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回顾基础单选题自测题答案-贵州省等高二数学必修,平均正确率64.0%

2025-05-27
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回顾基础单选题自测题答案-贵州省等高二数学必修,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', '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.$$- 5 1 2+5 1 2 \sqrt3 \mathrm{i}$$

2、['复数的代数形式与三角形式的互化']

正确率80.0%复数$$4 \left( \mathrm{s i n} \frac{3 \pi} {4}+\mathrm{i c o s} \frac{3 \pi} {4} \right)$$的代数形式是(

B

A.$$2 \sqrt2+2 \sqrt2 \mathrm{i}$$

B.$$2 \sqrt2-2 \sqrt2 \mathrm{i}$$

C.$$- 2 \sqrt2-2 \sqrt2 \mathrm{i}$$

D.$$- 2 \sqrt2+2 \sqrt2 \mathrm{i}$$

3、['复数的代数形式与三角形式的互化']

正确率60.0%下列表示复数$${{1}{+}{i}}$$的三角形式中:①$$\sqrt{2} \left( \mathrm{c o s} \frac{\pi} {4}+\mathrm{i s i n} \frac{\pi} {4} \right)$$;②$$\sqrt{2} \left[ \operatorname{c o s} \left(-\frac{\pi} {4} \right)+\mathrm{i s i n} \frac{\pi} {4} \right]$$;③$$\sqrt{2} \left( \mathrm{c o s} \frac{9 \pi} {4}+\mathrm{i s i n} \frac{9 \pi} {4} \right)$$;④$$\sqrt{2} \left( \mathrm{c o s} \frac{\pi} {4}+\mathrm{i s i n} \frac{3 \pi} {4} \right)$$.正确的个数是(

B

A.$${{1}}$$

B.$${{2}}$$

C.$${{3}}$$

D.$${{4}}$$

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

正确率60.0%在复平面中,将复数$${{1}{+}{\sqrt {3}}{i}}$$对应的向量$$\overrightarrow{O N}$$绕原点按顺时针方向旋转$$\frac{\pi} {2} ( O$$为坐标原点),得到的向量为$$\overrightarrow{O N_{1}},$$那么$$\overrightarrow{O N_{1}}$$对应的复数是(

A

A.$$\sqrt3-\mathrm{i}$$

B.$$\sqrt{3}+\mathrm{i}$$

C.$${{−}{\sqrt {3}}{−}{i}}$$

D.$${{−}{\sqrt {3}}{+}{i}}$$

5、['函数与数学文化结合', '复平面内的点、复数及平面向量', '复数的代数形式与三角形式的互化']

正确率60.0%瑞士著名数学家欧拉发现公式$$e^{i x}=\operatorname{c o s} x+i \operatorname{s i n} x ( i$$为虚数单位$${{)}}$$,它将指数函数的定义域扩大到复数集,建立了三角函数和指数函数的关系,它在复变函数论里占有非常重要的地位.特别是当$${{x}{=}{π}}$$时,$$e^{i \pi}+1=0$$被认为是数学上最优美的公式,数学家们评价它是$${{“}}$$上帝创造的公式$${{”}}$$.根据欧拉公式可知,$${{e}^{i}}$$表示的复数在复平面中位于(

A

A.第一象限

B.第二象限

C.第三象限

D.第四象限

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

正确率60.0%$$( \frac{1+i} {1-i} )^{8}=\L$$

B

A.$${{−}{1}}$$

B.$${{1}}$$

C.$${{i}}$$

D.$${{−}{i}}$$

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', '复数的有关概念']

正确率60.0%复数$$z=2-3 i$$的虚部为$${{(}{)}}$$

D

A.$${{3}{i}}$$

B.$${{−}{3}{i}}$$

C.$${{3}}$$

D.$${{−}{3}}$$

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$$z=a+b i ( i$$为虚数单位$${{)}}$$都可以写成$$z=r ( \operatorname{c o s} \theta+i \operatorname{s i n} \theta)$$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$$z=\frac2 {1-\sqrt{3} i}$$,则$${{z}}$$的辐角主值为$${{(}{)}}$$

B

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', '复平面内的点、复数及平面向量']

正确率80.0%在复平面内,$${{O}}$$为坐标原点,复数$${{z}}$$对应的点为$$Z ( 1, 0 )$$,将向量$$\overrightarrow{O Z}$$按逆时针方向旋转$${{3}{0}{°}}$$得到$$\overrightarrow{O Z^{\prime}}$$,则$$\overrightarrow{O Z^{\prime}}$$对应的复数$${{z}{^{′}}}$$为$${{(}{)}}$$

A

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

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

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

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

### 第一题解析

我们需要计算 $$(-1+\sqrt{3} \mathrm{i})^{10}$$。首先将复数转换为三角形式:

1. 计算模长 $$r$$: $$ r = \sqrt{(-1)^2 + (\sqrt{3})^2} = \sqrt{1 + 3} = 2 $$
2. 计算辐角 $$\theta$$: 由于复数位于第二象限, $$ \theta = \pi - \arctan\left(\frac{\sqrt{3}}{1}\right) = \pi - \frac{\pi}{3} = \frac{2\pi}{3} $$
3. 应用棣莫弗定理: $$ (-1+\sqrt{3} \mathrm{i})^{10} = 2^{10} \left( \cos\left(10 \cdot \frac{2\pi}{3}\right) + \mathrm{i} \sin\left(10 \cdot \frac{2\pi}{3}\right) \right) $$ 计算角度: $$ 10 \cdot \frac{2\pi}{3} = \frac{20\pi}{3} = 6\pi + \frac{2\pi}{3} $$ 由于三角函数周期性: $$ \cos\left(\frac{20\pi}{3}\right) = \cos\left(\frac{2\pi}{3}\right) = -\frac{1}{2} $$ $$ \sin\left(\frac{20\pi}{3}\right) = \sin\left(\frac{2\pi}{3}\right) = \frac{\sqrt{3}}{2} $$
4. 代入计算: $$ 1024 \left( -\frac{1}{2} + \mathrm{i} \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} \right) = -512 + 512\sqrt{3} \mathrm{i} $$ 对应选项 D。

最终答案为 $$\boxed{D}$$。

--- ### 第二题解析

将复数 $$4 \left( \sin \frac{3\pi}{4} + \mathrm{i} \cos \frac{3\pi}{4} \right)$$ 转换为代数形式:

1. 计算三角函数值: $$ \sin \frac{3\pi}{4} = \frac{\sqrt{2}}{2} $$ $$ \cos \frac{3\pi}{4} = -\frac{\sqrt{2}}{2} $$
2. 代入计算: $$ 4 \left( \frac{\sqrt{2}}{2} + \mathrm{i} \cdot \left(-\frac{\sqrt{2}}{2}\right) \right) = 2\sqrt{2} - 2\sqrt{2} \mathrm{i} $$ 对应选项 B。

最终答案为 $$\boxed{B}$$。

--- ### 第三题解析

复数 $$1+\mathrm{i}$$ 的三角形式为 $$\sqrt{2} \left( \cos \frac{\pi}{4} + \mathrm{i} \sin \frac{\pi}{4} \right)$$。检查各选项:

1. ① 正确,为标准形式。 2. ② 错误,正弦部分应为 $$-\frac{\pi}{4}$$。 3. ③ 正确,因为 $$\frac{9\pi}{4} = 2\pi + \frac{\pi}{4}$$,三角函数值相同。 4. ④ 错误,正弦部分与余弦部分角度不一致。

正确的个数是 2 个,对应选项 B。

最终答案为 $$\boxed{B}$$。

--- ### 第四题解析

复数 $$1+\sqrt{3} \mathrm{i}$$ 的模为 2,辐角为 $$\frac{\pi}{3}$$。顺时针旋转 $$\frac{\pi}{2}$$ 后,新辐角为 $$\frac{\pi}{3} - \frac{\pi}{2} = -\frac{\pi}{6}$$。

1. 新复数为: $$ 2 \left( \cos \left(-\frac{\pi}{6}\right) + \mathrm{i} \sin \left(-\frac{\pi}{6}\right) \right) = \sqrt{3} - \mathrm{i} $$ 对应选项 A。

最终答案为 $$\boxed{A}$$。

--- ### 第五题解析

根据欧拉公式 $$e^{i x} = \cos x + \mathrm{i} \sin x$$,当 $$x=1$$ 时:

1. $$ e^{i} = \cos 1 + \mathrm{i} \sin 1 $$ 2. 由于 $$1$$ 弧度位于第一象限(约 $$57.3^\circ$$),$$\cos 1 > 0$$ 且 $$\sin 1 > 0$$,因此 $$e^{i}$$ 位于第一象限。

最终答案为 $$\boxed{A}$$。

--- ### 第六题解析

计算 $$\left( \frac{1+\mathrm{i}}{1-\mathrm{i}} \right)^8$$:

1. 化简分式: $$ \frac{1+\mathrm{i}}{1-\mathrm{i}} = \frac{(1+\mathrm{i})^2}{(1-\mathrm{i})(1+\mathrm{i})} = \frac{1 + 2\mathrm{i} + \mathrm{i}^2}{1 - \mathrm{i}^2} = \frac{2\mathrm{i}}{2} = \mathrm{i} $$ 2. 计算幂: $$ \mathrm{i}^8 = (\mathrm{i}^2)^4 = (-1)^4 = 1 $$ 对应选项 B。

最终答案为 $$\boxed{B}$$。

--- ### 第七题解析

复数 $$z = (a+\mathrm{i})^2 = a^2 + 2a\mathrm{i} + \mathrm{i}^2 = (a^2-1) + 2a\mathrm{i}$$。其辐角主值为 $$\frac{3\pi}{2}$$,说明复数位于负虚轴上。

1. 实部为 0: $$ a^2 - 1 = 0 \Rightarrow a = \pm 1 $$ 2. 虚部为负: $$ 2a < 0 \Rightarrow a = -1 $$ 对应选项 B。

最终答案为 $$\boxed{B}$$。

--- ### 第八题解析

复数 $$z = 2 - 3\mathrm{i}$$ 的虚部为 $$-3$$(不包含 $$\mathrm{i}$$)。

最终答案为 $$\boxed{D}$$。

--- ### 第九题解析

计算复数 $$z = \frac{2}{1-\sqrt{3}\mathrm{i}}$$ 的辐角主值:

1. 化简分母: $$ z = \frac{2(1+\sqrt{3}\mathrm{i})}{(1-\sqrt{3}\mathrm{i})(1+\sqrt{3}\mathrm{i})} = \frac{2 + 2\sqrt{3}\mathrm{i}}{4} = \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{3}}{2}\mathrm{i} $$ 2. 辐角 $$\theta$$ 满足: $$ \tan \theta = \frac{\frac{\sqrt{3}}{2}}{\frac{1}{2}} = \sqrt{3} \Rightarrow \theta = \frac{\pi}{3} $$ 对应选项 B。

最终答案为 $$\boxed{B}$$。

--- ### 第十题解析

复数 $$z = 1$$ 对应点 $$(1, 0)$$,旋转 $$30^\circ$$ 后:

1. 新复数: $$ z' = 1 \cdot (\cos 30^\circ + \mathrm{i} \sin 30^\circ) = \frac{\sqrt{3}}{2} + \frac{1}{2}\mathrm{i} $$ 对应选项 A。

最终答案为 $$\boxed{A}$$。

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