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知识点深化 · 数系扩充 · 复数四则运算

复数四则运算:共轭、模与运算律

负数开平方不再无解——i²=−1 把数系从实数扩到复数 z=a+bi。这一站掌握复数的加减乘除、共轭复数、模 |z|。高考必考一道选择填空,记住 i 的周期性(iⁿ 四个一循环)几乎白送分。

① 这一课怎么学(小白 4 步法)

总用时约 70 分钟,分 4 步,一步都别跳:

1认(10 分钟)
看第③:实部 a、虚部 b、i。
2算(25 分钟)
练第⑥⑩:乘除、共轭、模。
3背(15 分钟)
背第⑧:iⁿ 周期、模公式。
4对(10 分钟)
做真题自测 3 题。
小目标① 会做复数乘除;② 会求共轭和模;③ 记住 i 的幂周期。

② 一图看懂全课(思维导图)

先有地图再走路:本知识共分这几大块,学完每块回来打勾。

复数运算
完整体系
→
定义
z=a+bi
实部 a
虚部 b
i²=−1
→
四则
加减实虚部分开
乘按多项式
乘除分母实数化
→
共轭
z̄=a−bi
z·z̄=|z|²
→
模
|z|=√(a²+b²)
|z|²=a²+b²
→
i 的周期
i¹=i
i²=−1
i³=−i
i⁴=1

③ 先认识它:z=a+bi,i²=−1

复数 z = a + bi,a 是实部,b 是虚部,i 叫虚数单位,i² = −1。b=0 时是实数;a=0 且 b≠0 时是纯虚数。

z = a + b i 实部 a 虚部 b
i 的幂四个一循环i¹=i,i²=−1,i³=−i,i⁴=1,i⁵=i……求 iⁿ 用 n 除以 4 看余数:余 1→i,余 2→−1,余 3→−i,整除→1。

④ 完整公式 / 体系表

运算法则
加法(a+bi)+(c+di)=(a+c)+(b+d)i
减法(a+bi)−(c+di)=(a−c)+(b−d)i
乘法(a+bi)(c+di)=(ac−bd)+(ad+bc)i
除法分子分母同乘分母共轭,分母实数化
共轭z=a+bi 的共轭 z̄=a−bi
模|z|=√(a²+b²),|z|²=a²+b²=z·z̄
常用结论
(1+i)² = 2i | (1−i)² = −2i | 1/i = −i
实部相等、虚部互为相反数 → z+z̄=2a,z−z̄=2bi

⑤ 用法场景与典型例题

例:计算 (1+2i)(3−i)。

=3−i+6i−2i²=3+5i+2=5+5i。

例:求 (1+i)/(1−i)。分子分母同乘 (1+i):(1+i)²/((1−i)(1+i))=2i/2=i。

除法必乘共轭分母是 c+di 时,分子分母同乘 c−di,分母变 c²+d²(实数)。
易错再提醒① i²=−1 不是 1;② 除法先乘共轭;③ 模是 √(a²+b²) 不是 a+b;④ i 的幂除 4 取余。复数题不难,但每年都有人算错符号,算完代回检查一遍实部虚部。

典型真题精练

题:z=(2+i)/(1−i),求 |z|。
解:|z|=|2+i|/|1−i|=√5/√2=√10/2。
再练:z=1+i,z²+1/z=2i+(1−i)/2=1/2+3i/2。

高考怎么考

考情复数每年一道选择或填空,5 分。考点集中在:乘除化简、共轭、模、i 的幂、纯虚数条件。难度低,务必拿满。常见陷阱:i² 符号、除法忘乘共轭、模用 a+b 而不是 √(a²+b²)。
再练:i+i²+i³+i⁴ = i−1−i+1=0。相邻四次幂和为 0,是个小结论。

⑥ 高频错误诊断

错误 1i² 算成 1
✗ → ✓ i²=1
i²=−1。
错误 2除法忘乘共轭
✗ → ✓ 直接约
分子分母同乘分母共轭。
错误 3模算成 a+b
✗ → ✓ |z|=a+b
|z|=√(a²+b²)。
错误 4i 幂周期错
✗ → ✓ i³=1
i³=−i,i⁴=1。

⑦ 考点与真题演练(紫 tag)

题型怎么考应对
乘除运算给算式求结果按法则展开,i²=−1
共轭/模求 z̄ 或 |z|a−bi,√(a²+b²)
i 的幂iⁿ 化简除 4 看余数

真题风格演练

真题风格自测(点击选项即时判断)

1. 复数 (1+i)² = ?

2. 复数 z=3+4i 的模 |z|=?

3. i²⁰²⁶ = ?

考场提醒复数题套路固定:乘除展开→i² 换 −1→合并实虚部。先把除法分母实数化。i 的幂用「除 4 取余」。

⑧ 必背公式卡

方法总结:复数运算流程① 乘除按多项式展开,i² 一律换 −1;② 除法先乘分母共轭实数化;③ 求模用 |z|=√(a²+b²),求共轭把 b 变号。i 的高次幂先除 4 看余数,别硬乘。本知识点在高考中固定一道选择/填空,务必全对。
定义:z=a+bi,i²=−1。
共轭:z̄=a−bi。
模:|z|=√(a²+b²)。
i 周期:i,−1,−i,1 循环。
(1+i)²=2i。
知识脉络数系从实数扩到复数,i²=−1 是关键。加减乘除按多项式算,除法乘共轭实数化。共轭与模是两个常用工具:z·z̄=|z|²。i 的幂四个一循环,是选择题送分点。
再练:若 (a+i)(1−i)=3+bi,求 a,b。展开 (a+1)+(1−a)i=3+bi,故 a+1=3→a=2,b=1−a=−1。
本节小结复数三句话:i²=−1、除法乘共轭、模长勾股求。再练:(3+2i)(3−2i)=9+4=13=|3+2i|²。
再练:已知 z 共轭 z̄=2−3i,求 z 及 |z|。z=2+3i,|z|=√13。
一句话总结复数运算不怕,i² 换负一,除法乘共轭,模长勾股求。

⑨ 应用输出(建模 / 口述解题)

口述:为什么要引进复数?因为 x²+1=0 在实数里无解,引入 i²=−1 后,任何二次方程都有根。复数让代数基本定理成立。

口算训练:快速说 i⁷=i³=−i;i⁸=1。

延伸:复数与实数运算的异同复数加法、乘法满足交换律、结合律、分配律,和实数一样;但复数不能比较大小(没有大小关系),模可以。z·z̄=|z|² 是复数里最有用的恒等式,化分母实数化、求模都靠它。高考复数题每年一道,属于必须拿满分的送分题。
易错提醒i²=−1;除法乘共轭;模用勾股;共轭改虚部符号。i 的高次幂除 4 取余,别硬乘。

把本节公式卡和错题各读一遍,明天再默写一次。

⑩ 分层练习 18 题(基础 6 + 中档 6 + 拔高 6)

基础1i²=?
−1。
基础2z=2+3i 实部?
2。
基础3z=2+3i 虚部?
3。
基础4z=1+i 共轭?
1−i。
基础5|3+4i|=?
5。
基础6i⁴=?
1。
中档7(2+i)+(3−2i)=?
5−i。
中档8(1+i)(1−i)=?
2。
中档9i³=?
−i。
中档10(1+i)²=?
2i。
中档111/i=?
−i。
中档12z=5−12i,|z|=?
13。
拔高13(2+i)/(1−i)=?
乘 (1+i):(2+i)(1+i)/2=(1+3i)/2。
拔高14i²⁰²⁵=?
余 1→i。
拔高15z+z̄=6,求实部 a。
2a=6→a=3。
拔高16为什么除法要乘共轭?
使分母变为实数 |分母|²。
拔高17纯虚数条件?
实部 a=0 且 b≠0。
拔高18z·z̄=?
|z|²=a²+b²。

⑪ 记忆口诀与 7 天复习计划

口诀复数 a 加 b i,i 方等于负一;共轭虚部反号,模长勾股求斜;i 的幂次四季循环。

7 天复习计划

天任务自检
第 1 天读全页 + 背公式卡能默写核心公式
第 2 天做基础 1–6全对即可
第 3 天做中档 7–12 + 错题回看错题重做全对
第 4 天做拔高 13–18能口述解题步骤
第 5 天重做错题 + 真题自测 3 题选择题全对
第 6 天合上书默画思维导图11 块不遗漏
第 7 天给同学讲一遍本知识讲清楚 = 真会