高中_数学_数学选修_选修2-2_高中数学人教A版选修2-2(课时训练)含*_高中数学人教A版选修2-2(课时训练):章末检测:第三章数系的扩充和复数的引入含*

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章末检测一、选择题1.i是虚数单位,若*S={-1,0,1},则(  )A.i∈SB.i2∈SC.i3∈SD.eq\f(2,i)∈S* B2.z1=(m2+m+1)+(m2+m-4)i,m∈R,z2=3-2i,则“m=1”是“z1=z2”的(  )A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充要条件D.既不充分又不必要条件* A解析 因为z1=z2,所以eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(m2+m+1=3,m2+m-4=-2)),解得m=1或m=-2,所以m=1是z1=z2的充分不必要条件.3.(2013·天津改编)已知i是虚数单位,m,n∈R,且m+i=1+ni,则eq\f(m+ni,m-ni)=(  )A.-1B.1C.-iD.i* D解析 由m+i=1+ni(m,n∈R),∴m=1且n=1.则eq\f(m+ni,m-ni)=eq\f(1+i,1-i)=eq\f(1+i2,2)=i.4.已知a是实数,eq\f(a-i,1+i)是纯虚数,则a等于(  )A.1B.-1C.eq\r(2)D.-eq\r(2)* A解析 eq\f(a-i,1+i)=eq\f(a-i1-i,1+i1-i)=eq\f(a-1-a+1i,2)是纯虚数,则a-1=0,a+1≠0,解得a=1.5.若(x-i)i=y+2i,x,y∈R,则复数x+yi等于(  )A.-2+iB.2+iC.1-2iD.1+2i* B解析 ∵(x-i)i=y+2i,xi-i2=y+2i,∴y=1,x=2,∴x+yi=2+i.6.已知2+ai,b+i是实系数一元二次方程x2+px+q=0的两根,则p,q的值为(  )A.p=-4,q=5B.p=4,q=5C.p=4,q=-5D.p=-4,q=-5* A解析 由条件知2+ai,b+i是共轭复数,则a=-1,b=2,即实系数一元二次方程x2+px+q=0的两个根是2±i,所以p=-[(2+i)+(2-i)]=-4,q=(2+i)(2-i)=5.7.(2013·新课标Ⅰ)若复数z满足(3-4i)z=|4+3i|,则z的虚部为(  )A.-4B.-eq\f(4,5)C.4D.eq\f(4,5)* D解析 因为复数z满足(3-4i)z=|4+3i|,所以z=eq\f(|4+3i|,3-4i)=eq\f(5,3-4i)=eq\f(53+4i,25)=eq\f(3,5)+eq\f(4,5)i,故z的虚部等于eq\f(4,5),故选D.8.i是虚数单位,若eq\f(1+7i,2-i)=a+bi(a,b∈R),则ab的值是(  )A.-15B.3C.-3D.15* C解析 eq\f(1+7i,2-i)=eq\f(1+7i2+i,5)=-1+3i,∴a=-1,b=3,ab=-3.9.(2013·广东)若复数z满足iz=2+4i,则在复平面内,z对应的点的坐标是(  )A.(2,4)B.(2,-4)C.(4,-2)D.(4,2)* C解析 z=eq\f(2+4i,i)=4-2i对应的点的坐标是(4,-2),故选C.10.已知f(n)=in-i-n(n∈N*),则*{f(n)}的元素个数是(  )A.2B.3C.4D.无数个* B解析 f(n)有三个值0,2i,-2i.二、填空题11.复平面内,若z=m2(1+i)-m(4+i)-6i所对应的点在第二象限,则实数m的取值范围是________.* (3,4)解析 ∵z=m2-4m+(m2-m-6)i所对应的点在第二象限,∴eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(m2-4m<0,m2-m-6>0)),解得3<m<4.12.(2013·天津)已知a,b∈R,i是虚数单位.若(a+i)(1+i)=bi,则a+bi=________.* 1+2i解析 由(a+i)(1+i)=bi得a-1+(a+1)i=bi,即a-1=0,a+1=b,解得a=1,b=2,所以a+bi=1+2i.13.下列说法中正确的序号是________.①若(2x-1)+i=y-(3-y)i,其中x∈R,y∈∁CR,则必有eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(2x-1=y,1=-3-y));②2+i>1+i;③虚轴上的点表示的数都是纯虚数;④若一个数是实数,则其虚部不存在;⑤若z=eq\f(1,i),则z3+1对应的点在复平面内的第一象限.* ⑤解析 由y∈∁CR,知y是虚数,则eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(2x-1=y,1=-3-y))不成立,故①错误;两个不全为实数的复数不能比较大小,故②错误;原点也在虚轴上,表示实数0,故③错误;实数的虚部为0,故④错误;⑤中z3+1=eq\f(1,i3)+1=i+1,对应点在第一象限,故⑤正确.14.下列是关于复数的类比推理:①复数的加减法运算可以类比多项式的加减法运算法则;②由实数绝对值的*质|x|2=x2类比得到复数z的*质|z|2=z2;③已知a,b,∈R,若a-b>0,则a>b类比得已知z1,z2∈C,若z1-z2>0,则z1>z2;④由向量加法的几何意义可以类比得到复数加法的几何意义.其中推理结论正确的是________.* ①④三、解答题15.设复数z=lg(m2-2m-2)+(m2+3m+2)i,当m为何值时,(1)z是实数?(2)z是纯虚数?解 (1)要使复数z为实数,需满足eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(m2-2m-2>0,m2+3m+2=0)),解得m=-2或-1.即当m=-2或-1时,z是实数.(2)要使复数z为纯虚数,需满足eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(m2-2m-2=1,m2+3m+2≠0)),解得m=3.即当m=3时,z是纯虚数.16.设f(n)=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1+i,1-i)))n+eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1-i,1+i)))n(n∈N),求*{x|x=f(n)}中元素的个数.解 ∵eq\f(1+i,1-i)=i,eq\f(1-i,1+i)=-i,∴f(n)=in+(-i)n.设k∈N.当n=4k时,f(n)=2,当n=4k+1时,f(n)=i4k·i+(-i)4k·(-i)=0,当n=4k+2时,f(n)=i4k·i2+(-i)4k·(-i)2=-2,当n=4k+3时,f(n)=i4k·i3+(-i)4k·(-i)3=0,∴{x|x=f(n)}中有三个元素.17.(2013·山东德州期中)已知z=1+i,a,b为实数.(1)若ω=z2+3eq\x\to(z)-4,求|ω|;(2)若eq\f(z2+az+b,z2-z+1)=1-i,求a,b的值.解 (1)因为ω=z2+3eq\x\to(z)-4=(1+i)2+3(1-i)-4=-1-i,|ω|=eq\r(-12+-12)=eq\r(2).(2)由条件eq\f(z2+az+b,z2-z+1)=1-i,得eq\f(1+i2+a1+i+b,1+i2-1+i+1)=1-i.即eq\f(a+b+a+2i,i)=1-i∴(a+b)+(a+2)i=1+i,∴eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a+b=1,a+2=1)),解得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a=-1,b=2)).18.设z1是虚数,z2=z1+eq\f(1,z1)是实数,且-1≤z2≤1.(1)求|z1|的值以及z1的实部的取值范围;(2)若ω=eq\f(1-z1,1+z1),求*:ω为纯虚数.(1)解 设z1=a+bi(a,b∈R且b≠0),则z2=z1+eq\f(1,z1)=a+bi+eq\f(1,a+bi)=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a+\f(a,a2+b2)))+eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(b-\f(b,a2+b2)))i.因为z2是实数,b≠0,于是有a2+b2=1,即|z1|=1,还可得z2=2a.由-1≤z2≤1,得-1≤2a≤1,解得-eq\f(1,2)≤a≤eq\f(1,2),即z1的实部的取值范围是eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(-\f(1,2),\f(1,2))).(2)* ω=eq\f(1-z1,1+z1)=eq\f(1-a-bi,1+a+bi)=eq\f(1-a2-b2-2bi,1+a2+b2)=-eq\f(b,a+1)i.因为a∈[-eq\f(1,2),eq\f(1,2)],b≠0,所以ω为纯虚数.模块检测模块检测一、选择题1.“金导电、银导电、铜导电、锡导电,所以一切金属都导电”.此推理方法是(  )A.完全归纳推理B.归纳推理C.类比推理D.演绎推理* B解析 由特殊到一般的推理为归纳推理.故选B.2.(2013·浙*)已知i是虚数单位,则(-1+i)(2-i)(  )A.-3+iB.-1+3iC.-3+3iD.-1+i* B解析 (-1+i)(2-i)=-2+i+2i+1=-1+3i,故选B.3.设f(x)=10x+lgx,则f′(1)等于(  )A.10B.10ln10+lgeC.eq\f(10,ln10)+ln10D.11ln10* B解析 ∵f′(x)=10xln10+eq\f(1,xln10),∴f′(1)=10ln10+lge,故选B.4.若大前提:任何实数的平方都大于0,小前提:a∈R,结论:a2>0,那么这个演绎推理出错在(  )A.大前提B.小前提C.推理形式D.没有出错* A5.观察下列数表规律则数2007的箭头方向是(  )A.eq\o(\s\up7(2007→),\s\do5(↑))B.eq\o(\s\up7(↓),\s\do5(2007→))C.eq\o(\s\up7(↑),\s\do5(→2007))D.eq\o(\s\up7(→2007),\s\do5(↓))* D解析 因上行奇数是首项为3,公差为4的等差数列,若2007在上行,则2007=3+(n-1)·4⇒n=502∈N*.故2007在上行,又因为在上行奇数的箭头为→an,故选D.6.函数f(x)=x3-ax2-bx+a2在x=1处有极值10,则a,b的值为(  )A.eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a=3,b=-3))或eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a=-4,b=11))B.eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a=-4,b=11))C.eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a=-1,b=5))D.以上都不对* B解析 ∵f′(x)=3x2-2ax-b,∴eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(3-2a-b=0,1-a-b+a2=10)),解得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a=3,b=-3))或eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a=-4,b=11)).经检验a=3,b=-3不合题意,应舍去.7.给出下列命题:①eq\i\in(b,a,)dx=eq\i\in(a,b,)dt=b-a(a,b为常数且a<b);②eq\i\in(,0,)-1x2dx=eq\i\in(0,1,)x2dx;③曲线y=sinx,x∈[0,2π]与直线y=0围成的两个封闭区域面积之和为2.其中正确命题的个数为(  )A.0B.1C.2D.3* B解析 eq\i\in(a,b,)dt=b-a≠eq\i\in(b,a,)dx=a-b,故①错.y=x2是偶函数,其在[-1,0]上的积分结果等于其在[0,1]上的积分结果,故②对.对于③有S=2eq\i\in(0,π,)sinxdx=4.故③错.故选B.8.已知结论:“在正三角形ABC中,若D是BC的中点,G是三角形ABC的重心,则eq\f(AG,GD)=2”.若把该结论推广到空间,则有结论:在棱长都相等的四面体A-BCD中,若△BCD的中心为M,四面体内部一点O到四面体各面的距离都相等,则eq\f(AO,OM)等于(  )A.1B.2C.3D.4* C解析 面的重心类比几何体的重心,平面类比空间,eq\f(AG,GD)=2类比eq\f(AO,OM)=3,故选C.9.曲线y=eeq\f(1,2)x在点(4,e2)处的切线与坐标轴所围三角形的面积为(  )A.eq\f(9,2)e2B.4e2C.2e2D.e2* D解析 ∵y′=eq\f(1,2)eeq\f(1,2)x,∴y=eeq\f(1,2)x在(4,e2)处的切线斜率为eq\f(1,2)e2.∴过点(4,e2)的切线方程为y=eq\f(1,2)e2x-e2,它与x轴、y轴的交点分别为(2,0)和(0,-e2),∴S=eq\f(1,2)×2×e2=e2.故选D.10.(2013·湖北)已知a为常数,函数f(x)=x(lnx-ax)有两个极值点x1,x2(x1<x2),则(  )A.f(x1)>0,f(x2)>-eq\f(1,2)B.f(x1)<0,f(x2)<-eq\f(1,2)C.f(x1)>0,f(x2)<-eq\f(1,2)D.f(x1)<0,f(x2)>-eq\f(1,2)* D解析 函数f(x)=x(lnx-ax)有两个极值点x1,x2(x1<x2),则f′(x)=lnx-2ax+1有两个零点,即方程lnx=2ax-1有两个根,由数形结合易知0<a<eq\f(1,2)且0<x1<1<x2.因为在(x1,x2)上f(x)递增,所以f(x1)<f(1)<f(x2),即f(x1)<-a<f(x2),所以f(x1)<0,f(x2)>-eq\f(1,2).故选D.二、填空题11.若复数z满足z(1+i)=1-i(i是虚数单位),则其共轭复数eq\x\to(z)=________.* i解析 设z=a+bi,则(a+bi)(1+i)=1-i,即a-b+(a+b)i=1-i.由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a-b=1,,a+b=-1,))解得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a=0,,b=-1.))所以z=-i,eq\x\to(z)=i.12.通过类比长方形,由命题“周长为定值l的长方形中,正方形的面积最大,最大值为eq\f(l2,16)”,可猜想关于长方体的相应命题为________________.* 表面积为定值S的长方体中,正方体的体积最大,最大值为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(S,6)))eq\f(3,2)解析 正方形有4条边,正方体有6个面,正方形的面积为边长的平方,正方体的体积为边长的立方.由正方体的边长为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(S,6)))eq\f(1,2),通过类比可知,表面积为定值S的长方体中,正方体的体积最大,最大值为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(S,6)))eq\f(3,2).13.已知函数f(x)=x3+2bx2+cx+1有两个极值点x1,x2,且x1∈[-2,-1],x2∈[1,2],则f(-1)的取值范围是________.* [3,12]解析 因为f(x)有两个极值点x1,x2,所以f′(x)=3x2+4bx+c=0有两个根x1,x2,且x1∈[-2,-1],x2∈[1,2],所以eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(f′-2≥0,,f′-1≤0,,f′1≤0,,f′2≥0,))即eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(12-8b+c≥0,,3-4b+c≤0,,3+4b+c≤0,,12+8b+c≥0,))画出可行域如图所示.因为f(-1)=2b-c,由图知经过点A(0,-3)时,f(-1)取得最小值3,经过点C(0,-12)时,f(-1)取得最大值12,所以f(-1)的取值范围为[3,12].14.如图所示的数阵中,第20行第2个数字是________.* eq\f(1,191)解析 设第n(n≥2且n∈N*)行的第2个数字为eq\f(1,an),其中a1=1,则由数阵可知an+1-an=n,∴a20=(a20-a19)+(a19-a18)+…+(a2-a1)+a1=19+18+…+1+1=eq\f(19×20,2)+1=191,∴eq\f(1,a20)=eq\f(1,191).三、解答题15.(2013·青岛二中期中)(1)已知z∈C,且|z|-i=eq\x\to(z)+2+3i(i为虚数单位),求复数eq\f(z,2+i)的虚部.(2)已知z1=a+2i,z2=3-4i(i为虚数单位),且eq\f(z1,z2)为纯虚数,求实数a的值.解 (1)设z=x+yi(x,y∈R),代入方程|z|-i=eq\x\to(z)+2+3i,得出eq\r(x2+y2)-i=x-yi+2+3i=(x+2)+(3-y)i,故有eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\r(x2+y2)=x+2,3-y=-1)),解得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x=3,y=4)),∴z=3+4i,复数eq\f(z,2+i)=eq\f(3+4i,2+i)=2+i,虚部为1.(2)eq\f(z1,z2)=eq\f(a+2i,3-4i)=eq\f(3a-8+4a+6i,25),且eq\f(z1,z2)为纯虚数,则3a-8=0,且4a+6≠0,解得a=eq\f(8,3).16.已知a,b,c>0,且a+b+c=1,求*:(1)a2+b2+c2≥eq\f(1,3);(2)eq\r(a)+eq\r(b)+eq\r(c)≤eq\r(3).* (1)∵a2+eq\f(1,9)≥eq\f(2,3)a,b2+eq\f(1,9)≥eq\f(2,3)b,c2+eq\f(1,9)≥eq\f(2,3)c,∴eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a2+\f(1,9)))+eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(b2+\f(1,9)))+eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(c2+\f(1,9)))≥eq\f(2,3)a+eq\f(2,3)b+eq\f(2,3)c=eq\f(2,3).∴a2+b2+c2≥eq\f(1,3).(2)∵eq\r(a·\f(1,3))≤eq\f(a+\f(1,3),2),eq\r(b·\f(1,3))≤eq\f(b+\f(1,3),2),eq\r(c·\f(1,3))≤eq\f(c+\f(1,3),2),三式相加得eq\f(\r(a),\r(3))+eq\f(\r(b),\r(3))+eq\f(\r(c),\r(3))≤eq\f(1,2)(a+b+c)+eq\f(1,2)=1,∴eq\r(a)+eq\r(b)+eq\r(c)≤eq\r(3).17.是否存在常数a,b,使等式eq\f(12,1×3)+eq\f(22,3×5)+…+eq\f(n2,2n-12n+1)=eq\f(an2+n,bn+2)对一切n∈N*都成立?若不存在,说明理由;若存在,请用数学归纳法*.解 若存在常数a,b使等式成立,则将n=1,n=2代入上式,有eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)=\f(a+1,b+2),,\f(1,3)+\f(4,15)=\f(4a+2,2b+2).))得a=1,b=4,即有eq\f(12,1×3)+eq\f(22,3×5)+…+eq\f(n2,2n-12n+1)=eq\f(n2+n,4n+2)对于一切n∈N*都成立.*如下:(1)当n=1时,左边=eq\f(12,1×3)=eq\f(1,3),右边=eq\f(1+1,4×1+2)=eq\f(1,3),所以等式成立.(2)假设n=k(k≥1,且k∈N*)时等式成立,即eq\f(12,1×3)+eq\f(22,3×5)+…+eq\f(k2,2k-12k+1)=eq\f(k2+k,4k+2),当n=k+1时,eq\f(12,1×3)+eq\f(22,3×5)+…+eq\f(k2,2k-12k+1)+eq\f(k+12,2k+12k+3)=eq\f(k2+k,4k+2)+eq\f(k+12,2k+12k+3)=eq\f(k+1,2k+1)·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(k,2)+\f(k+1,2k+3)))=eq\f(k+1,2k+1)·eq\f(2k2+5k+2,22k+3)=eq\f(k+1,2k+1)·eq\f(2k+1k+2,22k+3)=eq\f(k+1k+2,4k+6)=eq\f(k+12+k+1,4k+1+2),也就是说,当n=k+1时,等式成立,综上所述,等式对任何n∈N*都成立.18.(2013·广东)设函数f(x)=(x-1)ex-kx2(其中k∈R).(1)当k=1时,求函数f(x)的单调区间;(2)当k∈eq\b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(1,2),1))时,求函数f(x)在[0,k]上的最大值M.解 (1)当k=1时,f(x)=(x-1)ex-x2,f′(x)=ex+(x-1)ex-2x=xex-2x=x(ex-2).令f′(x)=0,得x1=0,x2=ln2.当x变化时,f′(x),f(x)的变化如下表x(-∞,0)0(0,ln2)ln2(ln2,+∞)f′(x)+0-0+f(x)单调递增极大值单调递减极小值单调递增由表可知,函数f(x)的递减区间为(0,ln2),递增区间为(-∞,0),(ln2,+∞).(2)f′(x)=ex+(x-1)ex-2kx=xex-2kx=x(ex-2k),令f′(x)=0,得x1=0,x2=ln(2k),令g(k)=ln(2k)-k,则g′(k)=eq\f(1,k)-1=eq\f(1-k,k)>0,所以g(k)在eq\b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(1,2),1))上递增,所以g(k)≤ln2-1=ln2-lne<0,从而ln(2k)<k,所以ln(2k)∈[0,k],所以当x∈(0,ln(2k))时,f′(x)<0;当x∈(ln(2k),+∞)时,f′(x)>0;所以M=max{f(0),f(k)}=max{-1,(k-1)ek-k3}令h(k)=(k-1)ek-k3+1,则h′(k)=k(ek-3k),令φ(k)=ek-3k,则φ′(k)=ek-3<e-3<0,所以φ(k)在eq\b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(1,2),1))上递减,而φeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))·φ(1)=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\r(e)-\f(3,2)))(e-3)<0,所以存在x0∈eq\b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(1,2),1))使得φ(x0)=0,且当k∈eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),x0))时,φ(k)>0,当k∈(x0,1)时φ(k)<0,所以h(k)在eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),x0))上单调递增,在(x0,1)上单调递减.因为heq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))=-eq\f(1,2)eq\r(e)+eq\f(7,8)>0,h(1)=0,所以h(k)≥0在eq\b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(1,2),1))上恒成立,当且仅当k=1时取得“=”.综上,函数f(x)在[0,k]上的最大值M=(k-1)ek-k3.
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