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人教A版(2019) 高數 必修第二冊 7.2.2 復數的乘、除運算(課件+練習)

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  1. 二一教育資源

人教A版(2019) 高數 必修第二冊 7.2.2 復數的乘、除運算(課件+練習)

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(共54張PPT)
7.2.2 復數的乘、除運算
第七章 復 數
學習指導 核心素養
1.掌握復數代數形式的乘法和除法運算. 2.理解復數乘法的運算律. 1.數學抽象:復數乘、除運算的運算法則及運算律.
2.數學運算:復數的四則運算代數式.
01
必備知識 落實
知識點一 復數的乘法
1.運算法則
設z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R),
則z1·z2=(a+bi)(c+di)=_________________________.
(ac-bd)+(ad+bc)i
2.運算律
對于任意z1,z2,z3∈C,有
交換律 z1z2=________
結合律 (z1z2)z3=__________________
乘法對加法的分配律 z1(z2+z3)=__________________
z2z1
z1(z2z3)
z1z2+z1z3

復數的乘法與多項式乘法是類似的,有一點不同,即必須在所得結果中把i2換成-1,再把實部、虛部分別合并.
   計算:(1)(2+i)(1+2i)(2-i)-5i;
【解】 (2+i)(1+2i)(2-i)-5i
=(2+i)(2-i)(1+2i)-5i
=(4-i2)(1+2i)-5i
=5(1+2i)-5i
=5+10i-5i=5+5i.
(2)(1-i)2(1+i)2+4.
【解】 (1-i)2(1+i)2+4=-2i·2i+4=4+4=8.
(1)兩個復數代數表達式乘法運算的一般方法
首先按多項式的乘法展開,再將i2換成-1,然后再進行復數的加、減運算,化簡為復數的代數形式.
(2)常用公式
①(a+bi)2=a2+2abi-b2(a,b∈R).
②(a+bi)(a-bi)=a2+b2(a,b∈R).
③(1±i)2=±2i.
[注意] in(n∈N)的性質:
i4n+1=i,i4n+2=-1,i4n+3=-i,i4n+4=1.
    
1.復數z=(-1+3i)(1-i)在復平面內對應的點位于(  )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
解析:z=(-1+3i)(1-i)=2+4i,所以復數z在復平面內對應的點位于第一象限.

2.若復數(1-i)(a+i)在復平面內對應的點在第二象限,則實數a的取值范圍是(  )
A.(-∞,1) B.(-∞,-1)
C.(1,+∞) D.(-1,+∞)
解析:因為z=(1-i)(a+i)=a+1+(1-a)i,
所以它在復平面內對應的點為(a+1,1-a),
又此點在第二象限,



對復數除法的兩點說明
(1)實數化:分子、分母同乘以分母的共軛復數c-di,化簡后即得結果,這個過程實際上就是把分母實數化,這與根式除法的分母“有理化”很類似;
(2)代數式:注意最后結果要將實部、虛部分開.


02
關鍵能力 提升
方法二:由x2+4x+6=0知Δ=42-4×6=-8<0,
所以方程x2+4x+6=0無實數根.
在復數范圍內,設方程x2+4x+6=0的根為x=a+bi(a,b∈R且b≠0),
則(a+bi)2+4(a+bi)+6=0,
所以a2+2abi-b2+4a+4bi+6=0,
整理得(a2-b2+4a+6)+(2ab+4b)i=0,
(2)利用復數相等的定義求解
設方程的根為x=m+ni(m,n∈R),將此式代入方程ax2+bx+c=0(a≠0),化簡后利用復數相等的定義求解.
      已知1+i是方程x2+bx+c=0(b,c為實數)的一個根.
(1)求b,c的值;
解:因為1+i是方程x2+bx+c=0的一個根,
且b,c為實數,
所以(1+i)2+b(1+i)+c=0,即b+c+(b+2)i=0,

(2)試判斷1-i是不是方程的根.
解:由(1)知方程為x2-2x+2=0,
把1-i代入方程左邊得(1-i)2-2(1-i)+2=0=右邊,即方程成立.
所以1-i是方程的根.
03
課堂鞏固 自測

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課后達標 檢測
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[A 基礎達標]
1.已知i為虛數單位,復數z=(3-i)(2+i),則z的虛部為(  )
A.i B.1
C.7i D.7
解析:因為z=(3-i)(2+i)=7+i,所以z的虛部為1.故選B.

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7.(4-i)(6+2i)-(7-i)(4+3i)=__________.
解析:(4-i)(6+2i)-(7-i)(4+3i)
=(24+8i-6i+2)-(28+21i-4i+3)
=(26+2i)-(31+17i)=-5-15i.
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12.若A={x|x=i2n+i-2n,n∈N*},i為虛數單位,則集合A的子集的個數為(  )
A.3 B.4
C.8 D.16
解析:當n=1時,x=i2+i-2=-1+(-1)=-2,當n=2時,x=i4+i-4=1+1=2,當n=3時,x=i6+i-6=-2,當n=4時,x=i8+i-8=2.因此A={2,-2},故集合A有4個子集.

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[C 拓展沖刺]
15.方程z2-4|z|+3=0在復數集內解的個數為(  )
A.4 B.5
C.6 D.8

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16.已知復數z=2+i(i是虛數單位)是關于x的實系數方程x2+px+q=0的一個根.
(1)求p+q的值;
解:由題意,可知關于x的實系數方程x2+px+q=0的另一個根是2-i.
根據根與系數的關系,可得p=-4,q=5.
所以p+q=1.
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16中小學教育資源及組卷應用平臺
7.2.2 復數的乘、除運算
學習指導 核心素養
1.掌握復數代數形式的乘法和除法運算. 2.理解復數乘法的運算律. 1.數學抽象:復數乘、除運算的運算法則及運算律. 2.數學運算:復數的四則運算代數式.
知識點一 復數的乘法
1.運算法則
設z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R),
則z1·z2=(a+bi)(c+di)=(ac-bd)+(ad+bc)i.
2.運算律
對于任意z1,z2,z3∈C,有
交換律 z1z2=z2z1
結合律 (z1z2)z3=z1(z2z3)
乘法對加法的分配律 z1(z2+z3)=z1z2+z1z3
復數的乘法與多項式乘法是類似的,有一點不同,即必須在所得結果中把i2換成-1,再把實部、虛部分別合并.
 計算:(1)(2+i)(1+2i)(2-i)-5i;
(2)(1-i)2(1+i)2+4.
【解】 (1)(2+i)(1+2i)(2-i)-5i
=(2+i)(2-i)(1+2i)-5i
=(4-i2)(1+2i)-5i
=5(1+2i)-5i
=5+10i-5i=5+5i.
(2)(1-i)2(1+i)2+4=-2i·2i+4=4+4=8.
(1)兩個復數代數表達式乘法運算的一般方法
首先按多項式的乘法展開,再將i2換成-1,然后再進行復數的加、減運算,化簡為復數的代數形式.
(2)常用公式
①(a+bi)2=a2+2abi-b2(a,b∈R).
②(a+bi)(a-bi)=a2+b2(a,b∈R).
③(1±i)2=±2i.
[注意] in(n∈N)的性質:
i4n+1=i,i4n+2=-1,i4n+3=-i,i4n+4=1.
1.復數z=(-1+3i)(1-i)在復平面內對應的點位于(  )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
解析:選A.z=(-1+3i)(1-i)=2+4i,所以復數z在復平面內對應的點位于第一象限.
2.若復數(1-i)(a+i)在復平面內對應的點在第二象限,則實數a的取值范圍是(  )
A.(-∞,1) B.(-∞,-1)
C.(1,+∞) D.(-1,+∞)
解析:選B.因為z=(1-i)(a+i)=a+1+(1-a)i,
所以它在復平面內對應的點為(a+1,1-a),
又此點在第二象限,
所以解得a<-1.
知識點二 復數的除法法則
設z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R,且c+di≠0),
則==+i.
對復數除法的兩點說明
(1)實數化:分子、分母同乘以分母的共軛復數c-di,化簡后即得結果,這個過程實際上就是把分母實數化,這與根式除法的分母“有理化”很類似;
(2)代數式:注意最后結果要將實部、虛部分開.
 計算:
(1);
(2);
(3).
【解】 (1)===-i.
(2)===-2+i.
(3)====+i.
(1)兩個復數代數形式的除法運算步驟
①首先將除式寫為分式;
②再將分子、分母同乘以分母的共軛復數;
③然后將分子、分母分別進行乘法運算,并將其化為復數的代數形式.
(2)常用公式
①=-i;②=i;③=-i.
1.已知i為虛數單位,則的實部與虛部之積是(  )
A. B.-
C.i D.-i
解析:選A.因為==+i,
所以的實部與虛部之積是.
2.(2022·高考北京卷)若復數z滿足i·z=3-4i,則|z|=(  )
A.1 B.5
C.7 D.25
解析:選B.方法一:依題意可得z===-4-3i,所以|z|==5,故選B.
方法二:依題意可得i2·z=(3-4i)i,所以z=-4-3i,則|z|==5,故選B.
考點 在復數范圍內解方程
 在復數范圍內解下列方程.
(1)x2+5=0;
(2)x2+4x+6=0.
【解】 (1)因為x2+5=0,所以x2=-5.
又因為(i)2=(-i)2=-5,所以x=±i,
所以方程x2+5=0的根為±i.
(2)方法一:因為x2+4x+6=0,
所以(x+2)2=-2.
因為(i)2=(-i)2=-2,
所以x+2=i或x+2=-i,
即x=-2+i或x=-2-i,
所以方程x2+4x+6=0的根為x=-2±i.
方法二:由x2+4x+6=0知Δ=42-4×6=-8<0,
所以方程x2+4x+6=0無實數根.
在復數范圍內,設方程x2+4x+6=0的根為x=a+bi(a,b∈R且b≠0),
則(a+bi)2+4(a+bi)+6=0,
所以a2+2abi-b2+4a+4bi+6=0,
整理得(a2-b2+4a+6)+(2ab+4b)i=0,
所以
又因為b≠0,
所以
解得a=-2,b=±.
所以x=-2±i,
即方程x2+4x+6=0的根為x=-2±i.
復數范圍內實系數一元二次方程
ax2+bx+c=0(a≠0)的解法
(1)求根公式法
①當Δ≥0時,x=;
②當Δ<0時,x=.
(2)利用復數相等的定義求解
設方程的根為x=m+ni(m,n∈R),將此式代入方程ax2+bx+c=0(a≠0),化簡后利用復數相等的定義求解.
已知1+i是方程x2+bx+c=0(b,c為實數)的一個根.
(1)求b,c的值;
(2)試判斷1-i是不是方程的根.
解:(1)因為1+i是方程x2+bx+c=0的一個根,
且b,c為實數,
所以(1+i)2+b(1+i)+c=0,即b+c+(b+2)i=0,
所以解得
(2)由(1)知方程為x2-2x+2=0,
把1-i代入方程左邊得(1-i)2-2(1-i)+2=0=右邊,即方程成立.
所以1-i是方程的根.
1.(2022·新高考卷Ⅰ)若i(1-z)=1,則z+=(  )
A.-2 B.-1
C.1 D.2
解析:選D.因為i(1-z)=1,所以z=1-=1+i,所以=1-i,所以z+=+=2.故選D.
2.復數z=-i5在復平面內對應的點位于(  )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
解析:選C.因為z=-i5=-i=-i=--i,所以z在復平面內對應的點為,位于第三象限.故選C.
3.若復數z滿足方程i=1-i,則z=________.
解析:由題意可得===-i(1-i)=-1-i,所以z=-1+i.
答案:-1+i
4.計算:
(1)(1+i)2 020;
(2)(-2+3i)÷(1+2i).
解:(1)原式=[(1+i)2]1 010=(1+2i+i2)1 010=(2i)1 010=21 010·i1 010=21 010·(i2)505=-21 010.
(2)原式==
==+i.
[A 基礎達標]
1.已知i為虛數單位,復數z=(3-i)(2+i),則z的虛部為(  )
A.i B.1
C.7i D.7
解析:選B.因為z=(3-i)(2+i)=7+i,所以z的虛部為1.故選B.
2.設復數z=,則z在復平面內對應的點的坐標為(  )
A.(1,1) B.(-1,1)
C.(1,-1) D.(-1,-1)
解析:選D.z====-1-i,則z在復平面內對應的坐標為(-1,-1).故選D.
3.設復數z=1-i(i是虛數單位),則復數+z2=(  )
A.1-i B.1+i
C.2+i D.2-i
解析:選A.+z2=+(1-i)2=-2i=1+i-2i=1-i.故選A.
4.已知復數z=,則在復平面內對應的點位于(  )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
解析:選A.因為i4=1,所以i2 021=i505×4+1=i,i2 022=i505×4+2=-1,
所以z==-i,則=+i,故在復平面內對應的點位于第一象限.故選A.
5.已知復數z滿足(1-i)2z=2-4i,其中i為虛數單位,則復數z的虛部為(  )
A.2 B.1
C.-2 D.i
解析:選B.由題意,化簡得z====2+i,所以復數z的虛部為1.故選B.
6.(多選)在復平面內,復數z對應的點與復數對應的點關于實軸對稱,則(  )
A.復數z=1+i
B.||=
C.復數z對應的點位于第一象限
D.復數的實部是-1
解析:選BD.復數===-1-i對應的點的坐標為(-1,-1).
因為復數z對應的點與復數對應的點關于實軸對稱,
所以復數z對應的點的坐標為(-1,1),
所以復數z=-1+i.故A,C均錯.
=-1-i,||=,的實部是-1,B,D正確.
7.(4-i)(6+2i)-(7-i)(4+3i)=________.
解析:(4-i)(6+2i)-(7-i)(4+3i)
=(24+8i-6i+2)-(28+21i-4i+3)
=(26+2i)-(31+17i)=-5-15i.
答案:-5-15i
8.若=1-bi,其中a,b都是實數,i是虛數單位,則|a+bi|=________.
解析:因為a,b∈R,且=1-bi,則a=(1-bi)(1-i)=(1-b)-(1+b)i,所以所以所以|a+bi|=|2-i|==.
答案:
9.復數z=a+2i,a∈R,若+1-3i為實數,則a=___________.
解析:因為+1-3i=+1-3i=+1-3i=3-(a+3)i,因為+1-3i∈R所以a+3=0,即a=-3.
答案:-3
10.計算:
(1)(2-i)(3+i);
(2).
解:(1)(2-i)(3+i)=(7-i)
=+i.
(2)=
===
=-2-2i.
[B 能力提升]
11.若一個復數的實部與虛部互為相反數,則稱此復數為“理想復數”.已知z=+bi(a,b∈R)為“理想復數”,則(  )
A.a-5b=0 B.3a-5b=0
C.a+5b=0 D.3a+5b=0
解析:選D.因為z=+bi=+bi=+i.由題意知,=--b,則3a+5b=0.
12.若A={x|x=i2n+i-2n,n∈N*},i為虛數單位,則集合A的子集的個數為(  )
A.3 B.4
C.8 D.16
解析:選B.當n=1時,x=i2+i-2=-1+(-1)=-2,當n=2時,x=i4+i-4=1+1=2,當n=3時,x=i6+i-6=-2,當n=4時,x=i8+i-8=2.因此A={2,-2},故集合A有4個子集.
13.(多選)設z為復數,則下列命題中正確的是(  )
A.|z|2=z
B.z2=|z|2
C.若|z|=1,則|z+i|的最大值為2
D.若|z-1|=1,則0≤|z|≤2
解析:選ACD.對于A:z=a+bi(a,b∈R),則=a-bi,所以|z|2=a2+b2,而z=a2+b2,所以|z|2=z成立;
對于B:z=a+bi(a,b∈R),當ab均不為0時,z2=(a+bi)2=a2-b2+2abi,而|z|2=a2+b2,所以z2=|z|2 不成立;
對于C:|z|=1可以看作以O(0,0)為圓心,1為半徑的圓上的點P,|z+i|可以看成點P到Q(0,-1)的距離,所以當P(0,1)時,可取|z+i|的最大值為2;
對于D:|z-1|=1可以看作以M(1,0)為圓心,1為半徑的圓上的點N,則|z|表示點N到原點距離,故O,N重合時,|z|=0最小,當O,M,N三點共線時,|z|=2最大,故0≤|z|≤2.故選ACD.
14.已知復數z1=1-i,z2=4+6i,i為虛數單位.
(1)求;
(2)若復數z=1+bi(b∈R)滿足z+z1為實數,求|z|.
解:(1)====-1+5i.
(2)因為z=1+bi(b∈R),所以z+z1=2+(b-1)i.
因為z+z1為實數,所以b-1=0,所以b=1,
所以z=1+i,所以|z|=.
[C 拓展沖刺]
15.方程z2-4|z|+3=0在復數集內解的個數為(  )
A.4 B.5
C.6 D.8
解析:選C.令z=a+bi(a,b∈R),則a2-b2+2abi-4+3=0,得
當b=0時,a2-4|a|+3=0,a=±1或a=±3;
當a=0時,b2+4|b|-3=0,|b|=-2+或|b|=-2-(舍),即b=±(-2).
綜上,原方程在復數集內共有6個解:z=±1,z=±3,z=±(-2)i.故選C.
16.已知復數z=2+i(i是虛數單位)是關于x的實系數方程x2+px+q=0的一個根.
(1)求p+q的值;
(2)若復數ω滿足z·ω是實數,且|ω|=2,求復數ω.
解:(1)由題意,可知關于x的實系數方程x2+px+q=0的另一個根是2-i.
根據根與系數的關系,可得p=-4,q=5.
所以p+q=1.
(2)設ω=a+bi(a,b∈R).
由z·ω=(2+i)(a+bi)=(2a-b)+(a+2b)i∈R,
得a+2b=0.
又|ω|=2,所以a2+b2=20,
所以a=4,b=-2或a=-4,b=2,
因此ω=4-2i或ω=-4+2i.
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7.2.2 復數的乘、除運算
學習指導 核心素養
1.掌握復數代數形式的乘法和除法運算. 2.理解復數乘法的運算律. 1.數學抽象:復數乘、除運算的運算法則及運算律. 2.數學運算:復數的四則運算代數式.
知識點一 復數的乘法
1.運算法則
設z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R),
則z1·z2=(a+bi)(c+di)=(ac-bd)+(ad+bc)i.
2.運算律
對于任意z1,z2,z3∈C,有
交換律 z1z2=z2z1
結合律 (z1z2)z3=z1(z2z3)
乘法對加法的分配律 z1(z2+z3)=z1z2+z1z3
復數的乘法與多項式乘法是類似的,有一點不同,即必須在所得結果中把i2換成-1,再把實部、虛部分別合并.
 計算:(1)(2+i)(1+2i)(2-i)-5i;
(2)(1-i)2(1+i)2+4.
(1)兩個復數代數表達式乘法運算的一般方法
首先按多項式的乘法展開,再將i2換成-1,然后再進行復數的加、減運算,化簡為復數的代數形式.
(2)常用公式
①(a+bi)2=a2+2abi-b2(a,b∈R).
②(a+bi)(a-bi)=a2+b2(a,b∈R).
③(1±i)2=±2i.
[注意] in(n∈N)的性質:
i4n+1=i,i4n+2=-1,i4n+3=-i,i4n+4=1.
1.復數z=(-1+3i)(1-i)在復平面內對應的點位于(  )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
2.若復數(1-i)(a+i)在復平面內對應的點在第二象限,則實數a的取值范圍是(  )
A.(-∞,1) B.(-∞,-1)
C.(1,+∞) D.(-1,+∞)
知識點二 復數的除法法則
設z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R,且c+di≠0),
則==+i.
對復數除法的兩點說明
(1)實數化:分子、分母同乘以分母的共軛復數c-di,化簡后即得結果,這個過程實際上就是把分母實數化,這與根式除法的分母“有理化”很類似;
(2)代數式:注意最后結果要將實部、虛部分開.
 計算:
(1);
(2);
(3).
(1)兩個復數代數形式的除法運算步驟
①首先將除式寫為分式;
②再將分子、分母同乘以分母的共軛復數;
③然后將分子、分母分別進行乘法運算,并將其化為復數的代數形式.
(2)常用公式
①=-i;②=i;③=-i.
1.已知i為虛數單位,則的實部與虛部之積是(  )
A. B.-
C.i D.-i
2.(2022·高考北京卷)若復數z滿足i·z=3-4i,則|z|=(  )
A.1 B.5
C.7 D.25
考點 在復數范圍內解方程
 在復數范圍內解下列方程.
(1)x2+5=0;
(2)x2+4x+6=0.
復數范圍內實系數一元二次方程
ax2+bx+c=0(a≠0)的解法
(1)求根公式法
①當Δ≥0時,x=;
②當Δ<0時,x=.
(2)利用復數相等的定義求解
設方程的根為x=m+ni(m,n∈R),將此式代入方程ax2+bx+c=0(a≠0),化簡后利用復數相等的定義求解.
已知1+i是方程x2+bx+c=0(b,c為實數)的一個根.
(1)求b,c的值;
(2)試判斷1-i是不是方程的根.
1.(2022·新高考卷Ⅰ)若i(1-z)=1,則z+=(  )
A.-2 B.-1
C.1 D.2
2.復數z=-i5在復平面內對應的點位于(  )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
3.若復數z滿足方程i=1-i,則z=________.
4.計算:
(1)(1+i)2 020;
(2)(-2+3i)÷(1+2i).
[A 基礎達標]
1.已知i為虛數單位,復數z=(3-i)(2+i),則z的虛部為(  )
A.i B.1
C.7i D.7
2.設復數z=,則z在復平面內對應的點的坐標為(  )
A.(1,1) B.(-1,1)
C.(1,-1) D.(-1,-1)
3.設復數z=1-i(i是虛數單位),則復數+z2=(  )
A.1-i B.1+i
C.2+i D.2-i
4.已知復數z=,則在復平面內對應的點位于(  )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
5.已知復數z滿足(1-i)2z=2-4i,其中i為虛數單位,則復數z的虛部為(  )
A.2 B.1
C.-2 D.i
6.(多選)在復平面內,復數z對應的點與復數對應的點關于實軸對稱,則(  )
A.復數z=1+i
B.||=
C.復數z對應的點位于第一象限
D.復數的實部是-1
7.(4-i)(6+2i)-(7-i)(4+3i)=________.
8.若=1-bi,其中a,b都是實數,i是虛數單位,則|a+bi|=________.
9.復數z=a+2i,a∈R,若+1-3i為實數,則a=___________.
10.計算:
(1)(2-i)(3+i);
(2).
[B 能力提升]
11.若一個復數的實部與虛部互為相反數,則稱此復數為“理想復數”.已知z=+bi(a,b∈R)為“理想復數”,則(  )
A.a-5b=0 B.3a-5b=0
C.a+5b=0 D.3a+5b=0
12.若A={x|x=i2n+i-2n,n∈N*},i為虛數單位,則集合A的子集的個數為(  )
A.3 B.4
C.8 D.16
13.(多選)設z為復數,則下列命題中正確的是(  )
A.|z|2=z
B.z2=|z|2
C.若|z|=1,則|z+i|的最大值為2
D.若|z-1|=1,則0≤|z|≤2
14.已知復數z1=1-i,z2=4+6i,i為虛數單位.
(1)求;
(2)若復數z=1+bi(b∈R)滿足z+z1為實數,求|z|.
[C 拓展沖刺]
15.方程z2-4|z|+3=0在復數集內解的個數為(  )
A.4 B.5
C.6 D.8
16.已知復數z=2+i(i是虛數單位)是關于x的實系數方程x2+px+q=0的一個根.
(1)求p+q的值;
(2)若復數ω滿足z·ω是實數,且|ω|=2,求復數ω.
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