全国卷 高一 数学(下册)复数专项练习

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全国卷高一数学下册高考

完整试卷与答案

1选择题
已知复数 z = (3 + 4i) ÷ i,i 为虚数单位,则复数 z 的模 |z| 等于( )
答案:A
解析:先化简 z:z = (3 + 4i) ÷ i = (3 + 4i) × (-i) ÷ (i × (-i)),也可以直接分子分母同乘 -i(i 的共轭是 -i): (3 + 4i) ÷ i = (3 + 4i)(-i) ÷ [i × (-i)] = (-3i - 4i²) ÷ (-(i²)) = (-3i + 4) ÷ 1 = 4 - 3i。 因此 |z| = √(4² + (-3)²) = √(16 + 9) = √25 = 5。 另解:利用模的性质 |z₁ ÷ z₂| = |z₁| ÷ |z₂|,|3 + 4i| = √(3² + 4²) = 5,|i| = 1,故 |z| = 5 ÷ 1 = 5。 易错点:一是除以 i 时忘记乘共轭或把 i 的共轭误当作 i 本身;二是算模时把 4² + (-3)² 误算成 25 之外的数,或直接把 √25 写成 25 而选 C;三是误以为模可以为负或写成 1/5。故选 A。
2选择题
已知复数 z = (3 + 4i) ÷ (1 - 2i),则复数 z 在复平面内对应的点位于(  )
答案:B
解析:先化简复数:z = (3 + 4i) ÷ (1 - 2i) = (3 + 4i)(1 + 2i) ÷ [(1 - 2i)(1 + 2i)]。分子展开:(3 + 4i)(1 + 2i) = 3 + 6i + 4i + 8i² = 3 + 10i - 8 = -5 + 10i;分母:(1 - 2i)(1 + 2i) = 1 - 4i² = 1 + 4 = 5。故 z = (-5 + 10i) ÷ 5 = -1 + 2i。对应点为 (-1, 2),横坐标为负、纵坐标为正,位于第二象限。 【修正说明】上述化简中分子展开应为:(3 + 4i)(1 + 2i) = 3 + 6i + 4i + 8i² = 3 + 10i - 8 = -5 + 10i,故 z = -1 + 2i,对应点 (-1, 2) 在第二象限。因此正确结论应为 B。 易错点:① 除法运算忘记乘分母的共轭复数;② 展开时把 i² 写成 1 而不是 -1,导致实部算错;③ 共轭复数符号写错,把 1 - 2i 的共轭写成 1 - 2i。最终结论:z = -1 + 2i,对应点 (-1, 2) 位于第二象限,故选B。
3选择题
已知复数 z = 1 + i,则 |z² - 2z| =(  )
答案:C
解析:先计算 z² = (1 + i)² = 1 + 2i + i² = 1 + 2i - 1 = 2i。再算 2z = 2(1 + i) = 2 + 2i。于是 z² - 2z = 2i - (2 + 2i) = -2,其模 |z² - 2z| = |-2| = 2。 因此正确答案应为 C。 易错点:① 把 (1 + i)² 误算为 1 + i² = 0,漏掉中间项 2i;② 求模时只看虚部或漏掉绝对值;③ 混淆「复数的模」与「实数的绝对值」,对实数 -2 应取 |−2| = 2。故选C。
4选择题
已知复数 z = (3 + 4i) ÷ (1 - i),其中 i 为虚数单位,则复数 z 的模 |z| 等于( )
答案:A
解析:先求 |3 + 4i| = √(3² + 4²) = √25 = 5;再求 |1 - i| = √(1² + (−1)²) = √2。复数除法中模相除:|z| = |3 + 4i| ÷ |1 - i| = 5 ÷ √2 = 5√2/2。也可先化简 z = (3+4i)(1+i) ÷ [(1−i)(1+i)] = (3+4i)(1+i) ÷ 2 = (3 + 3i + 4i + 4i²) ÷ 2 = (−1 + 7i) ÷ 2,故 |z| = √[(-1/2)² + (7/2)²] = √(1+49)/2 = √50/2 = 5√2/2。易错点:① 误认为 |z₁ ÷ z₂| = |z₁| ÷ |z₂| 会得到 5/√2 后忘记有理化,或直接算成 5;② 化简时忘记 i² = −1,把 4i² 写成 +4,从而得到 (7+7i)/2 等错误结果;③ 把模误写成 a + b 而非 √(a² + b²)。故选A。
5解答题
已知复数 z₁ = 2 + 3i,z₂ = 1 - i,i 为虚数单位。 (1)求 z₁ + z₂ 与 z₁ × z₂; (2)求 z₁ ÷ z₂,并写出结果的实部与虚部; (3)在复平面内,设复数 z₁ 对应点 P,求线段 OP 的长度(O 为原点),并判断点 P 位于第几象限。
答案:(1)z₁ + z₂ = (2 + 3i) + (1 - i) = (2 + 1) + (3 - 1)i = 3 + 2i。 z₁ × z₂ = (2 + 3i)(1 - i) = 2 - 2i + 3i - 3i² = 2 + i + 3 = 5 + i(此处用 i² = -1)。 (2)z₁ ÷ z₂ = (2 + 3i) ÷ (1 - i) = (2 + 3i)(1 + i) ÷ [(1 - i)(1 + i)] = (2 + 2i + 3i + 3i²) ÷ (1 - i²) = (2 + 5i - 3) ÷ (1 + 1) = (-1 + 5i) ÷ 2 = -1/2 + (5/2)i。 故实部为 -1/2,虚部为 5/2。 (3)z₁ = 2 + 3i 对应点 P(2, 3),|z₁| = √(2² + 3²) = √(4 + 9) = √13,即 OP = √13。 由于实部 2 > 0、虚部 3 > 0,点 P 在第一象限。
解析:(1)加法按实部、虚部分别相加;乘法按多项式展开后把 i² 换成 -1,易错点是漏掉 i² = -1 这一步导致符号错误。 (2)除法必须分子分母同乘分母的共轭复数 1 + i,把分母化为实数 2;常见错误是只乘分子不乘分母,或忘记把 i² 变号,得到 -1/2 - (5/2)i 这样的错误结果。注意复数 z = a + bi 的虚部是 b(不含 i),因此虚部为 5/2 而不是 (5/2)i。 (3)模即复数对应点到原点的距离 √(a² + b²),切忌写成 a + b 或 √a² + √b²;象限判断由实部、虚部符号共同决定。
6解答题
已知复数 z₁ = 1 + 2i,z₂ = 3 - 4i,i 为虚数单位。 (1)求 z₁ + z₂ 与 z₁ × z₂; (2)求 z₁ ÷ z₂,并写出结果的实部与虚部; (3)若复数 z 满足 z × z₂ = z₁,判断 z 在复平面上对应的点位于第几象限,并求 |z|。
答案:(1)z₁ + z₂ = (1 + 3) + (2 - 4)i = 4 - 2i。 z₁ × z₂ = (1 + 2i)(3 - 4i) = 3 - 4i + 6i - 8i² = 3 + 2i + 8 = 11 + 2i。 (2)z₁ ÷ z₂ = (1 + 2i) ÷ (3 - 4i) = [(1 + 2i)(3 + 4i)] ÷ [(3 - 4i)(3 + 4i)] = (3 + 4i + 6i + 8i²) ÷ (9 + 16) = (3 + 10i - 8) ÷ 25 = (-5 + 10i) ÷ 25 = -1/5 + (2/5)i。 实部为 -1/5,虚部为 2/5。 (3)由 z × z₂ = z₁ 得 z = z₁ ÷ z₂ = -1/5 + (2/5)i(与第(2)问结果相同)。 对应点坐标为 (-1/5, 2/5),横坐标为负、纵坐标为正,故该点位于第二象限。 |z| = √[(-1/5)² + (2/5)²] = √(1/25 + 4/25) = √(5/25) = √5/5。
解析:本题直接考查复数的加法、乘法、除法与模,属于课本例题的直接应用与变形。(1)加法按“实部加实部、虚部加虚部”;乘法按多项式相乘并把 i² 换成 −1,易错点是漏掉 i² = −1 导致把 −8i² 写成 −8,从而误得 −5 + 2i。(2)除法必须分子分母同乘分母的共轭复数 3 + 4i,分母变成 3² + 4² = 25;易错点是只把分子乘共轭而分母不乘,或共轭取错符号写成 3 - 4i。(3)关键是由 z × z₂ = z₁ 反解出 z = z₁ ÷ z₂,实质与第(2)问相同,考查“复数除法即乘共轭”的熟练度;判断象限时要看对应点 (a, b) 的符号,此处 a = -1/5 < 0、b = 2/5 > 0,故在第二象限;求模时易错点是把模算成 |a| + |b| = 3/5,正确应为 √(a² + b²) = √5/5。注意虚部是 2/5 这个实数,不含 i。
7解答题
已知复数 z₁ = 3 + 4i,z₂ = 1 - 2i,其中 i 为虚数单位,i² = -1。 (1)求 z₁ + z₂ 与 z₁ - z₂; (2)求 z₁ × z₂,并计算 |z₁|、|z₂|; (3)求 z₁ ÷ z₂(写成 a + bi 的形式); (4)指出复数 z = (m² - 4) + (m - 2)i(m ∈ R)为纯虚数时 m 的取值。
答案:(1)z₁ + z₂ = (3 + 1) + (4 - 2)i = 4 + 2i; z₁ - z₂ = (3 - 1) + (4 + 2)i = 2 + 6i。 (2)z₁ × z₂ = (3 + 4i)(1 - 2i) = 3 - 6i + 4i - 8i² = 3 - 2i + 8 = 11 - 2i。 |z₁| = √(3² + 4²) = √(9 + 16) = √25 = 5; |z₂| = √(1² + (-2)²) = √(1 + 4) = √5。 (3)z₁ ÷ z₂ = (3 + 4i)/(1 - 2i) = (3 + 4i)(1 + 2i)/[(1 - 2i)(1 + 2i)] = (3 + 6i + 4i + 8i²)/(1² + 2²) = (3 + 10i - 8)/5 = (-5 + 10i)/5 = -1 + 2i。 (4)z 为纯虚数需实部为 0 且虚部不为 0: m² - 4 = 0,得 m = ±2; 又 m - 2 ≠ 0,得 m ≠ 2; 故 m = -2。
解析:本题考查复数的四则运算、模的计算以及纯虚数的概念,均为课本例题的直接变形。 (1)加减法按「实部加实部、虚部加虚部」进行,易把 z₂ = 1 - 2i 的虚部 -2 当作 2,导致 z₁ - z₂ 虚部算成 2。 (2)乘法按多项式相乘展开,关键一步是 i² = -1,把 -8i² 写成 +8;常见错误是漏掉变号,写成 11 - 10i。模的公式是 √(a² + b²),b = -2 时要先平方再相加,易误算为 √(1 - 4)。 (3)除法必须分子分母同乘分母的共轭复数 1 + 2i,分母化为 1² + 2² = 5。易错点:只乘分子不乘分母;把共轭复数写成 1 - 2i(与原分母相同);分子展开时漏算 8i² = -8。 (4)纯虚数的定义是「实部为 0 且虚部不为 0」,只由 m² - 4 = 0 得 m = ±2 就作答是典型错误,必须排除 m = 2(此时 z = 0,是实数而非纯虚数)。 故答案依次为 4 + 2i 与 2 + 6i;11 - 2i,|z₁| = 5,|z₂| = √5;-1 + 2i;m = -2。
8解答题
已知复数 z = a + bi(a, b ∈ R,i 为虚数单位,i² = -1),且 |z| = 5,z 在复平面内对应的点位于直线 y = x 上(即 b = a)。 (1)求 a、b 的值,并写出对应的复数 z; (2)求 z² 以及 z 与它的共轭复数 z̄ 的乘积; (3)若 ω = z ÷ (1 + i),求 ω 在复平面内对应的点到原点的距离; (4)求满足 |z - 3i| = 5 的复数 z 的实部与虚部所满足的关系式。
答案:(1)由 b = a 及 |z| = √(a² + b²) = 5,得 √(2a²) = 5,即 2a² = 25,a² = 25/2, 故 a = ±5√2/2,b = a = ±5√2/2, z = (5√2/2) + (5√2/2)i 或 z = -(5√2/2) - (5√2/2)i。 (2)z² = (a + ai)² = a²(1 + i)² = a² × 2i = (25/2) × 2i = 25i(两种取值下结果相同)。 z × z̄ = (a + bi)(a - bi) = a² + b² = |z|² = 25。 (3)ω = z ÷ (1 + i) = (a + ai)/(1 + i) = a(1 + i)/(1 + i) = a。 故 ω 是实数 a,对应点为 (a, 0),到原点的距离为 |a| = 5√2/2。 (4)设 z = x + yi,则 z - 3i = x + (y - 3)i, |z - 3i| = √[x² + (y - 3)²] = 5, 两边平方得 x² + (y - 3)² = 25, 即复数 z 的实部 x 与虚部 y 满足 x² + (y - 3)² = 25(以 (0, 3) 为圆心、5 为半径的圆)。
解析:本题把复数的几何意义(复平面上的点、模、距离)与四则运算结合,属于基础题的综合变形。 (1)由点在直线 y = x 上得 b = a,再用模公式 √(a² + b²) = 5。易错点:只取正值漏掉负值;把 √(2a²) = 5 误算为 a = 5/√2 而漏乘有理化系数,或误写 a² = 25 而不是 25/2。 (2)利用 b = a 可得 (1 + i)² = 1 + 2i + i² = 2i,这是「i² = -1」的直接应用,易错在于把 (1 + i)² 写成 1 + i² = 0(漏掉中间项 2i)。z × z̄ = |z|² = 25 是重要结论,可直接用,也可展开验证。 (3)除法同样要乘共轭复数:(a + ai)/(1 + i) = a(1 + i)(1 - i)/[(1 + i)(1 - i)] = a × 2/2 = a。易错点是把 ω 误当成复数 a + 0i 之外的虚数,或在化简时把 (1 + i)(1 - i) 算成 1 - i² = 0。 (4)|z - 3i| 表示点 (x, y) 到点 (0, 3) 的距离,几何意义是圆。易错点:把 z - 3i 的虚部写成 y + 3i;化简时忘记平方,写成 x² + (y - 3) = 25。 故答案为 a = b = ±5√2/2,z = ±(5√2/2)(1 + i);z² = 25i,z z̄ = 25;|ω| = 5√2/2;x² + (y - 3)² = 25。
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