格物学 第七章 复数7.3 ⋆复数的三角表示

复数的代数形式与三角形式的互化-7.3 ⋆复数的三角表示知识点考前基础自测题答案-北京市等高二数学必修,平均正确率64.0%

2025-06-21
复数的代数形式与三角形式的互化-7.3 ⋆复数的三角表示知识点考前基础自测题答案-北京市等高二数学必修,平均正确率64.0%
1、['复数三角形式的乘法运算及其几何意义', '复数的代数形式与三角形式的互化', '复数的模', '命题的真假性判断']

正确率40.0%对于复数$$z_{1}, z_{2}, z_{3}$$,给出下列三个运算式子:$$( 1 ) ~ | z_{1}+z_{2} | \leqslant| z_{1} |+| z_{2} |, ~ ~ ( 2 ) ~ | z_{1} \cdot z_{2} | \leqslant| z_{1} | \cdot| z_{2} |, ~ ~ ( 3 ) ~ ~ ( z_{1} \cdot z_{2} ) ~ \cdot z_{3}=z_{1} \cdot( z_{2} \cdot z_{3} )$$.其中正确的个数是(

D

A.$${{0}}$$

B.$${{1}}$$

C.$${{2}}$$

D.$${{3}}$$

2、['复数三角形式的乘法运算及其几何意义', '利用诱导公式求值', '复数的代数形式与三角形式的互化']

正确率40.0%在复平面内,复数$$z=a+b \mathrm{i} ( a \in\mathbf{R}, b \in\mathbf{R} )$$对应的向量为$$\overrightarrow{O Z} ( O$$为坐标原点),设$$| \overrightarrow{O Z} |=r,$$以射线$${{O}{x}}$$为始边$${,{O}{Z}}$$为终边逆时针旋转的角为$${{θ}{,}}$$则$$z=r ( \mathrm{c o s} \theta+\mathrm{i s i n} \theta),$$法国数学家棣莫弗发现了棣莫弗定理:若$$z_{1}=r_{1} ( \operatorname{c o s} \theta_{1}+\mathrm{i s i n} \theta_{1} ),$$$$z_{2}=r_{2} ( \mathrm{c o s} \theta_{2}+\mathrm{i s i n} \theta_{2} ),$$则$${{z}_{1}{{z}_{2}}{=}}$$$$r_{1} r_{2} [ \operatorname{c o s} ( \theta_{1}+\theta_{2} )+\mathrm{i s i n} ( \theta_{1}+\theta_{2} ) ]$$.由棣莫弗定理导出了复数的乘方公式:
$$z^{n}=[ r ( \operatorname{c o s} \theta+\mathrm{i s i n} \theta) ]^{n}$$$$= r^{n} ( \mathrm{c o s} n \theta+\mathrm{i s i n} n \theta)$$,则$$(-1+\sqrt{3} \mathrm{i} )^{1 0}=$$(

D

A.$$1 0 2 4-1 0 2 4 \sqrt{3} \mathrm{i}$$

B.$$- 1 0 2 4+1 0 2 4 \sqrt{3} \mathrm{i}$$

C.$$5 1 2-5 1 2 \sqrt{3} \mathrm{i}$$

D.$$- 5 1 2+5 1 2 \sqrt3 \mathrm{i}$$

3、['复数的代数形式与三角形式的互化']

正确率80.0%复数$$- \frac1 2 \left( \mathrm{c o s} \frac{\pi} {3}+\mathrm{i s i n} \frac{\pi} {3} \right)$$的一个三角形式是(

B

A.$$\frac1 2 \left( \mathrm{c o s} \frac{5 \pi} 3+\mathrm{i s i n} \frac{5 \pi} 3 \right)$$

B.$$\frac1 2 \left( \operatorname{c o s} \frac{4 \pi} {3}+\mathrm{i s i n} \frac{4 \pi} {3} \right)$$

C.$${\frac{1} {2}} \biggl( \mathrm{c o s} {\frac{5 \pi} {6}}+\mathrm{i s i n} {\frac{5 \pi} {6}} \biggr)$$

D.$$\frac1 2 \biggl( \operatorname{c o s} \frac{1 1 \pi} {6}+\mathrm{i s i n} \frac{1 1 \pi} {6} \biggr)$$

4、['复数的代数形式与三角形式的互化']

正确率60.0%复数$$z=1-\mathrm{c o s} \theta-\mathrm{i s i n} \theta( \theta\in[ 0, \, \, 2 \pi) )$$的三角形式是(

C

A.$$z=2 \mathrm{s i n} \frac{\theta} {2} \biggl( \mathrm{c o s} \frac{\theta+\pi} {2}+\mathrm{i s i n} \frac{\theta+\pi} {2} \biggr)$$

B.$$z=2 \mathrm{s i n} \frac{\theta} {2} \biggl( \mathrm{c o s} \frac{\pi-\theta} {2}+\mathrm{i s i n} \frac{\pi-\theta} {2} \biggr)$$

C.$$z=2 \mathrm{s i n} \frac{\theta} {2} \biggl( \mathrm{c o s} \frac{\theta-\pi} {2}+\mathrm{i s i n} \frac{\theta-\pi} {2} \biggr)$$

D.$$z=2 \mathrm{c o s} \frac{\theta} {2} \biggl( \mathrm{c o s} \frac{\pi-\theta} {2}+\mathrm{i s i n} \frac{\pi-\theta} {2} \biggr)$$

5、['复数三角形式的除法运算及其几何意义', '复数的代数形式与三角形式的互化']

正确率60.0%$$2 \div[ 2 ( \mathrm{c o s} 6 0^{\circ}+\mathrm{i s i n} 6 0^{\circ} ) ]=$$(

B

A.$$\frac{1} {2}+\frac{\sqrt{3}} {2} \mathrm{i}$$

B.$$\frac1 2-\frac{\sqrt3} 2 \mathrm{i}$$

C.$$\frac{\sqrt3} {2}+\frac1 2 \mathrm{i}$$

D.$$\frac{\sqrt{3}} {2}-\frac{1} {2} \mathrm{i}$$

6、['复数的代数形式与三角形式的互化', '复数的乘法', '复数的四则运算综合应用']

正确率60.0%若$${{i}}$$为虚数单位,复数$$( 3+2 i ) \, i$$等于(

B

A.$$- 2-3 i$$

B.$$- 2+3 i$$

C.$${{2}{−}{3}{i}}$$

D.$${{2}{+}{3}{i}}$$

7、['复数的代数形式与三角形式的互化', '复数的乘法', '辐角的主值']

正确率60.0%若复数$$z=( a+\mathrm{i} )^{2}$$的辐角的主值是$$\frac{3 \pi} {2},$$则实数$${{a}}$$的值是(

B

A.$${{1}}$$

B.$${{−}{1}}$$

C.$${{−}{\sqrt {2}}}$$

D.$${{−}{\sqrt {3}}}$$

8、['复数的代数形式与三角形式的互化']

正确率80.0%将复数$${{1}{+}{i}}$$对应的向量$$\overrightarrow{O M}$$绕原点按逆时针方向旋转$$\frac{\pi} {4}$$,得到的向量为$$\overrightarrow{O M_{1}}$$,那么$$\overrightarrow{O M_{1}}$$对应的复数是$${{(}{)}}$$

B

A.$${{2}{i}}$$

B.$${\sqrt {2}{i}}$$

C.$$\frac{\sqrt2} 2+\frac{\sqrt2} 2 i$$

D.$$\sqrt2+\sqrt2 i$$

9、['复数的代数形式与三角形式的互化', '辐角的主值']

正确率80.0%任意复数$$z=a+\mathrm{b i} ( a, b \in R, i )$$为虚数单位$${{)}}$$都可以$$z=r ( \operatorname{c o s} ~ \theta+i \operatorname{s i n} ~ \theta)$$的形式,其中$$r=\sqrt{a^{2}+b^{2}}, 0 \leqslant\theta< 2 \pi)$$该形式为复数的三角形式,其中$${{θ}}$$称为复数的辐角主值.若复数$$z=\frac{2 i} {1-\sqrt{3} i}$$,则$${{z}}$$的辐角主值为$${{(}{)}}$$

D

A.$$\begin{array} {l l} {\frac{\pi} {6}} \\ \end{array}$$

B.$$\frac{\pi} {3}$$

C.$$\frac{2 \pi} {3}$$

D.$$\frac{5 \pi} {6}$$

10、['复数的代数形式与三角形式的互化']

正确率80.0%在复平面内,复数$$z=a+b i \left( a \in R, b \in R \right)$$对应向量$$\overrightarrow{O Z} ( O$$为坐标原点$${{)}}$$,设$$| \overrightarrow{O Z} |=r$$,以射线$${{O}{x}}$$为始边,$${{O}{Z}}$$为终边逆时针旋转的角为$${{θ}}$$,则$$z=r \left( \operatorname{c o s} \theta+i \operatorname{s i n} \theta\right)$$,法国数学家棣莫弗发现棣莫弗定理:$$z_{1}=r_{1} \left( \operatorname{c o s} \theta_{1}+i \operatorname{s i n} \theta_{1} \right)$$,$$z_{2}=r_{2} \left( \operatorname{c o s} \theta_{2}+i \operatorname{s i n} \theta_{2} \right)$$,则$$z_{1} z_{2}=r_{1} r_{2} \left[ \operatorname{c o s} ( \theta_{1}+\theta_{2} )+i \operatorname{s i n} ( \theta_{1}+\theta_{2} ) \right]$$,由棣莫弗定理导出了复数乘方公式:$$z^{n}=\left[ r \left( \operatorname{c o s} \theta+i \operatorname{s i n} \theta\right) \right]^{n}=r^{n} \left( \operatorname{c o s} n \theta+i \operatorname{s i n} n \theta\right)$$,则$$\left(-1+\sqrt{3} i \right)^{1 0}=( ~ ~ ~ )$$

D

A.$$1 0 2 4-1 0 2 4 \sqrt{3} i$$

B.$$- 1 0 2 4+1 0 2 4 \sqrt{3} i$$

C.$$5 1 2-5 1 2 \sqrt{3} i$$

D.$$- 5 1 2+5 1 2 \sqrt3 i$$

1. 解析:

对于复数运算式子:
(1) $$| z_{1}+z_{2} | \leqslant| z_{1} |+| z_{2} |$$ 是正确的,这是三角不等式。
(2) $$| z_{1} \cdot z_{2} | \leqslant| z_{1} | \cdot| z_{2} |$$ 是错误的,实际上 $$| z_{1} \cdot z_{2} |=| z_{1} | \cdot| z_{2} |$$。
(3) $$( z_{1} \cdot z_{2} ) \cdot z_{3}=z_{1} \cdot( z_{2} \cdot z_{3} )$$ 是正确的,这是复数乘法的结合律。
因此,正确的个数是 2 个,答案为 $$C$$。

2. 解析:

将复数 $$-1+\sqrt{3} i$$ 转换为三角形式:
模长 $$r=\sqrt{(-1)^2+(\sqrt{3})^2}=2$$,幅角 $$\theta=\frac{2\pi}{3}$$。
根据棣莫弗定理,$$(-1+\sqrt{3} i)^{10}=2^{10} \left( \cos \left(10 \cdot \frac{2\pi}{3}\right)+i \sin \left(10 \cdot \frac{2\pi}{3}\right) \right)$$。
计算得 $$10 \cdot \frac{2\pi}{3}=\frac{20\pi}{3} \equiv \frac{2\pi}{3} \pmod{2\pi}$$,因此结果为 $$1024 \left( \cos \frac{2\pi}{3}+i \sin \frac{2\pi}{3} \right)=-512+512\sqrt{3}i$$。
答案为 $$D$$。

3. 解析:

复数 $$-\frac{1}{2} \left( \cos \frac{\pi}{3}+i \sin \frac{\pi}{3} \right)$$ 可以表示为 $$\frac{1}{2} \left( \cos \left(\pi+\frac{\pi}{3}\right)+i \sin \left(\pi+\frac{\pi}{3}\right) \right)=\frac{1}{2} \left( \cos \frac{4\pi}{3}+i \sin \frac{4\pi}{3} \right)$$。
答案为 $$B$$。

4. 解析:

复数 $$z=1-\cos \theta-i \sin \theta$$ 可以化简为 $$2 \sin^2 \frac{\theta}{2}-2i \sin \frac{\theta}{2} \cos \frac{\theta}{2}=2 \sin \frac{\theta}{2} \left( \sin \frac{\theta}{2}-i \cos \frac{\theta}{2} \right)$$。
进一步表示为 $$2 \sin \frac{\theta}{2} \left( \cos \left(\frac{\pi-\theta}{2}\right)+i \sin \left(\frac{\pi-\theta}{2}\right) \right)$$。
答案为 $$B$$。

5. 解析:

计算 $$2 \div [2 (\cos 60^\circ+i \sin 60^\circ)]$$:
结果为 $$\frac{2}{2} (\cos (-60^\circ)+i \sin (-60^\circ))=\frac{1}{2}-\frac{\sqrt{3}}{2}i$$。
答案为 $$B$$。

6. 解析:

计算 $$(3+2i)i=3i+2i^2=-2+3i$$。
答案为 $$B$$。

7. 解析:

复数 $$z=(a+i)^2=a^2+2ai+i^2=(a^2-1)+2ai$$,其辐角主值为 $$\frac{3\pi}{2}$$,说明实部为 0 且虚部为负。
因此 $$a^2-1=0$$ 且 $$2a<0$$,解得 $$a=-1$$。
答案为 $$B$$。

8. 解析:

复数 $$1+i$$ 的模为 $$\sqrt{2}$$,幅角为 $$\frac{\pi}{4}$$。旋转 $$\frac{\pi}{4}$$ 后,幅角变为 $$\frac{\pi}{2}$$,对应的复数为 $$\sqrt{2} (\cos \frac{\pi}{2}+i \sin \frac{\pi}{2})=\sqrt{2}i$$。
答案为 $$B$$。

9. 解析:

复数 $$z=\frac{2i}{1-\sqrt{3}i}$$ 化简为 $$z=\frac{2i(1+\sqrt{3}i)}{(1-\sqrt{3}i)(1+\sqrt{3}i)}=\frac{-2\sqrt{3}+2i}{4}=-\frac{\sqrt{3}}{2}+\frac{1}{2}i$$。
其辐角主值为 $$\frac{5\pi}{6}$$。
答案为 $$D$$。

10. 解析:

与第 2 题相同,答案为 $$D$$。
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