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复数
2001新资料  
(第4页,共5页)
例9 复平面上点P对应的复数为,连接点P与曲线
|z-|+|z+|=4上的运点 M 作正方形 PMAN(P、M、A、N 为顺时针序),求当点 M 沿曲线滑动一周时,点 N 的轨迹方程。
分析:解答此题,首先应明确方程|z-|+|z+|=4的几何意义;其次恰当地设出曲线上动点 M 对应的复为数;然后利用复数加法及乘法的几何意义求得 N 点所对应的复数,最后利用复数相等的充要条件可求得 N 点的轨迹方程。

解:易知,方程|z-|+|z+|=4表示复平面上中心为坐标原点,2c = 2、2a=4 的椭圆,P点正是其右焦点
(如图)
  设点 M 对应的复数为
 ZM = 2cosθ+isinθ ,则

 OM = 2cosθ+isinθ

 ∵ OP =

 ∴ PM = OM-OP =(2cosθ- )+isinθ

 又∵MP ┴ NP

 ∴ PM = PM·(-i) = sinθ+(-2cosθ)i

 ∴ ON = OP+PN =(+sinθ)+(-2cosθ)i

 则 ZN =(+sinθ)+(-2cosθ)i

 设 ZN = x+yi(x,y∈R),则由复数相等的定义得:
  
消去参数θ,得动点 N 的轨迹方程为
   
  由本例解法得出下面的两点启示:
(1)由椭圆方程的特点合理设出动点 M 对应的复数是解题的一个关键步骤,读者应学会这种设点方法。

(2)当所求的轨迹具有旋转特点时,应用复数方法求解,不仅可回避因涉及两点间距离公式所引起的复杂运算,而且思路清晰、流畅。

例10 设复平面内点 A、B 对应的复数分别为α、β,且|α-2|=1,β+(1+i)α=0,O为原点,试求△AOB面积的最大值和最小值,并且求相应的复数α、β。
分析:由三角形面积公式知 S=|OA|·|OB|·sin∠AOB知。只要求得|OA|、|OB|及∠AOB的值就行了,由数复数的几何意义知,|OA|=|α|,|OB|=|β|;由复数乘法的几何意义可求得∠AOB的值。

解:由β+(1+i)α=0得β=-(1+i)α
  ∴|β|=α,|β|=(cos+isin
  由乘法的几何意义及三角形内角的范围知
  ∠AOB=
  ∴ S△AOB = |α|·|β|·sin = |α|2
 又∵ |α-2|=1   ∴ 可设α=2+cosΨ+isinΨ

 则
 ∴ S△AOB=(5+4cosΨ)
 当 cosΨ=-1  即 α=1,β= -1-i时, Smin =
 当 cosΨ=1  即 α=3,β= -3-3i时, Smax 
  若明确|α-2|=1 是以(2,0)为圆心,1 为半径的圆的复数方程,可画出图形,由图形的直观性可立即得出结果.

  ① 在由|Z-α|= r(a∈R)求|Z|的最值时,可作出了
Z=α+ r (cosα+ isinα)r 的巧设变换,即可将求复数模的最值转化为求三角函数式的最值,然后利用三角函数有界性求解。

  ② 若能注意到复平面内一些特殊曲线的方程,画出图形后就可简化求解过程。



  (四)能力训练

一、 选择题:
(1)已知M={1,2,m2-3m-1+(-3m-1+(m2-5m-6) i},N={-1,3},
M ∩ M ={3}, 0 则实数 m 的值为( )
 (A)-1或6   (B)-1或4   (C)-1   (D)4

(2)复平面上有点 A,B其对应的复数分别为 -3+i 和 -1-3i,
O为点,那么△AOB是( )
 (A)直角三角形 平共处  (B)等腰三角形
 (C)等腰直角三角形    (D)正三角形

(3)方程2|Z|2+3|Z|=0有复平面内所表示的图形是( )
 (A)一个圆   (B)两个圆   (C)两个中点  (D)两条直线

(4)当 t∈R,t≠-1,O 时,复数  的模的范围
是( )
  (A) |Z|>2   (B)|Z|>  (C)|Z|≥  (D)|Z|<
 
(5) i - i2 +i3-i4+…+(-1)100·i99 的什是( )
  (A) 1   (B)-1    (C)i     (D) -i

(6)设 n∈N,则的值是( )
  (A)1 (B)-1 (C)±I (D)n是偶数时为1,n是奇数时为-1。

(7)设复数2-i 和3-i的辐角主值分别为α,β则α+β等于( )
 (A)135o   (B)315o   (C)675o   (D)585o

(8)设Z1=-1+ i , Z2=( Z1)2 , 则Z2的辐角主值是( )
 (A)   (B)   (C)   (D)

(9)集合 M={Z|Z+1|=1, x∈C }, N={Z|Z+i|=|Z-i| ,Z∈C} , 则M∩N 是( )
 (A){0,-2i}  (B){0,2}  (C){0,2i}  (D){0,-2}

(10)若复数 z 满是|z|=1 ,那么|z++i|的最大值是( )
 (A)1     (B)2    (C)3     (D)

(11)已知Z1=1+cosθ+isinθ,Z2=1-cosθ+isinθ(л<θ<2л),则Z1,Z2的辐角主值的和为( )
 (A)    (B)   (C)    (D)

(12)点 A 对应的复数为-i , 点 B 对应复数为- , 以 AB 为一边作 E△ABC , 则C点 对应的复数是( )
 (A) i 或 --2i   (B) +i 或 -2i.
 (C) 2i 或 -i.   (D) i或- -i.

(13)已知 W=,使(-Wi)n∈N 的 n 的最小正整数是( )
 (A)3    (B)4    (C)6    (D)12

(14)在复数集 C 中 , 方程|x|=1-x+3i的解是( )
 (A)   (B)  (C)4+3i   (D)4-3i

(15)已知关于 x 的方程x2-(2i-1)x+3m-i=0 有实根,则实数M的范围是( )
  (A)  (B)  (C)  (D)

二、填空题:
(16)设z是方程x3+1=0的一个虚根,则z16-(z)13+|z|=______

(17)z∈c,若, 则z=_______

(18)复平面上点z1,z2分别对应于z1=1+i,z2=-2-3i,把向量 绕z1按顺时针方向旋转90o后得到向量 ,那么z3对应的复数z3=_____

(19)若│z-2│=4,,则z=______

(20)如把 z1=6-3i 所对应的向量绕其始点顺时针旋转2arctg2 后所得的向量所对应的复数记为z2,则│z1+z2│=______

三、解答题:
(21)复数 z 满足arg(z-3z)=,且│z+1│=,求复数z.

(22)已知 z∈c,且zz+(1-2i)z+(1+2i)z≤3
  (I) 求│z│的最值
  (II)求z的实部与虚部之和的最值。

(23)已知arg(a+i)6= ,求实数 a 的值。

(24)已知辐角分别为θ12的复数 z1,z满足:z1+z2=5i,
│z1z2│=14,求cos(θ12)的最大值和最小值,并求出取得最小值时的z1,z2.


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