已知复数z=(2m2−m−1)+(m2+2m−3)i,m∈R(1)z=(2{m}^{2}-m-1)+({m}^{2}+2m-3)i,m\in R(1)当 mm 取什么值时,复数 zz 是纯虚数; (2)当复数 zz 在复平面内对应的点位于第四象限时,求 mm 的取值范围.

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完整解法

(1)

1. 根据纯虚数的定义列出关于参数 $m$ 的方程与不等式组

根据题意,若复数 z=(2m2−m−1)+(m2+2m−3)iz = (2m^2 - m - 1) + (m^2 + 2m - 3)i 为纯虚数,则其实部为 00,且虚部不为 00.
即:
{2m2−m−1=0m2+2m−3≠0\begin{cases} 2m^2 - m - 1 = 0 \\ m^2 + 2m - 3 \neq 0 \end{cases}

2. 解实部等于 $0$ 的一元二次方程

解方程 2m2−m−1=02m^2 - m - 1 = 0:
利用因式分解法,可得 (2m+1)(m−1)=0(2m + 1)(m - 1) = 0
解得 m=−12m = -\dfrac{1}{2} 或 m=1m = 1.

3. 代入验证虚部不等于 $0$ 的条件,确定最终结果

将求得的 mm 值代入 m2+2m−3≠0m^2 + 2m - 3 \neq 0 进行检验:
当 m=1m = 1 时,m2+2m−3=1+2−3=0m^2 + 2m - 3 = 1 + 2 - 3 = 0,不符合题意,舍去;
当 m=−12m = -\dfrac{1}{2} 时,m2+2m−3=(−12)2+2(−12)−3=14−1−3=−154≠0m^2 + 2m - 3 = \left(-\dfrac{1}{2}\right)^2 + 2\left(-\dfrac{1}{2}\right) - 3 = \dfrac{1}{4} - 1 - 3 = -\dfrac{15}{4} \neq 0,符合题意.
综上,当 m=−12m = -\dfrac{1}{2} 时,复数 zz 是纯虚数.

答案

m=−12m = -\dfrac{1}{2}

(2)

1. 根据复数的几何意义以及第四象限点的特征列出不等式组

复数 z=(2m2−m−1)+(m2+2m−3)iz = (2m^2 - m - 1) + (m^2 + 2m - 3)i 在复平面内对应的点为 (2m2−m−1,m2+2m−3)(2m^2 - m - 1, m^2 + 2m - 3).
若该点位于第四象限,则其横坐标(实部)为正数,纵坐标(虚部)为负数.
即:
{2m2−m−1>0m2+2m−3<0\begin{cases} 2m^2 - m - 1 > 0 \\ m^2 + 2m - 3 < 0 \end{cases}

2. 解第一个一元二次不等式

解不等式 2m2−m−1>02m^2 - m - 1 > 0:
由 (2m+1)(m−1)>0(2m + 1)(m - 1) > 0,解得 m<−12m < -\dfrac{1}{2} 或 m>1m > 1.

3. 解第二个一元二次不等式

解不等式 m2+2m−3<0m^2 + 2m - 3 < 0:
由 (m+3)(m−1)<0(m + 3)(m - 1) < 0,解得 −3<m<1-3 < m < 1.

4. 求两个不等式解集的交集

取两个不等式解集的公共部分:
{m<−12 或 m>1−3<m<1\begin{cases} m < -\dfrac{1}{2} \text{ 或 } m > 1 \\ -3 < m < 1 \end{cases}
解得 −3<m<−12-3 < m < -\dfrac{1}{2}.
所以,当复数 zz 对应的点位于第四象限时,mm 的取值范围是 −3<m<−12-3 < m < -\dfrac{1}{2}.

答案

−3<m<−12-3 < m < -\dfrac{1}{2}

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