù)的充要條件是z=;z是純虛數(shù)的充要條件是:z+=0(且z0).10.代數(shù)基本定理:在復(fù)數(shù)范圍內(nèi),一元n次方程至少有一個(gè)根。11實(shí)系數(shù)方程虛根成對(duì)定理:實(shí)系數(shù)一元n次方程的虛根成對(duì)出現(xiàn),即若z=a+bi(b0)是方程的一個(gè)根,則=a-bi也是一個(gè)根。12若a,b,cR,a0,則關(guān)于x的方程ax2+bx+c=0,當(dāng)=b2-4ac<0時(shí)方程的根為二、方法與例題1模的應(yīng)用。例1 求證:當(dāng)nN+時(shí),方程(z+1)2n+(z-1)2n=0只有純虛根。證明 若z是方程的根,則(z+1)2n=-(z-1)2n,所以|(z+1)2n|=|-(z-1)2n|,即|z+1|2=|z-1|2,即(z+1)(+1)=(z-1)(-1),化簡(jiǎn)得z+=0,又z=0不是方程的根,所以z是純虛數(shù)。例2 設(shè)f(z)=z2+az+b,a,b為復(fù)數(shù),對(duì)一切|z|=1,有|f(z)|=1,求a,b的值。解 因?yàn)?=(1+a+b)+(1-a+b)-(-1+ai+b)-(-1-ai+b)=|f(1)+f(-1)-f(i)-f(-i)|f(1)|+|f(-1)|+|f(i)|+|f(-i)|=4,其中等號(hào)成立。所以f(1),f(-1),-f(i),-f(-i)四個(gè)向量方向相同,且模相等。所以f(1)=f(-1)=-f(i)=-f(-i),解得a=b=0.2.復(fù)數(shù)相等。例3 設(shè)R,若二次方程(1-i)x2+(+i)x+1+i=0有兩個(gè)虛根,求滿足的充要條件。解 若方程有實(shí)根,則方程組有實(shí)根,由方程組得(+1)x+1=0.若=-1,則方程x2-x+1=0中<0無實(shí)根,所以-1。所以x=-1, =2.所以當(dāng)2時(shí),方程無實(shí)根。所以方程有兩個(gè)虛根的充要條件為2。3三角形式的應(yīng)用。例4 設(shè)nxx,nN,且存在滿足(sin+icos)n=sinn+icosn,那么這樣的n有多少個(gè)?解 由題設(shè)得,所以n=4k+1.又因?yàn)?nxx,所以1k500,所以這樣的n有500個(gè)。4二項(xiàng)式定理的應(yīng)用。例5 計(jì)算:(1);(2)解 (1+i)100=(1+i)250=(2i)50=-250,由二項(xiàng)式定理(1+i)100= =)+()i,比較實(shí)部和虛部,得=-250,=0。5復(fù)數(shù)乘法的幾何意義。例6 以定長(zhǎng)線段BC為一邊任作ABC,分別以AB,AC為腰,B,C為直角頂點(diǎn)向外作等腰直角ABM、等腰直角ACN。求證:MN的中點(diǎn)為定點(diǎn)。證明 設(shè)|BC|=2a,以BC中點(diǎn)O為原點(diǎn),BC為x軸,建立直角坐標(biāo)系,確定復(fù)平面,則B,C對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)為-a,a,點(diǎn)A,M,N對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)為z1,z2,z3,,由復(fù)數(shù)乘法的幾何意義得:,由+得z2+z3=i(z1+a)-i(z1-a)=2ai.設(shè)MN的中點(diǎn)為P,對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)z=,為定值,所以MN的中點(diǎn)P為定點(diǎn)。例7 設(shè)A,B,C,D為平面上任意四點(diǎn),求證:ABAD+BCADACBD。證明 用A,B,C,D表示它們對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù),則(A-B)(C-D)+(B-C)(A-D)=(A-C)(B-D),因?yàn)閨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|, “=”成立當(dāng)且僅當(dāng),即=,即A,B,C,D共圓時(shí)成立。不等式得證。6復(fù)數(shù)與軌跡。例8 ABC的頂點(diǎn)A表示的復(fù)數(shù)為3i,底邊BC在實(shí)軸上滑動(dòng),且|BC|=2,求ABC的外心軌跡。解設(shè)外心M對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)為z=x+yi(x,yR),B,C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)分別是b,b+2.因?yàn)橥庑腗是三邊垂直平分線的交點(diǎn),而AB的垂直平分線方程為|z-b|=|z-3i|,BC的垂直平分線的方程為|z-b|=|z-b-2|,所以點(diǎn)M對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)z滿足|z-b|=|z-3i|=|z-b-2|,消去b解得所以ABC的外心軌跡是軌物線。7復(fù)數(shù)與三角。例9 已知cos+cos+cos=sin+sin+sin=0,求證:cos2+cos2+cos2=0。證明 令z1=cos+isin,z2=cos+isin,z3=cos+isin,則z1+z2+z3=0。所以又因?yàn)閨zi|=1,i=1,2,3.所以zi=1,即由z1+z2+z3=0得 又所以所以cos2+cos2+cos2+i(sin2+sin2+sin2)=0.所以cos2+cos2+cos2=0。例10 求和:S=cos200+2cos400+18cos18200.解 令w=cos200+isin200,則w18=1,令P=sin200+2sin400+18sin18200,則S+iP=w+2w2+18w18. 由w得w(S+iP)=w2+2w3+17w18+18w19,由-得(1-w)(S+iP)=w+w2+w18-18w19=,所以S+iP=,所以8復(fù)數(shù)與多項(xiàng)式。例11 已知f(z)=c0zn+c1zn-1+cn-1z+cn是n次復(fù)系數(shù)多項(xiàng)式(c00).求證:一定存在一個(gè)復(fù)數(shù)z0,|z0|1,并且|f(z0)|c0|+|cn|.證明 記c0zn+c1zn-1+cn-1z=g(z),令=Arg(cn)-Arg(z0),則方程g(Z)-c0ei=0為n次方程,其必有n個(gè)根,設(shè)為z1,z2,zn,從而g(z)-c0ei=(z-z1)(z-z2)(z-zn)c0,令z=0得-c0ei=(-1)nz1z2znc0,取模得|z1z2zn|=1。所以z1,z2,,zn中必有一個(gè)zi使得|zi|1,從而f(zi)=g(zi)+cn=c0ei=cn,所以|f(zi)|=|c0ei+cn|=|c0|+|cn|.9.單位根的應(yīng)用。例12 證明:自O(shè)上任意一點(diǎn)p到正多邊形A1A2An各個(gè)頂點(diǎn)的距離的平方和為定值。證明 取此圓為單位圓,O為原點(diǎn),射線OAn為實(shí)軸正半軸,建立復(fù)平面,頂點(diǎn)A1對(duì)應(yīng)復(fù)數(shù)設(shè)為,則頂點(diǎn)A2A3An對(duì)應(yīng)復(fù)數(shù)分別為2,3,n.設(shè)點(diǎn)p對(duì)應(yīng)復(fù)數(shù)z,則|z|=1,且=2n- =2n-命題得證。10復(fù)數(shù)與幾何。例13 如圖15-2所示,在四邊形ABCD內(nèi)存在一點(diǎn)P,使得PAB,PCD都是以P為直角頂點(diǎn)的等腰直角三角形。求證:必存在另一點(diǎn)Q,使得QBC,QDA也都是以Q為直角頂點(diǎn)的等腰直角三角形。證明 以P為原點(diǎn)建立復(fù)平面,并用A,B,C,D,P,Q表示它們對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù),由題設(shè)及復(fù)數(shù)乘法的幾何意義知D=iC,B=iA;取,則C-Q=i(B-Q),則BCQ為等腰直角三角形;又由C-Q=i(B-Q)得,即A-Q=i(D-Q),所以ADQ也為等腰直角三角形且以Q為直角頂點(diǎn)。綜上命題得證。例14 平面上給定A1A2A3及點(diǎn)p0,定義As=As-3,s4,構(gòu)造點(diǎn)列p0,p1,p2,使得pk+1為繞中心Ak+1順時(shí)針旋轉(zhuǎn)1200時(shí)pk所到達(dá)的位置,k=0,1,2,若p1986=p0.證明:A1A2A3為等邊三角形。證明 令u=,由題設(shè),約定用點(diǎn)同時(shí)表示它們對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù),取給定平面為復(fù)平面,則p1=(1+u)A1-up0,p2=(1+u)A2-up1,p3=(1+u)A3-up2,u2+(-u)得p3=(1+u)(A3-uA2+u2A1)+p0=w+p0,w為與p0無關(guān)的常數(shù)。同理得p6=w+p3=2w+p0,p1986=662w+p0=p0,所以w=0,從而A3-uA2+u2A1=0.由u2=u-1得A3-A1=(A2-A1)u,這說明A1A2A3為正三角形。三、基礎(chǔ)訓(xùn)練題1滿足(2x2+5x+2)+(y2-y-2)i=0的有序?qū)崝?shù)對(duì)(x,y)有_組。2若zC且z2=8+6i,且z3-16z-=_。3.復(fù)數(shù)z滿足|z|=5,且(3+4i)z是純虛數(shù),則_。4已知,則1+z+z2+z1992=_。5.設(shè)復(fù)數(shù)z使得的一個(gè)輻角的絕對(duì)值為,則z輻角主值的取值范圍是_。6設(shè)z,w,C,|1,則關(guān)于z的方程-z=w的解為z=_。7.設(shè)0<x<1,則2arctan_。8.若,是方程ax2+bx+c=0(a,b,cR)的兩個(gè)虛根且,則_。9若a,b,cC,則a2+b2>c2是a2+b2-c2>0成立的_條件。10已知關(guān)于x的實(shí)系數(shù)方程x2-2x+2=0和x2+2mx+1=0的四個(gè)不同的根在復(fù)平面上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)共圓,則m取值的集合是_。11二次方程ax2+x+1=0的兩根的模都小于2,求實(shí)數(shù)a的取值范圍。12復(fù)平面上定點(diǎn)Z0,動(dòng)點(diǎn)Z1對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)分別為z0,z1,其中z00,且滿足方程|z1-z0|=|z1|,另一個(gè)動(dòng)點(diǎn)Z對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)z滿足z1z=-1,求點(diǎn)Z的軌跡,并指出它在復(fù)平面上的形狀和位置。13N個(gè)復(fù)數(shù)z1,z2,zn成等比數(shù)列,其中|z1|1,公比為q,|q|=1且q1,復(fù)數(shù)w1,w2,wn滿足條件:wk=zk+h,其中k=1,2,n,h為已知實(shí)數(shù),求證:復(fù)平面內(nèi)表示w1,w2,wn的點(diǎn)p1,p2,pn都在一個(gè)焦距為4的橢圓上。四、高考水平訓(xùn)練題1復(fù)數(shù)z和cos+isin對(duì)應(yīng)的點(diǎn)關(guān)于直線|iz+1|=|z+i|對(duì)稱,則z=_。2.設(shè)復(fù)數(shù)z滿足z+|z|=2+i,那么z=_。3有一個(gè)人在草原上漫步,開始時(shí)從O出發(fā),向東行走,每走1千米后,便向左轉(zhuǎn)角度,他走過n千米后,首次回到原出發(fā)點(diǎn),則n=_。4.若,則|z|=_。5.若ak0,k=1,2,n,并規(guī)定an+1=a1,使不等式恒成立的實(shí)數(shù)的最大值為_。6已知點(diǎn)P為橢圓上任意一點(diǎn),以O(shè)P為邊逆時(shí)針作正方形OPQR,則動(dòng)點(diǎn)R的軌跡方程為_。7已知P為直線x-y+1=0上的動(dòng)點(diǎn),以O(shè)P為邊作正OPQ(O,P,Q按順時(shí)針方向排列)。則點(diǎn)Q的軌跡方程為_。8已知zC,則命題“z是純虛數(shù)”是命題“”的_條件。9若nN,且n3,則方程zn+1+zn-1=0的模為1的虛根的個(gè)數(shù)為_。10設(shè)(xxx+xxx+3)xx=a0+a1x+a2x2+anxn,則+a3k-_。11.設(shè)復(fù)數(shù)z1,z2滿足z1,其中A0,AC。證明:(1)|z1+A|z2+A|=|A|2; (2)12若zC,且|z|=1,u=z4-z3-3z2i-z+1.求|u|的最大值和最小值,并求取得最大值、最小值時(shí)的復(fù)數(shù)z.13.給定實(shí)數(shù)a,b,c,已知復(fù)數(shù)z1,z2,z3滿足求|az1+bz2+cz3|的值。三、聯(lián)賽一試水平訓(xùn)練題1已知復(fù)數(shù)z滿足則z的輻角主值的取值范圍是_。2設(shè)復(fù)數(shù)z=cos+isin(0),復(fù)數(shù)z,(1+i)z,2在復(fù)平面上對(duì)應(yīng)的三個(gè)點(diǎn)分別是P,Q,R,當(dāng)P,Q,R不共線時(shí),以PQ,PR為兩邊的平行四邊形第四個(gè)頂點(diǎn)為S,則S到原點(diǎn)距離的最大值為_。3設(shè)復(fù)平面上單位圓內(nèi)接正20邊形的20個(gè)頂點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)依次為z1,z2,z20,則復(fù)數(shù)所對(duì)應(yīng)的不同點(diǎn)的個(gè)數(shù)是_。4已知復(fù)數(shù)z滿足|z|=1,則|z+iz+1|的最小值為_。5設(shè),z1=w-z,z2=w+z,z1,z2對(duì)應(yīng)復(fù)平面上的點(diǎn)A,B,點(diǎn)O為原點(diǎn),AOB=900,|AO|=|BO|,則OAB面積是_。6設(shè),則(x-w)(x-w3)(x-w7)(x-w9)的展開式為_。7已知()m=(1+i)n(m,nN+),則mn的最小值是_。8復(fù)平面上,非零復(fù)數(shù)z1,z2在以i為圓心,1為半徑的圓上,z2的實(shí)部為零,z1的輻角主值為,則z2=_。9.當(dāng)nN,且1n100時(shí),的值中有實(shí)數(shù)_個(gè)。10已知復(fù)數(shù)z1,z2滿足,且,則的值是_。11集合A=z|z18=1,B=w|w48=1,C=zw|zA,wB,問:集合C中有多少個(gè)不同的元素?12證明:如果復(fù)數(shù)A的模為1,那么方程的所有根都是不相等的實(shí)根(nN+).13.對(duì)于適合|z|1的每一個(gè)復(fù)數(shù)z,要使0<|z+|<2總能成立,試問:復(fù)數(shù),應(yīng)滿足什么條件?六、聯(lián)賽二試水平訓(xùn)練題1設(shè)非零復(fù)數(shù)a1,a2,a3,a4,a5滿足其中S為實(shí)數(shù)且|S|2,求證:復(fù)數(shù)a1,a2,a3,a4,a5在復(fù)平面上所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位于同一圓周上。2求證:。3已知p(z)=zn+c1zn-1+c2zn-2+cn是復(fù)變量z的實(shí)系數(shù)多項(xiàng)式,且|p(i)|<1,求證:存在實(shí)數(shù)a,b,使得p(a+bi)=0且(a2+b2+1)2<4b2+1.4運(yùn)用復(fù)數(shù)證明:任給8個(gè)非零實(shí)數(shù)a1,a2,a8,證明六個(gè)數(shù)a1a3+a2a4, a1a5+a2a6, a1a7+a2a8, a3a5+a4a6, a3a7+a4a8,a5a7+a6a8中至少有一個(gè)是非負(fù)數(shù)。5已知復(fù)數(shù)z滿足11z10+10iz9+10iz-11=0,求證:|z|=1.6.設(shè)z1,z2,z3為復(fù)數(shù),求證:|z1|+|z2|+|z3|+|z1+z2+z3|z1+z2|+|z2+z3|+|z3+z1|。

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