7.1.1 数系的扩充和复数的概念

一、刷基础

1.复数的知识结构图如图所示,其中1,2,3,4四个方格中的内容分别为(      )

试题资源网 https://stzy.com

A.实数、纯虚数、无理数、有理数

B.实数、虚数、负实数、正实数

C.实数、虚数、无理数、有理数

D.实数、虚数、有理数、无理数

答案:C
解析:

由复数与实数、虚数、有理数、无理数的包含关系知 $ \mathrm{C} $ 正确.故选 $ \mathrm{C} $ .


2.设 $ z=-1+2\mathrm{i} $ ,则 $ z $ 的实部与虚部之和为(      )

A. $ -1 $

B.2

C.1

D. $ -2 $

答案:C
解析:

$ z=-1+2\mathrm{i} $ 的实部为 $ -1 $ ,虚部为2,所以实部与虚部之和为1,故选 $ \mathrm{C} $ .


3.(多选)下列说法错误的是(      )(多选)

A.复数 $ a+b\mathrm{i} $ 不是纯虚数

B.若 $ x=1 $ ,则复数 $ z=({x}^{2}-1)+(x+1)\mathrm{i} $ 是纯虚数

C.若 $ ({x}^{2}-4)+({x}^{2}+3x+2)\mathrm{i} $ 是纯虚数,则实数 $ x=±2 $

D.若复数 $ z=a+b\mathrm{i} $ ,则当且仅当 $ b\ne 0 $ 时, $ z $ 为虚数

答案:ACD
解析:

对于 $ \mathrm{A} $ ,当 $ a=0 $ , $ b\ne 0 $ , $ b\in \boldsymbol{R} $ 时,复数 $ a+b\mathrm{i} $ 是纯虚数, $ \mathrm{A} $ 错误;

对于 $ \mathrm{B} $ ,当 $ x=1 $ 时,复数 $ z=2\mathrm{i} $ 是纯虚数, $ \mathrm{B} $ 正确;

对于 $ \mathrm{C} $ ,若 $ ({x}^{2}-4)+({x}^{2}+3x+2)\mathrm{i} $ 是纯虚数,则 $ \begin{cases}{x}^{2}-4=0,\\ {x}^{2}+3x+2\ne 0,\end{cases} $ 解得 $ x=2 $ , $ \mathrm{C} $ 错误;

对于 $ \mathrm{D} $ ,复数 $ z=a+b\mathrm{i} $ , $ a $ , $ b $ 未注明为实数, $ \mathrm{D} $ 错误.故选 $ \mathrm{A}\mathrm{C}\mathrm{D} $ .


4.若 $ z=a+ ({a}^{2}-1 )\mathrm{i} (a\in \boldsymbol{R} $ , $ \mathrm{i} $ 为虚数单位 $ ) $ 为实数,则 $ a $ 的值为(      )

A.0

B.1

C. $ -1 $

D.1或 $ -1 $

答案:D
解析:

若 $ z=a+ ({a}^{2}-1 )\mathrm{i} (a\in \boldsymbol{R} $ , $ \mathrm{i} $ 为虚数单位 $ ) $ 为实数,则 $ {a}^{2}-1=0 $ ,所以 $ a=±1 $ .故选 $ \mathrm{D} $ .


5.若复数 $ z=a+(3+2a-{a}^{2})\mathrm{i}(a\in \boldsymbol{R}) $ 的虚部大于0,则实数 $ a $ 的取值范围是        .

答案:

$ (-1,3) $

解析:

由复数 $ z $ 的虚部大于0,得 $ 3+2a-{a}^{2} > 0 $ ,解得 $ -1 < a < 3 $ .


6.已知复数 $ z={m}^{2}-2m+({m}^{2}-7m+10)\mathrm{i} $ , $ m\in \boldsymbol{R} $ .

(1) 若 $ z $ 为实数,求 $ m $ 的值;

(2) 若 $ z $ 为虚数,求 $ m $ 的取值范围;

(3) 若 $ z $ 为纯虚数,求 $ z $ 的虚部.

答案:

(1) 【解】由题意得 $ {m}^{2}-7m+10=(m-2)\cdot (m-5)=0 $ ,解得 $ m=2 $ 或 $ m=5 $ .

(2) 由题意得 $ {m}^{2}-7m+10\ne 0 $ ,解得 $ m\ne 2 $ 且 $ m\ne 5 $ ,因此 $ m $ 的取值范围为 $ (-\mathrm{\infty },2)\cup (2,5)\cup (5,+\mathrm{\infty }) $ .

(3) 由题意得 $ \begin{cases}{m}^{2}-2m=0,\\ {m}^{2}-7m+10\ne 0,\end{cases} $ 得 $ \begin{cases}m=0或m=2,\\ m\ne 2且m\ne 5,\end{cases} $ 故 $ m=0 $ ,所以 $ z=10\mathrm{i} $ ,所以 $ z $ 的虚部为10.

解析:

7.已知 $ a $ , $ b $ 为实数, $ a+3\mathrm{i}=-1+b\mathrm{i} $ ( $ \mathrm{i} $ 为虚数单位),则(      )

A. $ a=1 $ , $ b=-3 $

B. $ a=-1 $ , $ b=3 $

C. $ a=-1 $ , $ b=-3 $

D. $ a=1 $ , $ b=3 $

答案:B
解析:

因为 $ a+3\mathrm{i}=-1+b\mathrm{i} $ ,所以由复数相等的定义可得 $ a=-1 $ , $ b=3 $ .故选 $ \mathrm{B} $ .


8.下列命题中,真命题的个数是(      )

①若 $ x $ , $ y\in \boldsymbol{C} $ ,则 $ x+y\mathrm{i}=1+\mathrm{i} $ 的充要条件是 $ x=y=1 $ ;

②若 $ a $ , $ b\in \boldsymbol{R} $ 且 $ a > b $ ,则 $ a+\mathrm{i} > b+\mathrm{i} $ ;

③若 $ {x}^{2}+{y}^{2}=0 $ ,则 $ x=y=0 $ .

A.0

B.1

C.2

D.3

答案:A
解析:

对于①,因为 $ x $ , $ y\in \boldsymbol{C} $ ,所以 $ x $ , $ y $ 不一定是 $ x+y\mathrm{i} $ 的实部和虚部,故①是假命题;对于②,由于两个虚数不能比较大小,故②是假命题;对于③,如 $ {1}^{2}+{\mathrm{i}}^{2}=0 $ ,但 $ 1\ne 0 $ , $ \mathrm{i}\ne 0 $ ,故③是假命题.故选 $ \mathrm{A} $ .


9.在下列结论中,正确的个数是(      )

①两个复数不能比较大小;

②若 $ {z}_{1} $ 和 $ {z}_{2} $ 都是虚数,且它们的虚部相等,则 $ {z}_{1}={z}_{2} $ ;

③若 $ a $ , $ b $ 是两个相等的实数,则 $ (a-b)+(a+b)\mathrm{i} $ 必为纯虚数.

A.0

B.1

C.2

D.3

答案:A
解析:

对于①,两个复数,当它们都是实数时,是可以比较大小的,故①错误.对于②,设 $ {z}_{1}=a+b\mathrm{i}(a $ , $ b\in \boldsymbol{R} $ ,且 $ b\ne 0) $ , $ {z}_{2}=c+d\mathrm{i}(c $ , $ d\in \boldsymbol{R} $ ,且 $ d\ne 0) $ ,因为 $ b=d $ ,所以 $ {z}_{2}=c+b\mathrm{i} $ .当 $ a=c $ 时, $ {z}_{1}={z}_{2} $ .当 $ a\ne c $ 时, $ {z}_{1}\ne {z}_{2} $ ,故②错误.

对于③,当 $ a=b\ne 0 $ 时, $ (a-b)+(a+b)\mathrm{i} $ 是纯虚数;当 $ a=b=0 $ 时, $ (a-b)+(a+b)\mathrm{i}=0 $ 是实数,故③错误.故选 $ \mathrm{A} $ .