文档内容
专题 02 不等式与复数
目录
01考情透视·目标导航..........................................................................................................................2
02知识导图·思维引航..........................................................................................................................3
03 知识梳理·方法技巧.........................................................................................................................4
04 真题研析·精准预测.........................................................................................................................6
05 核心精讲·题型突破.........................................................................................................................8
题型一:基本不等式二元式 8
题型二:和式与积式 9
题型三:柯西不等式二元式 10
题型四:齐次化与不等式最值 11
题型五:复数的四则运算 12
题型六:复数的几何意义 14
重难点突破:不等式与复数新定义问题 15有关不等式的高考试题,是历年高考重点考查的知识点之一,其应用范围涉及高中数学的很多章节,
且常考常新,但考查内容却无外乎大小判断、求最值和求最值范围等问题,考试形式多以一道选择题为主,
分值5分.复数的代数运算、代数表示及其几何意义是高考的必考内容,题型多为选择题或填空题,分值
5分,考题难度为低档..
考点要求 目标要求 考题统计 考情分析
2024年北京卷第9题,5分
2023年上海卷第6题,4分
2022年上海卷第14题,5分
掌握基本不等
基本不等式
式的应用
2022年新高考II卷第12题,5分
预测 2025 年高考,
2021年上海卷第16题,5分
多以小题形式出现,不等
2023年天津卷第13题,5分 式在高考中主要考查基本
不等式求最值、大小判
2024年新高考甲卷第1题,5分
断,求取值范围问题;预
2023年新高考I卷第2题,5分 测 2025 年高考仍将以复
熟练掌握并灵
数的基本概念以及复数的
复数的四则运算 活应用复数四 2023年新高考甲卷第2题,5分
代数运算为主要考点,其
则运算法则
中复数的除法运算、共轭
2023年新高考乙卷第1题,5分
复数及复数的几何意义是
2022年新高考II卷第2题,5分 最可能出现的命题角度!
2023年新高考II卷第1题,5分
理解复数的几
复数的几何意义 何意义,能直 2023年上海卷第11题,5分
观应用
2022年新高考乙卷第2题,5分1、几个重要的不等式
(1)a2≥0(a∈ R),√a≥0(a≥0),|a|≥0(a∈ R).
a+b
(2)基本不等式:如果a,b∈ R+,则 ≥√ab(当且仅当“a=b”时取“ ”).
2
1 a b
特例:a>0,a+ ≥2; + ≥2(a,b同号).
a b a
(3)其他变形:
(a+b) 2
①a2+b2≥ (沟通两和a+b与两平方和a2+b2的不等关系式)
2
a2+b2
②ab≤ (沟通两积ab与两平方和a2+b2的不等关系式)
2
(a+b) 2
③ab≤ (沟通两积ab与两和a+b的不等关系式)
2
2 a+b √a2+b2
≤√ab≤ ≤ (a,b∈ R+)
④重要不等式串:1 1 2 2 即
+
a b
调和平均值≤几何平均值≤算数平均值≤平方平均值(注意等号成立的条件).
2、均值定理
已知x,y∈ R+.
(x+ y) 2 S2
(1)如果x+ y=S(定值),则xy≤ = (当且仅当“x= y”时取“=”).即“和为定值,
2 4
积有最大值”.
(2)如果xy=P(定值),则x+ y≥2√xy=2√P(当且仅当“x= y”时取“=”).即积为定值,和
有最小值”.
3、常见求最值模型
n √ n
模型一:mx+ ≥2√mn(m>0,n>0),当且仅当x= 时等号成立;
x m
n n √ n
模型二:mx+ =m(x−a)+ +ma≥2√mn+ma(m>0,n>0),当且仅当x−a= 时等号
x−a x−a m
成立;x 1 1
= ≤ (a>0 , c>0) √c
模型三:ax2+bx+c c 2√ac+b ,当且仅当x= 时等号成立;
ax+b+ a
x
mx(n−mx) 1 mx+n−mx n2 n
模型四:x(n−mx)= ≤ ⋅( ) 2= (m>0,n>0,0 1 2
2 2 2 2 2 2
y + y y + y
C.log 1 2x +x
2 2 1 2 2 2 1 2
z
2.(2024年北京高考数学真题)已知 =−1−i,则z=( ).
i
A.−1−i B.−1+i C.1−i D.1+i
3.(2024年高考全国甲卷数学(理)真题)若z=5+i,则i(z+z)=( )
A.10i B.2i C.10 D.2
4.(2024年新课标全国Ⅱ卷数学真题)已知z=−1−i,则|z|=( )
A.0 B.1 C.√2 D.2
z
5.(2024年新课标全国Ⅰ卷数学真题)若 =1+i,则z=( )
z−1
A.−1−i B.−1+i C.1−i D.1+i
6.(2024年上海市1月春考数学试题)已知ab=1,4a2+9b2的最小值为 .
7.(2024年天津高考数学真题)i是虚数单位,复数(√5+i)⋅(√5−2i)= .
8.(2023年北京高考数学真题)在复平面内,复数z对应的点的坐标是(−1,√3),则z的共轭复数z=
( )
A.1+√3i B.1−√3i
C.−1+√3i D.−1−√3i
5(1+i3)
9.(2023年高考全国甲卷数学(文)真题) =( )
(2+i)(2−i)A.−1 B.1 C.1−i D.1+i
2+i
10.(2023年高考全国乙卷数学(理)真题)设z= ,则z=( )
1+i2+i5
A.1−2i B.1+2i C.2−i D.2+i
11.(2023年新课标全国Ⅱ卷数学真题)在复平面内,(1+3i)(3−i)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
12.(2022年高考全国乙卷数学(理)真题)已知z=1−2i,且z+az+b=0,其中a,b为实数,则
( )
A.a=1,b=−2 B.a=−1,b=2 C.a=1,b=2 D.a=−1,b=−2
13.(多选题)(2022年新高考全国II卷数学真题)若x,y满足x2+ y2−xy=1,则( )
A.x+ y≤1 B.x+ y≥−2
C.x2+ y2≤2 D.x2+ y2≥1
14.(2022年高考全国甲卷数学(理)真题)已知△ABC中,点D在边BC上,
AC
∠ADB=120°,AD=2,CD=2BD.当 取得最小值时,BD= .
AB
15.(2022年高考全国甲卷数学(文)真题)已知9m=10,a=10m−11,b=8m−9,则( )
A.a>0>b B.a>b>0 C.b>a>0 D.b>0>a
16.(2021年浙江省高考数学试题)已知α,β,γ是互不相同的锐角,则在
1
sinαcosβ,sinβcosγ,sinγcosα三个值中,大于 的个数的最大值是( )
2
A.0 B.1 C.2 D.3
17.(2021年全国高考乙卷数学(文)试题)下列函数中最小值为4的是( )
4
A.y=x2+2x+4 B.y=|sinx|+
|sinx|
4
C.y=2x+22−x D.y=lnx+
lnx
1 a
18.(2021年天津高考数学试题)若a>0 , b>0,则 + +b的最小值为 .
a b2题型一:基本不等式二元式
【典例1-1】[新考法](2024·浙江宁波·一模)不等式 对任意 恒成立,则
(x2−ax−1)(x−b)≥0 x>0 a2+b2
的最小值为( )
A. B.2 C. D.
2√2−2 2√2 2√2+2
1 1
【典例1-2】(2024·陕西宝鸡·二模)已知正数x,y满足x+ =1,则 +2y的最小值是( )
y x
A. B.6 C. D.
2+2√2 4√2 3+2√2
a+b a+b
如果a>0 , b>0,那么√ab≤ ,当且仅当a=b时,等号成立.其中, 叫作
2 2
a , b的算术平均数,√ab叫作a , b的几何平均数.即正数a , b的算术平均数不小
于它们的几何平均数.
a+b
不等式可变形为:(√a+√b) 2≥4√ab或ab≤( ) 2 ,其中a , b∈ R+.
2
【变式1-1】(2024·辽宁大连·模拟预测)已知函数 ( ,且 )的图象恒过定点 ,
y=log (x−1)+1 a>0 a≠1 A
a
4 1
若点A在直线mx+ny−1=0(m>0,n>0)上,则 + 的最小值为( )
m n
A.13 B. C. D.8
8√2 9+4√2
【变式1-2】[新考法](2024·广西柳州·一模)设函数 ,若 ,则 的最
f (x)=xlnx−(a+b)lnx f (x)≥0 5a+5b
小值为( )
A. B. C. D.
1 2 √5 2√51.(多选题)(2024·浙江·一模)已知a>0,b>0,则下列说法正确的是( )
A.若 ,则
a+b=1 log a+log b≤−2
2 2
B.若 ,则
a+b=1 √a+√b<1
C.若 a−b=1 ,则 2a− 1 >1
2b
D.若 ,则
a−b=1 a2+b2>1
2.(多选题)若实数a,b满足 ,则下列结论正确的是( )
3a2+3b2+4ab=5
2
A.ab<1 B.ab≥−
5
C. D.
a2+b2≥2 −√2≤a+b≤√2
3.[新考法]设函数 ,若 ,则 的最小值为( )
f (x)=(2a−x)ln(x+b) f (x)≤0 a2+b2
A.1 B.√5 C.1 D.√2
5 5 2 2
题型二:和式与积式
【典例2-1】(2024·广西·模拟预测)已知 ,且 ,则 的取值范围为( )
a,b∈(−∞,0) a+4b=ab−5 ab
A. B. C. D.
[25,+∞) [1,+∞) (0,5] (0,1]
【典例2-2】已知 ,则 的最大值为( )
x2+ y2=x2y2(xy≠0) 1−16x2−9 y2
A.−48 B.−49 C.−42 D.−35已知式 目标式 方法选取
和式 积式 基本不等式
积式 和式 基本不等式
和式 和式 柯西不等式
积式 积式 柯西不等式
【变式2-1】(2024·四川绵阳·一模)已知x>0,y>0,且满足x+ y=xy−3,则xy的最小值为( )
A.3 B. C.6 D.9
2√3
【变式2-2】(2024·山西·三模)已知正实数x,y满足 ,则 的最小值为( )
x2+3xy−2=0 2x+ y
A.2√10 B.√10 C.2 D.1
3 3 3 3
【变式2-3】(多选题)已知 ,则( )
m>0,n>0,m2+n2−mn=4
A. B.
log m+log n≤1 m+n≤4
2 2
C. D.
m3+n3≤16 √m+√n≤2√2
1.(多选题)设正实数a,b满足a+b=1,则下列说法中正确的有( )
1 1
A.√ab有最大值 B. + 有最大值4
a b
1
C.√a+√b有最大值√2 D.a2+b2有最小值
2
2.(多选题)已知a>0,b>0,且a+2b=2,则下列说法正确的是( )
1
A.ab≥ B.√a+√2b≤2
2
C. D. 1 2 2√2+3
2a+4b≥4 + ≥
a+b a+3b 4
3.(多选题)已知正实数 满足 ,则( )
a,b a2−ab+b2=1
A.a+b的最大值为2
B.ab的最小值为1C. 的最大值为2
a2+b2
D. 的最小值为1
a2+b2
4.(多选题)(2024·海南·模拟预测)若正实数a,b满足a+2b=1,则( )
b 1
A. + 的最小值为1+2√2 B.3b(2a+b)的最大值为1
a b
1
C.a2+2b2的最小值为 D.(a+1)(b+1)的取值范围为(1,2)
3
题型三:柯西不等式二元式
【典例3-1】[新考法](多选题)柯西不等式(Cauchy-Schwarz Inequality)是一种在数学和物理学中广泛
使用的不等式,它是由法国数学家奥古斯丁·路易·柯西提出的,柯西不等式可以用于证明其他不等式,也
可以用于解决一些数学问题.以下是柯西不等式的原始形式:
①对于所有实数 x 和 y ,有 (a2+b2)(c2+d2)≥(ac+bd) 2.
②等式条件:当且仅当ad−bc=0时,等号成立.
4
例:已知x+2y=2,由柯西不等式(x2+ y2)(12+22)≥(x+2y) 2,可得(x2+ y2) = .运用柯西不等式,判
min 5
断以下正确的选项有( )
A.若 ,则
a2+b2=1 (2a+3b) =√13
max
B.若 ,则(1 2 )
00
,
y>0
,且不等式
x(x+1) 2+ y(y+1) 2−(m2−2m)xy≥0
恒成立,则
m
的取值可能是( )
A.−4 B.−2 C.2 D.4a b
设a,b,c,d∈ R+,有(a+b)(c+d)≥(√ac+√bd) 2 当且仅当 = 时等号成立.
c d
【变式3-1】存在正数 使得不等式 成立,则 的最大值是
x,y,z, √x+√3 y+√5z≥m√x+ y+z m
.
a+1 b+1
【变式3-2】(2024·河南信阳·模拟预测)已知正数a,b满足a+b= + ,则a+b的最小值为
2a+1 2b+1
.
1.已知 , , 是正实数,且 ,则 的最小值为 .
x y z x+ y+z=5 x2+2y2+z2
2.[新考法]设角 、 均为锐角,则 的范围是 .
α β sinα+sinβ+cos(α+β)
3.已知正实数 满足 ,则a4 32b4的最小值为 .
a,b a+2b=1 +
b a
题型四:齐次化与不等式最值
【典例4-1】[新考法]若正实数 , 满足 ,则 y 3x2的最小值是
x y (3x−2) 3+8(y−1) 3=4−3x−2y 2x+ +
x y
.
【典例4-2】设 ,则 √xy 的最大值为 .
x>0,y>0,x+2y=2
(x−2)(y−1)+4
关于齐次化,就是将不等式最值转化为方程的实根分布,从而实现不等式与函数方程的无缝切换。【变式4-1】已知 x>0 , y>0 , 2x3+2y3=x−y
,则1−2x2
的最小值为 .
y2
ac 3c 3
【变式4-2】已知正实数a,b,c,a+b=3,则ab的最大值为 , + + 的最小值为
b ab c+1
.
x+6 y+6
1.(2024·江西新余·二模)已知x,y为正实数,且x+ y=2,则 的最小值为( )
xy
A.12 B. C.25 D.6√2−3
3+2√2
2 2
2.[新考法]已知正数
x
,
y
满足 3
+
8
=1
,则
xy
的最小值是( )
(x+2y)y (3x+2y)x
5 8 4 5
A. B. C. D.
4 3 3 2
3.(2024·黑龙江·二模)已知实数 , 且 ,则 2ab 取得最大值时, 的值为( )
a b ab>0 a+b
a2+b2+a2b2+9
A. B. C. D. 或
√3 2√3 −2√3 2√3 −2√3
题型五:复数的四则运算
【典例5-1】若复数 满足 ,则 ( )
z 3z−7=i⋅(4z+24) z⋅z=
A.5 B.25 C.125 D.625
z
【典例5-2】若复数z满足 =1−i,则z=( )
1+2i
A.−1+i B.1+3i C.1+i D.3+i1、复数运算
(1)
(a+bi)±(c+di)=(a±c)+(b±d)i
(2)
(a+bi)⋅(c+di)=(ac−bd)+(ad+bc)i
{(a+bi)⋅(a−bi)=z⋅z=a2+b2=|z|2
(注意z2=|z|2
)
,
z+z=2a
其中 ,叫z的模; 是 的共轭复数 .
|z| =√a2+b2 z=a−bi z=a+bi (a, b∈ R)
(3)a+bi
=
(a+bi)⋅(c−di)
=
(ac+bd)+(bc−ad)i
(c2+d2≠0) .
c+di (c+di)⋅(c−di) c2+d2
实数的全部运算律(加法和乘法的交换律、结合律、分配律及整数指数幂运算法则)都适用于复数.
【变式5-1】[新考法](2024·陕西咸阳·模拟预测)若复数 满足 ,则 ( )
z z2+z+1=0 z2023+z2024=
A.1 B.−1 C.i D.−i
【变式5-2】(2024·江苏苏州·模拟预测)复数 满足 若 ,则 =( )
z 、z z +z =z z , z =1+i |z |
1 2 1 2 1 2 1 2
A.√2 B.1 C.2 D.
√2 √2
2
【变式5-3】[新考法](2024·江西新余·模拟预测)已知复数 满足: , 为纯虚数,则这
z |z|=1 1+z+z2+z3
样的复数z共有( )个.
A.1 B.2 C.3 D.4
z
1.(2024·湖北·模拟预测)已知复数z满足 =i2024 (i为虚数单位),则|z|=( )
1+3i
A.3 B. C.4 D.5
√10
2.[新考法](2024·四川宜宾·模拟预测)已知虚数 满足 ,且 是 的共轭复数,则下列结论错误
z z3−1=0 z z
的是( )A. B.
z2+z+1=0 |z|=1
C. D.
z2=z z+z2+z3+⋯+z2024=0
3.(2024·浙江杭州·模拟预测)已知方程 (其中 为虚数单位)的两根分别为 , ,则有
x2+ix+1=0 i z z
1 2
( )
z z
A. z2=z2>0 B. z +z =z z C. |1+z |=|1+z | D. 1 2 =i
1 2 1 2 1 2 1 2 z +z
1 2
4.[新考法](2024·黑龙江佳木斯·三模)复数 的虚部是( )
Z=i+2i2+3i3+⋅⋅⋅+2024i2024
A.1012 B.1011 C.−1011 D.−1012
题型六:复数的几何意义
【典例6-1】(2024·吉林·模拟预测)已知复数 满足 ,则复数 在复平面内所对应的点的
z |z+2|+|z−2|=6 z
轨迹为( )
A.线段 B.圆 C.椭圆 D.双曲线
【典例6-2】(2024·湖南郴州·模拟预测)设复数 1−i ,则 的共轭复数 在复平面内对应点的坐标为
z= z z
i2024+i
( )
A. B.
(0,1) (1,0)
C. D.
(−1,0) (0,−1)
复数的几何意义
(1)复数 对应平面内的点 ;
z=a+bi(a, b∈ R) z(a,b)
(2)复数 对应平面向量 ;
z=a+bi(a, b∈ R) ⃗OZ(3)复平面内实轴上的点表示实数,除原点外虚轴上的点表示虚数,各象限内的点都表示复数.
(4)复数 的模 表示复平面内的点 到原点的距离.
z=a+bi(a, b∈ R) |z| z(a,b)
【变式6-1】已知复数 ,其中 且 ,则 的最小值是( )
z=a+bi a,b∈ R a+b=1 |z+1+i|
A. B.2 C.√2 D.3√2
√2
2 2
【变式6-2】已知复数 ,复数 满足 ,则( )
z =1−2i z |z+z |=2
1 1
A.
z ⋅z =|2+i|
1 1
B.复数 在复平面内所对应的点的坐标是
z (−1,2)
1
C.
√5−2≤|z|≤√5+2
D.复数 在复平面内所对应的点为 ,则
z Z(x,y) (x+1) 2+(y−2) 2=2
【变式6-3】设 的实部与虚部相等,且实部不为 , 的虚部是实部的 倍,且 在复平面内对应的点位
z 0 z 2 z
1 2 2
z
于第三象限,则“
z
在复平面内对应的点位于第一象限”是“ 1在复平面内对应的点位于第二象限”的
1 z
2
( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
1.(2024·山西太原·一模)复平面内复数 满足 ,则 的最小值为( )
z |z−2|=1 |z−i|
A.1 B. C. D.3
√5−1 √5+1
2.已知复数 , 在复平面上对应的点分别为A,B,且O为复平面原点,若 √3 1 (i为虚数单
z z z = + i
1 2 1 2 2位),向量 绕原点逆时针方向旋转 ,且模伸长为原来的2倍后与向量 重合,则( )
⃗OA 90∘ ⃗OB
A. 的虚部为√3 B. 对应的点在第二象限
z z
2 2 2
|z |
C.|z +z |=√5 D. 2 =4
1 2 z
1
3.(多选题)(2024·广西·模拟预测)复数z=x+ yi(x,y∈ R,i为虚数单位)在复平面内内对应点
,则下列为真命题的是( )
Z(x,y)
A.若 ,则点Z在圆上
|z+1|=|z−1|
B.若 ,则点Z在椭圆上
|z−1|+|z+1|=4
C.若 ,则点Z在双曲线上
|z+1|−|z−1|=2
D.若 ,则点Z在抛物线上
|x+1|=|z−1|
重难点突破:不等式与复数新定义问题
1 1
【典例7-1】定义:正割secα= ,余割cscα= .已知m为正实数,且m·csc2x+tan2x≥15对
cosα sinα
任意的实数 ( π )均成立,则 的最小值为( )
x x≠kπ+ ,k∈ Z m
2
A.1 B.4 C.8 D.9
【典例7-2】(多选题)一般地,对于复数z=a+bi(i为虚数单位,a,b∈ R),在平面直角坐标系中,
设 ,经过点 的终边的对应角为 ,则根据三角函数的定义可知 , ,
|z|=|⃗OZ|=r(r≥0) Z θ a=rcosθ b=rsinθ
因此 ,我们称此种形式为复数的三角形式,r称为复数z的模, 称为复数z的辐角.为
z=r(cosθ+isinθ) θ
使所研究的问题有唯一的结果,我们规定,适合0≤θ<2π的辐角θ的值叫做辐角的主值.已知复数z满足, , 为z的实部, 为z的辐角的主值,则( )
|z−1|≤r r∈ (0,1) Re(z) θ
A. 的最大值为
|z−√2024i| r+√2025
B. 的最小值为
|z−√2024i| √2025−r
C.
cosθ≤√1−r2
D. Re (1) ≥ 1 (1−r2)
z Re(z)
面对不等式新定义问题,首要步骤是准确理解题目中给出的新定义,把握其本质含义。接着,运用不
等式的基本性质,如传递性、可加性、可乘性等,对不等式进行化简。同时,注意结合新定义的特点,灵
活运用数学变换和逻辑推理,将复杂不等式转化为熟悉的形式。
复数新定义问题,需深入理解复数概念及其几何意义,熟练运用四则运算,结合题目新定义,灵活运
用复数的模、辐角、共轭等性质进行推理计算,注意复数运算的特殊性,确保解题步骤逻辑清晰、严谨无
误。两类问题均需注重方法选择和逻辑推导。
【变式7-1】(多选题)(2024·山西·模拟预测)数系的扩充是数学发展的一个重要内容,1843年,数学家
哈密顿发现了四元数.四元数的产生是建立在复数的基础上的,和复数相似,四元数是实数加上三个虚数
单位i,j和k,而且它们有如下关系:
.四元数一般可表示为
i2=j2=k2=−1,i0=j0=k0=1,ij=k,ji=−k,jk=i,kj=−i,ki=j,ik=−j
a+bi+cj+dk,其中a,b,c,d为实数.定义两个四元数:
,那么这两个四元数之间的乘法定义如下:
α=a +b i+c j+d k,β=a +b i+c j+d k
1 1 1 1 2 2 2 2
.关于四
αβ=(a a −b b −c c −d d )+(a b +b a +c d −d c )i+(a c +c a +d b −b d )j+¿
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
元数,下列说法正确的是( )
A.ijk=−1
B.
αα=a2+b2+c2+d2
1 1 1 1
C.αβ=βα
D.若α=1+i+j+k,且αβ=4,则β=1−i−j−k
【变式7-2】(2024·青海西宁·二模)早在西元前6世纪,毕达哥拉斯学派已经知道算术中项,几何中项以及调和中项,毕达哥拉斯学派哲学家阿契塔在《论音乐》中定义了上述三类中项,其中算术中项,几何中
项的定义与今天大致相同.若 ,则 的最大值为( )
2a+2b=1 (2a+1)(2b+1)
9 25 9 25
A. B. C. D.
16 16 4 4
【变式7-3】定义: min{x,y} 为实数x,y中较小的数,已知a=min { x, 4 y },其中x,y均为正实
x2+4 y2
数,则a的最大值是( )
1 1
A. B. C.1 D.2
4 2
1.(多选题)(2024·重庆沙坪坝·模拟预测)定义复数的大小关系:已知复数 , ,
z =a +b i z =a +b i
1 1 1 2 2 2
, , , .若 或( 且 ),称 .若 且 ,称 .共余情形均
a a b b ∈ R a >a a =a b >b z >z a =a b =b z =z
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
为 z u=w D.w0, b>0 a+b+√ab=1
A.a2+b2的最小值为2 B. 的最大值为1
ab
ab 9
1 1 2
C. + 的最大值为6 D.a+b的最小值为
a b 3