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月考基础自测题解析-海南省等高二数学必修,平均正确率64.0%

2025-09-09
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月考基础自测题解析-海南省等高二数学必修,平均正确率64.0%
1、['复数的分类', '复数的代数形式与三角形式的互化', '充分、必要条件的判定']

正确率40.0%任何一个复数$$z=a+b \mathrm{i}$$(其中$$a, b \in{\bf R}$$,$${{i}}$$为虚数单位)都可以表示成$$z=r ( \operatorname{c o s} \theta+\mathrm{i s i n} \theta)$$(其中$${{r}{⩾}{0}}$$,$${{θ}{∈}{R}}$$)的形式,通常称之为复数$${{z}}$$的三角形式.法国数学家棣莫弗发现:$$[ r ( \operatorname{c o s} \theta+\mathrm{i s i n} \theta) ]^{n}$$$$= r^{n} \, \operatorname{c o s} n \theta+\mathrm{i s i n} n \theta, ( n \in{\bf N}_{+} )$$,我们称这个结论为棣莫弗定理.由棣莫弗定理可知,$${{“}}$$$${{n}}$$为偶数$${{”}}$$是$${{“}}$$复数$$\left( \operatorname{c o s} \frac\pi4+\mathrm{i s i n} \frac\pi4 \right)^{m}$$为纯虚数的是(

B

A.充分不必要条件

B.必要不充分条件

C.充要条件

D.既不充分也不必要条件

2、['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.$${{4}}$$

3、['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']

正确率60.0%若复数$$z_{1}=2 \sqrt{6} ( \mathrm{c o s} \pi+\mathrm{i s i n} \pi),$$复数$$z_{2}=\frac{\sqrt{3}} {3} \left( \mathrm{c o s} \frac{\pi} {6}-\mathrm{i s i n} \frac{\pi} {6} \right),$$则$${{z}_{1}{{z}_{2}}{=}}$$(

A

A.$$- \sqrt6+\sqrt2 \mathrm{i}$$

B.$$\sqrt6-\sqrt2 \mathrm{i}$$

C.$$\sqrt{2}+\sqrt{6} \mathrm{i}$$

D.$$\sqrt{2}-\sqrt{6} \mathrm{i}$$

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、['复数的代数形式与三角形式的互化']

正确率60.0%复数$$- 2 \left( \mathrm{s i n} \frac{5 \pi} {4}+\mathrm{i c o s} \frac{5 \pi} {4} \right)$$的代数形式是(

A

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

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

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

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

6、['复数的代数形式与三角形式的互化']

正确率60.0%复数$${{−}{{1}{0}}}$$的三角形式是(

C

A.$$1 0 \left( \mathrm{c o s} \frac{\pi} {2}+\mathrm{i s i n} \frac{\pi} {2} \right)$$

B.$$- 1 0 \left( \mathrm{c o s} \frac{\pi} {2}-\mathrm{i s i n} \frac{\pi} {2} \right)$$

C.$$1 0 ( \mathrm{c o s} \pi+\mathrm{i s i n} \pi)$$

D.$$1 0 ( \mathrm{s i n} 0+\mathrm{i s i n} 0 )$$

7、['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.$${{−}{3}}$$

8、['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.$$\frac{5 \pi} {6}$$

9、['角α与-α的三角函数值之间的关系', '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%复数$$- 2 \left( \mathrm{c o s} \frac{\pi} {5}+i \mathrm{s i n} \frac{\pi} {5} \right)$$辐角的主值是$${{(}{)}}$$

C

A.$$\frac{\pi} {5}$$

B.$$\frac{4} {5} \pi$$

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

D.$$\frac{9} {5} \pi$$

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

1. 复数 $$z = \left( \cos \frac{\pi}{4} + i \sin \frac{\pi}{4} \right)^n$$ 为纯虚数,当且仅当实部为 0,虚部不为 0。根据棣莫弗定理,$$z = \cos \frac{n\pi}{4} + i \sin \frac{n\pi}{4}$$。实部为 $$\cos \frac{n\pi}{4} = 0$$,虚部 $$\sin \frac{n\pi}{4} \neq 0$$。

解得 $$\frac{n\pi}{4} = \frac{\pi}{2} + k\pi$$,即 $$n = 2 + 4k$$($$k \in \mathbb{Z}$$),故 $$n$$ 为偶数。但 $$n=2$$ 时,$$z = \cos \frac{\pi}{2} + i \sin \frac{\pi}{2} = i$$ 为纯虚数;$$n=6$$ 时,$$z = \cos \frac{3\pi}{2} + i \sin \frac{3\pi}{2} = -i$$ 也为纯虚数。反之,若 $$n$$ 为偶数,不一定为纯虚数,如 $$n=4$$ 时,$$z = \cos \pi + i \sin \pi = -1$$ 为实数。因此是充分不必要条件。

答案:A

2. 复数 $$1 + i$$ 的模为 $$\sqrt{1^2 + 1^2} = \sqrt{2}$$,辐角主值为 $$\frac{\pi}{4}$$。三角形式为 $$\sqrt{2} \left( \cos \frac{\pi}{4} + i \sin \frac{\pi}{4} \right)$$。

① 正确;② 错误,正弦部分应为 $$\sin \left( -\frac{\pi}{4} \right)$$;③ 正确,$$\frac{9\pi}{4} = 2\pi + \frac{\pi}{4}$$,与 $$\frac{\pi}{4}$$ 终边相同;④ 错误,正弦部分辐角不一致。

答案:B

3. $$z_1 = 2\sqrt{6} (\cos \pi + i \sin \pi) = -2\sqrt{6}$$,$$z_2 = \frac{\sqrt{3}}{3} \left( \cos \frac{\pi}{6} - i \sin \frac{\pi}{6} \right) = \frac{\sqrt{3}}{3} \left( \cos \left( -\frac{\pi}{6} \right) + i \sin \left( -\frac{\pi}{6} \right) \right)$$。

乘积模为 $$2\sqrt{6} \times \frac{\sqrt{3}}{3} = 2\sqrt{2}$$,辐角为 $$\pi + \left( -\frac{\pi}{6} \right) = \frac{5\pi}{6}$$。

故 $$z_1 z_2 = 2\sqrt{2} \left( \cos \frac{5\pi}{6} + i \sin \frac{5\pi}{6} \right) = 2\sqrt{2} \left( -\frac{\sqrt{3}}{2} + i \frac{1}{2} \right) = -\sqrt{6} + \sqrt{2} i$$。

答案:A

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

新复数为 $$2 \left( \cos \left( -\frac{\pi}{6} \right) + i \sin \left( -\frac{\pi}{6} \right) \right) = 2 \left( \frac{\sqrt{3}}{2} - i \frac{1}{2} \right) = \sqrt{3} - i$$。

答案:A

5. 原式 $$-2 \left( \sin \frac{5\pi}{4} + i \cos \frac{5\pi}{4} \right)$$。注意 $$\sin \frac{5\pi}{4} = -\frac{\sqrt{2}}{2}$$,$$\cos \frac{5\pi}{4} = -\frac{\sqrt{2}}{2}$$。

代入得 $$-2 \left( -\frac{\sqrt{2}}{2} - i \frac{\sqrt{2}}{2} \right) = \sqrt{2} + \sqrt{2} i$$。

答案:A

6. 复数 $$-10$$ 位于负实轴,模为 10,辐角为 $$\pi$$。三角形式为 $$10 (\cos \pi + i \sin \pi)$$。

答案:C

7. 复数 $$z = a + b i$$ 的虚部为 $$b$$(不含 $$i$$)。故 $$z = 2 - 3i$$ 的虚部为 $$-3$$。

答案:D

8. $$z = \frac{2}{1 - \sqrt{3} i}$$。分母有理化:分子分母同乘 $$1 + \sqrt{3} i$$,得 $$z = \frac{2(1 + \sqrt{3} i)}{1 + 3} = \frac{1 + \sqrt{3} i}{2} = \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{3}}{2} i$$。

模为 1,辐角满足 $$\cos \theta = \frac{1}{2}$$,$$\sin \theta = \frac{\sqrt{3}}{2}$$,故 $$\theta = \frac{\pi}{3}$$。

答案:B

9. 复数 $$-2 \left( \cos \frac{\pi}{5} + i \sin \frac{\pi}{5} \right)$$。负号相当于模乘 -1,即辐角增加 $$\pi$$,故新辐角为 $$\frac{\pi}{5} + \pi = \frac{6\pi}{5}$$,落在 $$[0, 2\pi)$$ 内,为主值。

答案:C

10. 点 $$Z(1,0)$$ 对应复数 $$z = 1$$,模为 1,辐角为 0。逆时针旋转 $$30^\circ = \frac{\pi}{6}$$ 后,新辐角为 $$\frac{\pi}{6}$$。

新复数为 $$\cos \frac{\pi}{6} + i \sin \frac{\pi}{6} = \frac{\sqrt{3}}{2} + \frac{1}{2} i$$。

答案:A

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