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专题 21 复数(七大题型+模拟精练)
目录:
01 复数的有关概念
02 复数的几何意义
03 实系数有关的一元二次方程
04 复数的四则运算
05 复数与平面向量
06 复数的最值、取值范围问题
07 复数的三角表示
01 复数的有关概念
1.(2024·新疆·三模)复数 满足 ,则 的虚部为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】设 ,根据模长公式列出方程,求出 ,得到答案.
【解析】设 且 ,则 ,
因为 ,所以 ,解得: ,则 的虚部为 .
故选:C
2.(24-25高三上·云南·阶段练习)已知复数 ,则下列说法正确的是( )
A. B. C. D. 的虚部为【答案】B
【分析】利用复数的除法运算求得 ,进而可判断每个选项的正确性.
【解析】由题意及图得, ,
所以 , , 的虚部为1.
故选:B.
3.(2024·山东青岛·三模)已知复数 满足 ,则 的虚部为( )
A.i B. C.1 D.
【答案】D
【分析】根据复数的乘法运算求出复数 ,再根据共轭复数及复数虚部的定义即可得解.
【解析】由 ,
得 ,所以 ,
所以 ,其虚部为 .
故选:D.
4.(2024·内蒙古呼伦贝尔·二模)若 ,纯虚数z满足 ,则 ( )
A.2 B. C. D.
【答案】B
【分析】利用纯虚线的定义假设 ,再利用复数的四则运算与复数相等的条件得到 关于 的表示,
从而得解.
【解析】设 ( ,且 ),
则 ,
所以 , ,则 .
故选:B.
02 复数的几何意义5.(23-24高三下·湖北·开学考试)已知复数 满足 ,则复数 在复平面内对应的点位于
( )
A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限
【答案】D
【分析】设复数 ,代入 ,根据复数相等和复数的几何意义可得答案.
【解析】设复数 ,
因为 ,
所以 ,
可得 ,解得 ,所以 ,
则复数 在复平面内对应的点位于第四象限.
故选:D.
6.(23-24高三上·湖北·期中)已知 为虚数单位, 为实数,复数 在复平面内对应的点为 ,
则“ ”是“点 在第二象限”的( )条件
A.充分不必要 B.必要不充分
C.充要 D.既不充分也不必要
【答案】A
【分析】根据复数的运算将复数化简,然后根据复数几何意义求出复平面中的点,根据点在第二象限要求
确定 的值,然后根据条件判断进行判断即可.
【解析】复数 ,
所以在复平面点为 ,则 ,
当点 在第二象限时, ,即 ,
因为 , ,
所以“ ”是“点 在第二象限”的充分不必要条件.
故选:A.7.(23-24高一下·广东江门·期末)已知复数 ,则复平面内点 满足 的
图形的面积是( )
A.2 B.4 C. D.
【答案】D
【分析】利用复数的几何意义,在复平面中求出复数 的所有点构成的轨迹方程,再计算面积即可
【解析】因为 ,
所以
因为 ,
所以 ,即 ,
所以复平面内点 满足 的图形是以 为圆心,以2为半径的圆,
所以它的面积为 ,
故选:D.
8.(2024·宁夏·二模)已知复数 满足 ,则 在复平面内对应的点位于( )
A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限
【答案】D
【分析】设出复数的代数形式,利用复数模的意义列出方程即可判断得解.
【解析】令 ,
因为 ,所以 ,
即点 在以 为圆心,1为半径的圆上,该圆在第四象限内,
所以 在复平面内对应的点位于第四象限,
故选:D
9.(23-24高一下·辽宁·期中)在复平面内,复数 对应的点关于直线 对称,若 ,则
( )A. B.5 C. D.1
【答案】C
【分析】由 关于直线 对称求出 ,再根据复数模的定义计算即可.
【解析】因为 ,所以其对应点为 ,
关于直线 对称的点为 ,则 ,
所以 ,
故选:C.
03 实系数有关的一元二次方程
10.(2024·湖南岳阳·三模)若虚数单位 是关于 的方程 的一个根,则
( )
A. B.2 C. D.5
【答案】C
【分析】利用方程根的意义,结合复数为0的充要条件求出 ,再求出复数的模.
【解析】依题意, ,即 ,又 ,
则 ,所以 .
故选:C
11.(23-24高三上·湖北武汉·期末)已知 是关于 的方程 (p, )的一个根,则
( )
A.0 B. C.2 D.1
【答案】C
【分析】把根代入方程,利用复数的相等求出 即可
【解析】 是关于 的方程 的一个根,把 代入方程,有 ,则有 ,所以 .
故选:C
12.(2024·全国·模拟预测)已知 ,其中 ,i为虚数单位,则以 为根的一个
一元二次方程是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】先根据复数相等求解出 ,然后再判断出能满足条件的方程即可.
【解析】因为 ,所以 ,
所以 ,所以 ,
因此所选方程的两根为 ,仅有 符合要求,
故选:A.
04 复数的四则运算
13.(2023·陕西榆林·模拟预测)已知复数 满足 (其中 为虚数单位),且 ,则
( )
A.2 B.±2 C. D.
【答案】B
【分析】先对复数化简,然后由 列方程可求出
【解析】 ,
因为 ,所以 ,
化简得 ,解得 .
故选:B14.(2024·安徽芜湖·模拟预测)已知复数z满足 ,则 ( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】利用复数的四则运算及模长公式即可求得 .
【解析】因为 ,
所以 .
故选:C
15.(2024·四川宜宾·模拟预测)已知虚数 满足 ,且 是 的共轭复数,则下列结论错误的是
( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】对A,根据立方差公式判断即可;对B,由A可解得 ,结合复数的模长即可判断;对
C,根据 求解即可;对D,根据等比数列的求和公式结合 , 求解即可.
【解析】对A,因为 ,故 ,因为 为虚数,故 ,故A正确;
对B,由 可得 ,故 ,故B正确;
对C,当 时, ,此时 成立,当 时, ,此时 成立,故C正确;
对D, ,因为 , ,
故 ,故D错误.
故选:D
16.(24-25高三上·山西大同·期末)已知复数 ,下列说法正确的是( )
A.若 ,则 B.
C. D.
【答案】BCD
【分析】举出反例即可判断A;根据复数的乘法运算及复数的模的公式即可判断B;根据复数加减法的几
何意义及坐标表示即可判断CD.
【解析】对于A,设 ,显然 ,
但 ,故A错;
对于B,设 ,
则 ,
,
,
所以 ,故B对;
对于CD,根据复数的几何意义可知,复数 在复平面内对应向量 ,复数 对应向量 ,复数加减法对应向量加减法,
故 和 分别为 和 为邻边构成平行四边形的两条对角线的长度,
所以 , ,故C对,D对.
故选:BCD.
17.(2024·山东·模拟预测)已知 , 为复数,则( )
A. B.若 ,则
C.若 ,则 的最小值为2 D.若 ,则 或
【答案】BD
【分析】通过列举特殊复数验证A;设 ,则 ,通过复数计算即可判
断B;设 ,由复数的几何意义计算模长判断C;由 得 ,即可判断D.
【解析】对于A,若 ,则 , ,则
,故A错误;
对于B,设 ,则 ,
所以 ,而 ,
所以 ,故B正确;
对于C,设 ,因为 ,所以 ,
所以 ,
因为 ,所以 ,所以 的最小值为1,故C错误;对于D,若 ,所以 ,所以 ,
所以 或 ,所以 至少有一个为0,故D正确.
故选:BD
18.(2024·广西贵港·模拟预测)已知复数 , , ,则下列说法中正确的有( )
A.若 ,则 或 B.若 ,则
C.若 ,则 D.若 ,则
【答案】ABD
【分析】根据复数的运算法则可判断A;先计算 ,再求 ,判断B;用特例验证C;利用
说明D正确.
【解析】对于A, 或 ,故A正确.
对于B,方法: , , ,所以 以3为周期,所以
,故B正确.
方法二(复数的三角表示): ,所以 的模为1,辐角为 ,则 的模为1,辐角
为 ,
所以 .故B正确.
对于C,取 , ,则 ,此时 ,故C错误.
对于D, , ,所以 ,故D正确.故选:ABD
05 复数与平面向量
19.(2024·江苏南通·模拟预测)复数 与 分别表示向量 与 ,记表示向量 的复数为 ,
则 .
【答案】25
【分析】根据题意,由向量的减法可得 ,再由复数的乘法运算,代入计算,即可求解.
【解析】由题意可知, ,
则 ,所以 .
故答案为:25
20.(2024·全国·模拟预测)如图,复数 对应的向量为 ,且 ,则向量 在向量 上的投影
向量的坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】首先根据复数的几何意义设出复数 ,再根据复数模的公式,即可求解 ,再代
入向量的投影公式,即可求解.
【解析】由题图可知, ,则 ,
解得 ( 舍去),所以 , ,则向量 在向量 上的投影向量为 ,
所以其坐标为 .
故选:D
21.(22-23高三下·重庆·阶段练习)向量 对应的复数为 ,把 绕点 按逆时针方向旋转
,得到 ,则 对应的复数为 (用代数形式表示).
【答案】
【分析】依题意可得 ,设角 的终边过点 ,即可求出 ,再求出
, ,即可求出旋转后对应的 ,即可求出 对应的复数.
【解析】因为向量 对应的复数为 ,则在复平面内复数 对应的点为 ,
设角 的终边过点 ,则 , ,
所以 ,
由 ,所以 ,
,
将把 绕点 按逆时针方向旋转 得到 ,则 ,
所以 对应的复数为 .
故答案为:06 复数的最值、取值范围问题
22.(23-24高三下·全国·强基计划)复数列 ,且 ,则 的最大值是
.
【答案】
【分析】对递推式进行处理,求出 的表达式,然后使用几何意义及圆的方程求解最大值.
【解析】由已知有 ,
且 .
故 ,得 .
设 ,则 .
解得 .
由于对 ,有 .
而由 可知,复数在复平面上
位于区域 内,即圆 内部或其边界上.从而 .
故 .
所以
.
而当 ,且复数 位于圆 上,且在圆心与 的连
线上时,等号成立.
所以 的最大值是 .
故答案为: .
23.(23-24高一下·重庆璧山·阶段练习)已知复数 ,且 ,则 的最小值
是 .
【答案】1
【分析】由 ,得 , ,则 ,所以,变形后利用基本不等式可求得结果.
【解析】因为复数 ,且 ,
所以 ,所以 ,得 ,
所以 ,
所以
,
因为 ,所以 ,
所以 ,
当且仅当 ,即 或 (舍去)时取等号,
所以 的最小值是1.
故答案为:1
【点睛】关键点点睛:此题考查复数的运算,考查基本不等式的应用,解题的关键是化简
,考查数学转化思想,属于较难题.
24.(23-24高三下·安徽合肥·阶段练习)已知复数z满足 ,则 的最小值为 .
【答案】
【分析】由复数的几何意义,数形结合得出 的最小值并求出即可.
【解析】如图: ,
则 的几何意义是复平面内的动点 到定点 的距离等于 ,
对应的轨迹为以 为圆心,半径为 的圆.
的几何意义为动点 到定点 的距离,
由图形可知:当点位于 时, 取的最小值,
由 ,
所以 的最小值为: ,
故答案为:4
25.(2024·湖南永州·三模)已知复数 , ,若 ( 为 的共
轭复数),则实数 的取值范围为 .
【答案】
【分析】由题意可知 都是实数,且 ,再结合共轭复数的定义列出不等式组,解出 的取值范围
即可.
【解析】 , ,
, , 都是实数,且 ,,解得 ,
即实数 的取值范围为
故答案为:
26.(23-24高三上·江苏·开学考试)已知复数z满足 ,且 ,则 =( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由题设令 ,利用复数除法化简 ,再由复数相等求 .
【解析】令 ,则 ,
所以 ,
则 ,故 .
故选:B
07 复数的三角表示
27.(20-21高三上·北京·强基计划)设 ,把复数 在复平面上对应的向量按
照顺时针方向旋转 后得到复数为 ,那么 ( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】利用复数乘法的几何意义可求 .
【解析】根据乘法的几何意义可得:,
整理得到:
,
故 ,
故选:B.
28.(2021·全国·三模)瑞士数学家欧拉被认为是历史上最伟大的数学家之一,他发现了欧拉公式
,它将三角函数的定义域扩大到复数,建立了三角函数和指数函数的关系.特别是
当 时,得到一个令人着迷的优美恒等式 ,这个恒等式将数学中五个重要的数(自然对数的
底 ,圆周率 ,虚数单位 ,自然数的单位1和数字0)联系到了一起,若 表示的复数对应的点在第二
象限,则 可以为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】将选项中所给的角逐一带入,由欧拉公式把复数 化为三角形式,再化为代数形式,即可判断复
数在复平面内对应的点在第几象限,从而得到结果.
【解析】得 ,
当 时, ,复数对应的点 在第一象限;
当 时, ,复数对应的点 在第二象限;
当 时, ,复数对应的点 在 轴上;
当 时, ,复数对应的点 在第四象限;故选:B.
【点睛】关键点点睛:该题考查的是有关数学文化类问题,正确解题的关键是理解欧拉公式,并能将复数
三角形式熟练化为代数形式,确定出复数在复平面内对应的点.
一、单选题
1.(2023·陕西榆林·二模) ( )
A.i B. C.1 D.
【答案】C
【分析】利用复数的乘方运算计算即得.
【解析】 .
故选:C
2.(2024·广西柳州·模拟预测)设复数 , 在复平面内的对应点关于虚轴对称, ,则
( ).
A. B.5 C. D.8
【答案】A
【分析】由复数的几何意义知 ,再由复数的四则运算,即可求解.
【解析】因为复数 , 在复平面内的对应点关于虚轴对称,且 ,
所以 ,所以 .
故选:A.
3.(2024·四川内江·模拟预测)若复数 满足 ,则 ( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据复数的四则运算以及复数模的计算公式即可求解.【解析】因为 ,
所以 ,
解得 ,
所以 .
故选:B.
4.(2024·重庆九龙坡·三模)设 是关于 的方程 的两根其中 ,若 (
为虚数单位).则 ( )
A. B. C. D.2
【答案】A
【分析】根据实系数一元二次方程在复数范围内根的关系求出另一个根,再代入求解即可.
【解析】因为关于 的方程 的一个根为 ,
所以另一个根 ,
所以 .
故选:A.
5.(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
( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】设方程 的根为 ,将其代入方程中的x中,根据复数相等的条件,构造方程组,解出 , .则两根 知道了,再逐项代入验证即可.
【解析】设方程 的根为 ,
代入方程, ,整理得 ,
故 ,则 ,
不妨令 , ,
对于A:因为 ,即 ,故A错误;
对于B: ,故B错误.
对于C: ,
,
因此, ,故C错误.
对于D: ,故D正确.
故选:D.
6.(2024·山东烟台·三模)若复数z满足 ,则 的最小值为( )
A.1 B. C. D.2
【答案】B
【分析】由复数的几何意义即可求解.
【解析】若复数z满足 ,则由复数的几何意义可知复数 对应的点集是线段 的垂直平分线,其中 ,
所以 的最小值为 .
故选:B.
7.(2023·山西·模拟预测)设非零复数 和 在复平面内对应的向量分别为 和 ,其中O为原点,
若 为纯虚数,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】设 , , ,根据题意结合复数的乘除法运算求出 的关系,再根
据复数的向量表示逐一判断即可.
【解析】设 , , ,
其中a,b,c,d, ,且a,b不同时为0,c,d不同时为0, ,
由题意 ,
所以 ,
所以 ,故A错误;
,无法比较 的大小,故B错误;
,
由B选项得,无法判断 的关系,故C错误;
,
所以 ,故D正确.
故选:D.8.(2024·云南曲靖·模拟预测)若复数 且 ,则满足 的复数
的个数为( )
A.0 B.2 C.1 D.4
【答案】A
【分析】由 可得复数 对应的点在圆心为 ,半径为 的圆上,
又 的几何意义为复数 在复平面内的点到直线 的距离为 ,则由圆心
到直线 的距离为 ,即可得到复数 的个数.
【解析】因为 ,所以 ,
又 ,所以 ,
即复数 对应的点在圆心为 ,半径为 的圆上,
又 可以变形为 ,
即其几何意义为复数 在复平面内的点到直线 的距离为 ,
又圆心 到直线 的距离为 ,
而 ,所以满足条件的 不存在.
故选:A.
二、多选题
9.(2024·江苏南通·模拟预测)已知 , 都是复数,下列正确的是( )
A.若 ,则 B.若 ,则C.若 ,则 D.若 ,则
【答案】AD
【分析】根据共轭复数的定义及复数的乘法运算即可判断A;举出反例即可判断BC;根据复数的乘法运算
及复数的模的计算公式即可判断D.
【解析】设 ,
对于A, 若 ,则 ,故 ,故A正确;
对于B,当 时, ,故B错误;
对于C,当 时, ,故C错误;
对于D,若 ,则 ,所以 ,
,
同理 ,所以 ,所以 ,故D正确.
故选:AD.
10.(2024·河北沧州·模拟预测)复数 ,则下列说法正确的有( )
A. 在复平面内对应的点都位于第四象限
B. 在复平面内对应的点在直线 上
C.
D. 的最小值为4
【答案】BC
【分析】由复数的几何意义,即可判断A和B;根据共轭复数的概念及复数的加减运算法则判断C;由复
数的模即可判断D.
【解析】对于AB,因为 ,所以 在复平面内对应的点为 ,故A错误,B正确;
对于C, ,故C正确;对于D, ,当 时, 取最小值为2,故D错误;
故选:BC.
11.(2025·江苏苏州·模拟预测)1843年,Hamilton在爱尔兰发现四元数.当时他正研究扩展复数到更高
的维次(复数可视为平面上的点).他不能做到三维空间的例子,但四维则造出四元数.根据哈密顿记述,
他于10月16日跟妻子在都柏林的皇家运河上散步时突然想到的方程解.之后哈密顿立刻将此方程刻在
Broughant Bridge.对四元数 , 的单位 ,其运算满足: ,
, , , , , ;记 , ,
,定义 ,记所有四元数构成的集合为 ,则以下说法中正确的有( )
A.集合 的元素按乘法得到一个八元集合
B.若非零元 ,则有:
C.若 ,则有:
D.若非零元 ,则有:
【答案】ACD
【分析】对于A,利用已知条件求出所求集合为 即可;对于B,直接给出反例 ,
即可;对于C,利用 的定义计算即可;对于D,利用C选项的结果验证即可.
【解析】对于A,由于 , , , ,故集合 的元素按乘法可以得到
集合 ,容易验证该集合中任意两个元素的乘积还在该集合中,故集合 的元素
按乘法得到的集合是八元集合 ,故A正确;对于B,取 , ,则 ,故B错误;
对于C,若 ,设 , ,则
,故C正确;
对于D,根据题目中的定义有 ,从而
.
所以 ,故D正确.
故选:ACD.
【点睛】关键点点睛:本题的关键在于对新定义的理解,只有理解了定义,方可求解所求的问题.
三、填空题
12.(2024·北京·三模)若 是纯虚数,则实数a的值为 .
【答案】
【分析】求出复数的代数形式,然后根据纯虚数的定义列方程求解即可.【解析】 ,
因为 是纯虚数,
所以 ,得 .
故答案为:
13.(2024·广西·模拟预测)已知i为虚数单位,若非零复数z满足 ,则 .
【答案】
【分析】设 ,x, ,由已知可得 ,利用复数相等的条件可求得
,进而可求 .
【解析】设 ,x, ,
则 ,
即 ,解得 或 (舍去),
则 ,所以 .
故答案为: .
14.(2024·贵州贵阳·模拟预测)如果复数 , , , 在复平面内
对应的点分别为 , , , ,复数z满足 ,且 ,则
的最大值为 .
【答案】【分析】先将复数转化为平面直角坐标系中的坐标,然后用距离公式对条件 进行变形,得
到 ,由此可以证明 . 之后再使用向量的坐标运算将 表示为关于 的表达式,
利用 即可证明 ,最后给出一个 的例子即可说明 的最大
值是 .
【解析】由 , , , ,知 , , , ,从而
, , .
由于 , ,故条件 即为
,展开得到 ,再化简得 ,所以
,故我们有 ,从而
.
由于 , , , ,故 ,从
而 .
经验证,当 , 时,条件满足. 此时 .所以 的最大值是 .
故答案为: .
【点睛】关键点点睛:本题的关键点在于将复数坐标化为平面直角坐标系中的坐标,并将复数之差的模长
表示为平面直角坐标系中的线段长度. 另外,本题还具有“阿波罗尼斯圆”的背景:平面上到两个不同定
点 的距离之比恒为常数 的点的轨迹是一个圆,该圆称为关于 的阿波罗尼斯圆.
使用解析几何方法结合距离公式,很容易证明此结论.
四、解答题
15.(2024·黑龙江大庆·模拟预测)欧拉(1707-1783),他是数学史上最多产的数学家之一,他发现并证
明了欧拉公式 ,从而建立了三角函数和指数函数的关系,若将其中的 取作 就得到了欧
拉恒等式 ,它是令人着迷的一个公式,它将数学里最重要的几个量联系起来,两个超越数——自
然对数的底数 ,圆周率 ,两个单位——虚数单位 和自然数单位 ,以及被称为人类伟大发现之一的 ,
数学家评价它是“上帝创造的公式”,请你根据欧拉公式: ,解决以下问题:
(1)将复数 表示成 ( , 为虚数单位)的形式;
(2)求 的最大值;
(3)若 ,则 ,这里 ,称 为 的一个
次单位根,简称单位根.类比立方差公式,我们可以获得 ,复数 ,
,求 的值.
【答案】(1)
(2)(3)
【分析】(1)根据欧拉公式直接可得解;
(2)由欧拉公式可证明 ,并得到 ,这即得结果;
(3)根据单位根的概念,代入化简即可.
【解析】(1)由欧拉公式有
.
(2)由于 , ,故 ,
而当 时,有 .
故 的最大值是 .
(3)由于 ,故 ,而 ,所以 .
故
(利用 )
(利用 )(利用 )
(利用 )
(利用 ).
所以 .
【点睛】关键点点睛:本题的关键在于对欧拉公式的使用和复数四则运算法则的熟练运用.
16.(2024·贵州黔南·二模)1799年,哥廷根大学的高斯在其博士论文中证明了如下定理:任何复系数一
元 次多项式方程在复数域上至少有一根( ).此定理被称为代数基本定理,在代数乃至整个数学中起
着基础作用.由此定理还可以推出以下重要结论: 次复系数多项式方程在复数域内有且只有 个根(重根
按重数计算).对于 次复系数多项式 ,其中 , , ,若方
程 有 个复根 ,则有如下的高阶韦达定理:
(1)在复数域内解方程 ;
(2)若三次方程 的三个根分别是 , , ( 为虚数单位),求 , ,
的值;
(3)在 的多项式 中,已知 , , , 为非零实数,且方程 的根恰好全是正实数,求出该方程的所有根(用含 的式子表示).
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)根据题意直接解方程即可;
(2)根据题意结合韦达定理分析运算求解;
(3)根据题意结合韦达定理可得 ,结合不等式可得 ,由
可得 ,结合不等式成立条件分析
求解.
【解析】(1)由 可得 ,解得 .
(2)由题意可知: ,
将 , , 代入可得 ,
所以 .
(3)设 , ,
因为 ,当且仅当 ∥ 时,等号成立,
可得 ,即 ,
当且仅当 时,等号成立,
因为方程 的根恰好全是正实数,
设这n个正根分别为 ,
且 , , ,
由题意可知: ,
因为 ,且 均为正数,
则
,
当且仅当 时,等号成立,
又因为 ,
即 ,
所以 .
【点睛】关键点点睛:利用柯西不等式可得则 ,当且仅当 时,等
号成立,注意等号成立的条件分析求解.