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Números complejos 1.º de Bachillerato: teoría, fórmulas y 100 ejercicios resueltos paso a paso
Matemáticas I · 1.º de Bachillerato de Ciencias
Números complejos 1 Bachillerato: teoría, fórmulas y ejercicios resueltos paso a paso
Los números complejos suelen aparecer por primera vez como una sorpresa. Hasta ese momento parecía que todas las ecuaciones debían terminar dentro de los números reales. De pronto aparece \(x^2+1=0\), ninguna raíz real sirve y hay que ampliar el conjunto numérico. Esa ampliación no es un truco ni una rareza. Es una construcción coherente que permite seguir operando, resolver ecuaciones y representar nuevas relaciones geométricas.
En este recurso vamos a trabajar el tema completo de 1.º de Bachillerato con calma y con bastante práctica. Empezaremos por la unidad imaginaria y la forma binómica. Después veremos operaciones, conjugado, módulo, argumento, forma polar y trigonométrica, fórmula de Moivre, raíces y ecuaciones. También incluiremos ejercicios tipo examen, errores reales de alumno, una colección amplia para practicar y un simulacro final con soluciones.
Una observación de clase Este tema no suele ser difícil por la teoría. Se complica cuando se mezclan tres pequeños fallos. No recordar que \(i^2=-1\), perder el cuadrante al calcular el argumento y usar la forma binómica cuando la forma polar sería mucho más rápida. Aprender a elegir la representación adecuada es casi tan importante como saber operar.
Forma binómica Plano complejo Módulo y argumento Forma polar Moivre Raíces Ecuaciones
Índice del recurso
- Mapa completo del tema
- Qué son los números complejos
- La unidad imaginaria
- Forma binómica
- Representación en el plano complejo
- Igualdad de complejos
- Conjugado y opuesto
- Operaciones en forma binómica
- Potencias de i
- División y racionalización
- Módulo y distancia
- Argumento y cuadrantes
- Forma polar y trigonométrica
- Conversión entre formas
- Operaciones en forma polar
- Fórmula de Moivre
- Raíces de números complejos
- Ecuaciones con soluciones complejas
- Interpretación geométrica
- Ejercicios clave resueltos
- 100 ejercicios para practicar
- Problemas tipo examen
- Simulacro final
- Segundo simulacro
- Errores frecuentes
- Revisión final
- Preguntas frecuentes
Mapa completo del tema
Los números complejos se pueden estudiar como una cadena de decisiones. Primero identificamos la forma en la que está escrito el número. Después elegimos la herramienta que reduce el cálculo. Esta idea evita muchos desarrollos innecesarios.
Para sumar y restar
Trabaja en forma binómica.
Para multiplicar directamente
La forma binómica sirve si los números son sencillos. Si hay potencias o argumentos conocidos, la forma polar suele ser mejor.
Para dividir
En forma binómica usa el conjugado. En forma polar divide módulos y resta argumentos.
Para potencias y raíces
Pasa a forma polar o trigonométrica y aplica Moivre.
Regla de trabajo No empieces a operar hasta decidir qué forma hace el ejercicio más corto. En un examen, esa elección ahorra tiempo y reduce errores.
Qué son los números complejos y por qué aparecen
En los números reales, una ecuación como \(x^2=4\) tiene dos soluciones, \(x=2\) y \(x=-2\). En cambio, la ecuación \(x^2=-1\) no tiene solución real, porque el cuadrado de cualquier número real es mayor o igual que cero.
Para poder resolver \(x^2=-1\), se introduce un nuevo número llamado unidad imaginaria y se representa con la letra \(i\).
A partir de \(i\), podemos construir números como \(3+2i\), \(-5+i\), \(7-4i\) o simplemente \(6i\). Todos ellos son números complejos.
Los números reales están incluidos dentro de los complejos. Basta tomar \(b=0\).
Por tanto, la relación entre conjuntos numéricos queda así
No conviene decir que los números imaginarios no existen. Existen como objetos matemáticos perfectamente definidos. El nombre imaginario es histórico. En matemáticas y en física aparecen de forma natural en electricidad, ondas, señales, control, mecánica cuántica y muchas otras áreas.
La unidad imaginaria
La unidad imaginaria cumple \(i^2=-1\). A partir de aquí se deducen las primeras potencias.
| Potencia | Valor | Razón |
|---|---|---|
| \(i^0\) | \(1\) | Toda potencia de exponente cero vale 1 |
| \(i^1\) | \(i\) | Definición |
| \(i^2\) | \(-1\) | Definición de unidad imaginaria |
| \(i^3\) | \(-i\) | \(i^2\cdot i=-i\) |
| \(i^4\) | \(1\) | \((i^2)^2=(-1)^2=1\) |
Después de \(i^4\), los valores se repiten de cuatro en cuatro. Esta periodicidad será muy útil.
Forma binómica de un número complejo
La forma binómica es
El número \(a\) es la parte real y \(b\) es la parte imaginaria.
La parte imaginaria de \(z=a+bi\) es \(b\), no \(bi\). Por ejemplo, si \(z=4-7i\), entonces \(\operatorname{Im}(z)=-7\).
| Número complejo | Parte real | Parte imaginaria | Tipo |
|---|---|---|---|
| \(5+3i\) | 5 | 3 | Complejo general |
| \(-2i\) | 0 | -2 | Imaginario puro |
| \(7\) | 7 | 0 | Real |
| \(0\) | 0 | 0 | Complejo nulo |
Representación de números complejos en el plano
Un número complejo \(z=a+bi\) se representa mediante el punto \(P(a,b)\). El eje horizontal representa la parte real y el eje vertical la parte imaginaria.
Eje real
Contiene los complejos cuya parte imaginaria es cero.
Eje imaginario
Contiene los complejos cuya parte real es cero.
El número \(z=3+2i\) se representa en el punto \((3,2)\). El número \(w=-4-i\) se representa en el punto \((-4,-1)\).
También podemos asociar a cada complejo el vector que va desde el origen hasta su afijo. Por eso muchas operaciones con complejos tienen una interpretación geométrica.
Igualdad de números complejos
Dos números complejos son iguales cuando coinciden sus partes reales y sus partes imaginarias.
Ejercicio resuelto
Halla \(x\) e \(y\) si
Igualamos partes reales
Igualamos partes imaginarias
Resultado \(x=4\), \(y=-5\)
Conjugado y opuesto de un número complejo
Si \(z=a+bi\), su conjugado cambia el signo de la parte imaginaria.
El opuesto cambia el signo de todo el número.
| Concepto | Expresión | Representación geométrica |
|---|---|---|
| Complejo | \(z=a+bi\) | Punto \((a,b)\) |
| Conjugado | \(\overline z=a-bi\) | Simétrico respecto del eje real |
| Opuesto | \(-z=-a-bi\) | Simétrico respecto del origen |
Propiedades del conjugado
Operaciones con números complejos en forma binómica
Suma
Resta
Producto
Como \(i^2=-1\)
Ejercicio resuelto
Calcula \((3-2i)(4+5i)\).
Distribuimos todos los términos
Sustituimos \(i^2=-1\)
Error habitual Escribir \(-10i^2=-10\). Como \(i^2=-1\), se obtiene \(-10i^2=+10\).
Potencias de i
Para calcular una potencia grande de \(i\), dividimos el exponente entre 4 y usamos el resto.
| Resto al dividir entre 4 | Resultado |
|---|---|
| 0 | \(i^n=1\) |
| 1 | \(i^n=i\) |
| 2 | \(i^n=-1\) |
| 3 | \(i^n=-i\) |
Ejercicio resuelto
Calcula \(i^{2026}\).
El resto es 2.
También puede escribirse
División de números complejos
Para dividir entre un complejo, multiplicamos numerador y denominador por el conjugado del denominador.
El denominador se vuelve real porque
La fórmula resultante es
Ejercicio resuelto
Calcula
Multiplicamos por el conjugado \(2+i\)
Operamos
Comprobación rápida Después de dividir, el denominador final debe ser real. Si todavía aparece \(i\) en el denominador, la racionalización no está terminada.
Módulo de un número complejo
El módulo de \(z=a+bi\) es la distancia desde el origen hasta el punto \((a,b)\).
Es una aplicación directa del teorema de Pitágoras.
Ejercicio resuelto
Calcula el módulo de \(z=-6+8i\).
Propiedades del módulo
Distancia entre dos números complejos
La distancia entre los puntos asociados a \(z_1\) y \(z_2\) es
Ejercicio resuelto
Calcula la distancia entre \(z_1=1+2i\) y \(z_2=5- i\).
Argumento de un número complejo
El argumento de un complejo no nulo es el ángulo que forma el vector asociado con el semieje real positivo.
La fórmula anterior proporciona un ángulo de referencia, pero no determina por sí sola el cuadrante. Antes de aceptar el resultado hay que mirar los signos de \(a\) y \(b\).
| Signo de a | Signo de b | Cuadrante | Rango habitual |
|---|---|---|---|
| + | + | I | \(0<\alpha<\pi/2\) |
| - | + | II | \(\pi/2<\alpha<\pi\) |
| - | - | III | \(\pi<\alpha<3\pi/2\) |
| + | - | IV | \(3\pi/2<\alpha<2\pi\) |
Un mismo complejo tiene infinitos argumentos.
El argumento principal suele tomarse en uno de estos intervalos
o bien
Ejercicio resuelto
Halla el argumento de \(z=-\sqrt3+i\).
La parte real es negativa y la imaginaria positiva. Estamos en el segundo cuadrante.
El ángulo de referencia es \(\pi/6\). En el segundo cuadrante
Forma polar y forma trigonométrica
Un complejo queda determinado por su módulo \(r\) y uno de sus argumentos \(\alpha\).
Forma polar
Forma trigonométrica
La relación con la forma binómica es
y
La forma binómica es cómoda para sumar y restar. La forma polar o trigonométrica es mucho más eficaz para multiplicar, dividir, elevar a potencias y calcular raíces.
Conversión entre forma binómica, polar y trigonométrica
De binómica a polar
Para pasar \(z=a+bi\) a forma polar
- Calculamos el módulo \(r=\sqrt{a^2+b^2}\)
- Determinamos el cuadrante
- Calculamos un argumento \(\alpha\)
- Escribimos \(z=r_\alpha\)
Ejercicio resuelto
Pasa \(z=-1-\sqrt{3}i\) a forma polar.
El complejo está en el tercer cuadrante. El ángulo de referencia es \(\pi/3\).
De polar a binómica
Usamos
Ejercicio resuelto
Pasa \(z=6_{5\pi/6}\) a forma binómica.
Operaciones en forma polar
Sean \(z_1=r_\alpha\) y \(z_2=s_\beta\).
Producto
Cociente
Inverso
Ejercicio resuelto
Calcula \(2_{\pi/3}\cdot5_{3\pi/4}\).
Para sumar o restar no se suman ni se restan módulos y argumentos. La suma y la resta deben hacerse normalmente en forma binómica.
Fórmula de Moivre
La fórmula de Moivre permite elevar un complejo a una potencia entera de forma directa.
En forma polar
Ejercicio resuelto
Calcula \((1+i)^{12}\).
Pasamos \(1+i\) a forma polar
Aplicamos Moivre
Resultado \(\boxed{-64}\)
Moivre y las identidades trigonométricas
La fórmula también permite deducir identidades. Por ejemplo
Al desarrollar el primer miembro
Igualando partes reales e imaginarias
Raíces n-ésimas de un número complejo
Buscamos los números \(w\) que cumplen
Si \(z=r_\alpha\), sus \(n\) raíces son
Todos los resultados tienen el mismo módulo \(\sqrt[n]{r}\), y sus argumentos están separados por
Geométricamente, las raíces son los vértices de un polígono regular centrado en el origen.
Ejercicio resuelto
Calcula las raíces cúbicas de \(8\).
Escribimos
El módulo de cada raíz es
Los argumentos son
| k | Argumento | Forma polar | Forma binómica |
|---|---|---|---|
| 0 | \(0\) | \(2_0\) | \(2\) |
| 1 | \(2\pi/3\) | \(2_{2\pi/3}\) | \(-1+\sqrt3i\) |
| 2 | \(4\pi/3\) | \(2_{4\pi/3}\) | \(-1-\sqrt3i\) |
Error frecuente En una raíz n-ésima no basta con hallar una solución. Un complejo no nulo tiene exactamente \(n\) raíces n-ésimas distintas.
Ecuaciones con soluciones complejas
Ecuaciones de segundo grado
La fórmula general sigue siendo válida.
Cuando el discriminante es negativo, aparece la unidad imaginaria.
Ejercicio resuelto
Resuelve
Ecuaciones del tipo \(z^n=a\)
Se resuelven escribiendo \(a\) en forma polar y calculando sus raíces n-ésimas.
Ecuaciones con \(z\) y \(\overline z\)
Si escribimos \(z=a+bi\), entonces
Esto permite transformar la ecuación en un sistema real.
Ejercicio resuelto
Resuelve
Escribimos \(z=a+bi\).
Igualamos partes
Interpretación geométrica de ecuaciones con complejos
La notación compleja permite describir lugares geométricos de forma muy compacta.
| Condición | Lugar geométrico |
|---|---|
| \(|z-z_0|=r\) | Circunferencia de centro \(z_0\) y radio \(r\) |
\(|z-z_0|| Disco abierto | |
| \(|z-z_0|\le r\) | Disco cerrado |
| \(|z-z_1|=|z-z_2|\) | Mediatriz del segmento que une \(z_1\) y \(z_2\) |
| \(\operatorname{Re}(z)=a\) | Recta vertical \(x=a\) |
| \(\operatorname{Im}(z)=b\) | Recta horizontal \(y=b\) |
Ejercicio resuelto
Interpreta
El complejo \(2-3i\) representa el punto \((2,-3)\). La condición indica que la distancia desde \(z\) a ese punto es 5.
Resultado Circunferencia de centro \((2,-3)\) y radio 5.
Esta interpretación enlaza de forma natural con la geometría analítica de 1.º de Bachillerato.
Ejercicios clave resueltos paso a paso
Estos ejercicios reúnen los modelos que más suelen decidir un examen. La idea no es memorizar la solución, sino reconocer qué representación conviene usar.
Ejercicio clave 1
Calcula
Agrupamos partes reales
Agrupamos partes imaginarias
Ejercicio clave 2
Calcula
Ejercicio clave 3
Calcula
Ejercicio clave 4
Calcula \(i^{2027}+i^{2028}+i^{2029}\).
Ejercicio clave 5
Halla \(a\) y \(b\) si
Igualamos partes
De la primera, \(b=7-2a\). Sustituimos
Ejercicio clave 6
Pasa \(z=-2+2\sqrt{3}i\) a forma polar.
El punto está en el segundo cuadrante.
El ángulo de referencia es \(\pi/3\).
Ejercicio clave 7
Pasa \(6_{7\pi/6}\) a forma binómica.
Ejercicio clave 8
Calcula \((\sqrt{3}+i)^6\).
Ejercicio clave 9
Calcula las raíces cuartas de \(-16\).
El módulo de las raíces es
Los argumentos son
Ejercicio clave 10
Resuelve \(z^4+16=0\).
Es el mismo problema que calcular las raíces cuartas de \(-16\).
Ejercicio clave 11
Resuelve \(z^2=7+24i\).
Escribimos \(z=a+bi\).
Igualamos partes
Además
Sumamos las ecuaciones \(a^2-b^2=7\) y \(a^2+b^2=25\)
Como \(ab=12\), \(a\) y \(b\) tienen el mismo signo.
Ejercicio clave 12
Determina el lugar geométrico
Los puntos fijos son \(A(1,1)\) y \(B(5,1)\). La condición pide los puntos equidistantes de A y B.
Ese lugar es la mediatriz del segmento AB. El punto medio es \((3,1)\) y el segmento es horizontal.
Ejercicio clave 13
Halla \(x\) e \(y\) si
Dos complejos son iguales cuando coinciden sus partes reales.
Igualamos ahora las partes imaginarias.
Comprobación Al sustituir, el primer miembro se convierte en \(7-2i\), que coincide con el segundo.
Ejercicio clave 14
Calcula \(z\) si \(z+\overline z=12\) y \(z-\overline z=-8i\).
Escribimos \(z=a+bi\). Entonces
Ejercicio clave 15
Simplifica
Ejercicio clave 16
Determina \(z\) sabiendo que \(|z|=10\), \(\operatorname{Re}(z)=6\) y la parte imaginaria es negativa.
Sea \(z=6+bi\).
Como la parte imaginaria debe ser negativa, elegimos \(b=-8\).
Ejercicio clave 17
Calcula \(\dfrac{(1+i)^{10}}{(1-i)^6}\).
Ejercicio clave 18
Resuelve \(z^3=8i\).
Ejercicio clave 19
Resuelve \(z^2+(2-4i)z-7-4i=0\).
Buscamos dos números cuya suma sea \(-2+4i\) y cuyo producto sea \(-7-4i\). La factorización es
Comprobación La suma de las raíces es \(-2+4i\) y el producto es \(-7-4i\).
Ejercicio clave 20
Determina el lugar geométrico
Sea \(z=x+yi\). Elevamos al cuadrado.
Desarrollamos y ordenamos.
Dividimos entre 3 y completamos cuadrados.
Es una circunferencia de centro \((-2,-1/3)\) y radio \(2\sqrt{10}/3\).
Ejercicio clave 21 · Demostración
Demuestra la desigualdad triangular
Partimos del cuadrado del módulo.
Los dos últimos términos suman dos veces la parte real de \(z\overline w\), y esa parte real no supera su módulo.
Como ambos miembros son no negativos, obtenemos la desigualdad.
Ejercicio clave 22 · Reto de examen
Halla todos los complejos \(z\) que cumplen
Hacemos el cambio \(u=z^2\).
Por tanto
En este caso todas las soluciones son reales, aunque el método pertenece al trabajo general con complejos.
100 ejercicios de números complejos para practicar
La tabla está ordenada desde operaciones directas hasta raíces, ecuaciones y lugares geométricos. Conviene tapar la columna de soluciones y corregir al terminar cada bloque.
| N.º | Ejercicio | Solución |
|---|---|---|
| 1 | Escribe la parte real y la parte imaginaria de \(z=7-5i\) | \(\operatorname{Re}(z)=7,\ \operatorname{Im}(z)=-5\) |
| 2 | Representa \(z=-3+4i\) en el plano complejo | Punto \((-3,4)\) |
| 3 | Calcula \((4+3i)+(2-7i)\) | \(6-4i\) |
| 4 | Calcula \((5-2i)-(1+6i)\) | \(4-8i\) |
| 5 | Calcula \(3(2-i)-2(1+4i)\) | \(4-11i\) |
| 6 | Calcula \((2+3i)(4-i)\) | \(11+10i\) |
| 7 | Calcula \((1-2i)^2\) | \(-3-4i\) |
| 8 | Calcula \((3+i)(3-i)\) | \(10\) |
| 9 | Calcula \(\dfrac{2+i}{1-i}\) | \(\dfrac{1+3i}{2}\) |
| 10 | Calcula \(\dfrac{4-2i}{2+i}\) | \(\dfrac{6-8i}{5}\) |
| 11 | Escribe el conjugado de \(z=-6+9i\) | \(\overline z=-6-9i\) |
| 12 | Escribe el opuesto de \(z=5-3i\) | \(-z=-5+3i\) |
| 13 | Calcula \(i^{37}\) | \(i\) |
| 14 | Calcula \(i^{82}\) | \(-1\) |
| 15 | Calcula \(i^{123}\) | \(-i\) |
| 16 | Simplifica \(1+i+i^2+i^3+i^4\) | \(1\) |
| 17 | Resuelve \(z+(3-2i)=7+5i\) | \(z=4+7i\) |
| 18 | Resuelve \(2z-(1+i)=5-3i\) | \(z=3-i\) |
| 19 | Resuelve \(z(2-i)=5\) | \(z=2+i\) |
| 20 | Resuelve \(z+\overline z=8\) y \(z-\overline z=-6i\) | \(z=4-3i\) |
| 21 | Calcula el módulo de \(z=5-12i\) | \(|z|=13\) |
| 22 | Calcula el módulo de \(z=-8+6i\) | \(|z|=10\) |
| 23 | Determina los complejos de módulo \(4\) situados sobre el eje real | \(z=4\) y \(z=-4\) |
| 24 | Determina los complejos de módulo \(3\) situados sobre el eje imaginario | \(z=3i\) y \(z=-3i\) |
| 25 | Calcula la distancia entre \(z_1=2+i\) y \(z_2=-1+5i\) | \(5\) |
| 26 | Halla el punto medio entre \(z_1=4-2i\) y \(z_2=-2+6i\) | \(1+2i\) |
| 27 | Escribe \(1+i\) en forma polar | \(\sqrt2_{\pi/4}\) |
| 28 | Escribe \(-1+i\) en forma polar | \(\sqrt2_{3\pi/4}\) |
| 29 | Escribe \(-\sqrt3-i\) en forma trigonométrica | \(2(\cos(7\pi/6)+i\sin(7\pi/6))\) |
| 30 | Escribe \(2i\) en forma polar | \(2_{\pi/2}\) |
| 31 | Pasa \(3_{\pi/3}\) a forma binómica | \(\dfrac32+\dfrac{3\sqrt3}{2}i\) |
| 32 | Pasa \(4_{5\pi/6}\) a forma binómica | \(-2\sqrt3+2i\) |
| 33 | Pasa \(2(\cos\pi+i\sin\pi)\) a forma binómica | \(-2\) |
| 34 | Pasa \(5(\cos(3\pi/2)+i\sin(3\pi/2))\) a forma binómica | \(-5i\) |
| 35 | Multiplica \(2_{\pi/6}\cdot3_{\pi/4}\) | \(6_{11\pi/12}\) |
| 36 | Divide \(\dfrac{8_{5\pi/6}}{2_{\pi/3}}\) | \(4_{\pi/2}=4i\) |
| 37 | Calcula \((2_{\pi/4})^3\) | \(8_{3\pi/4}\) |
| 38 | Calcula \((\sqrt2_{\pi/4})^4\) | \(4_{\pi}=-4\) |
| 39 | Calcula \((1+i)^8\) | \(16\) |
| 40 | Calcula \((-1+i)^6\) | \(8i\) |
| 41 | Halla las raíces cuadradas de \(9\) | \(3\) y \(-3\) |
| 42 | Halla las raíces cuadradas de \(-16\) | \(4i\) y \(-4i\) |
| 43 | Halla las raíces cúbicas de \(8\) | \(2,\ -1+\sqrt3i,\ -1-\sqrt3i\) |
| 44 | Halla las raíces cuartas de \(16\) | \(2,\ 2i,\ -2,\ -2i\) |
| 45 | Resuelve \(z^2+4=0\) | \(z=\pm2i\) |
| 46 | Resuelve \(z^2-6z+13=0\) | \(z=3\pm2i\) |
| 47 | Resuelve \(z^2+2z+5=0\) | \(z=-1\pm2i\) |
| 48 | Resuelve \(z^2-(4+2i)z+(3+2i)=0\) | \(z=1,\ 3+2i\) |
| 49 | Resuelve \(z^2=(3+4i)\) | \(z=\pm(2+i)\) |
| 50 | Resuelve \(z^2=(-7+24i)\) | \(z=\pm(3+4i)\) |
| 51 | Comprueba que \(z\overline z=|z|^2\) para \(z=4-3i\) | Ambos miembros valen \(25\) |
| 52 | Calcula \(\dfrac1{3-4i}\) | \(\dfrac{3+4i}{25}\) |
| 53 | Calcula \(\dfrac{2}{1+i}+\dfrac{2}{1-i}\) | \(2\) |
| 54 | Calcula \(\dfrac{1+i}{1-i}\) | \(i\) |
| 55 | Si \(z+\overline z=10\) y \(z\overline z=34\), halla \(z\) | \(z=5\pm3i\) |
| 56 | Si \(|z|=5\) y \(\operatorname{Re}(z)=4\), halla \(z\) | \(z=4\pm3i\) |
| 57 | Describe \(|z|=3\) | Circunferencia de centro \(0\) y radio \(3\) |
| 58 | Describe \(|z-(2-i)|=4\) | Circunferencia de centro \(2-i\) y radio \(4\) |
| 59 | Describe \(|z-(1+2i)|<3\) | Disco abierto de centro \(1+2i\) y radio \(3\) |
| 60 | Describe \(\operatorname{Re}(z)=2\) | Recta vertical \(x=2\) |
| 61 | Describe \(\operatorname{Im}(z)=-1\) | Recta horizontal \(y=-1\) |
| 62 | Describe \(|z-1|=|z+1|\) | Eje imaginario |
| 63 | Calcula el argumento principal de \(z=-1-\sqrt3i\) | \(-2\pi/3\) o \(4\pi/3\) |
| 64 | Calcula todos los argumentos de \(z=i\) | \(\pi/2+2k\pi\) |
| 65 | Calcula \(\overline{(2-3i)(1+i)}\) | \(5+i\) |
| 66 | Simplifica \(\dfrac{z}{\overline z}\) para \(z=1+i\) | \(i\) |
| 67 | Halla \(a,b\in\mathbb R\) si \((a+bi)(1-i)=5+i\) | \(a=2,\ b=3\) |
| 68 | Halla \(a,b\in\mathbb R\) si \(\dfrac{a+bi}{1+i}=2-i\) | \(a=3,\ b=1\) |
| 69 | Calcula \((\cos\theta+i\sin\theta)(\cos\theta-i\sin\theta)\) | \(1\) |
| 70 | Calcula el producto de todas las raíces cuartas de \(16\) | \(-16\) |
| 71 | Resuelve \(z^4=1\) | \(1,\ i,\ -1,\ -i\) |
| 72 | Resuelve \(z^3=-8\) | \(2_{\pi/3},\ 2_{\pi},\ 2_{5\pi/3}\) |
| 73 | Calcula \((2+i)^3\) | \(2+11i\) |
| 74 | Calcula \((2-i)^4\) | \(-7-24i\) |
| 75 | Calcula \(i^{1001}-i^{999}\) | \(2i\) |
| 76 | Simplifica \(\dfrac{3+i}{3-i}\) | \(\dfrac45+\dfrac35i\) |
| 77 | Calcula \(\dfrac{1}{2+i}-\dfrac{1}{2-i}\) | \(-\dfrac25i\) |
| 78 | Si \(z=2-5i\), calcula \(z^2+2z\) | \(-17-30i\) |
| 79 | Halla \(z\) si \(3z+2\overline z=15+i\) | \(3+i\) |
| 80 | Halla \(z\) si \(z-3\overline z=-4+8i\) | \(2+2i\) |
| 81 | Calcula \(|3-4i|+|1+i|\) | \(5+\sqrt2\) |
| 82 | Calcula \(|(1+i)(2-3i)|\) | \(\sqrt{26}\) |
| 83 | Halla \(z\) si \(|z|=13\), \(\operatorname{Re}(z)=5\) y \(\operatorname{Im}(z)>0\) | \(5+12i\) |
| 84 | Escribe \(1-\sqrt3i\) en forma polar | \(2_{5\pi/3}\) |
| 85 | Escribe \(-2\sqrt3+2i\) en forma polar | \(4_{5\pi/6}\) |
| 86 | Pasa \(5_{7\pi/6}\) a forma binómica | \(-\dfrac{5\sqrt3}{2}-\dfrac52i\) |
| 87 | Calcula \(3_{\pi/5}\cdot2_{2\pi/5}\) | \(6_{3\pi/5}\) |
| 88 | Calcula \(\dfrac{12_{7\pi/6}}{3_{\pi/3}}\) | \(4_{5\pi/6}\) |
| 89 | Calcula \((2_{\pi/8})^8\) | \(256\) |
| 90 | Calcula \((\sqrt3-i)^{12}\) | \(4096\) |
| 91 | Halla las raíces cúbicas de \(-1\) | \(1_{\pi/3},\ 1_{\pi},\ 1_{5\pi/3}\) |
| 92 | Halla las raíces quintas de \(32\) | \(2_{2k\pi/5}\), \(k=0,1,2,3,4\) |
| 93 | Resuelve \(z^2-2z+10=0\) | \(z=1\pm3i\) |
| 94 | Resuelve \(z^4=16i\) | \(2_{\pi/8+k\pi/2}\), \(k=0,1,2,3\) |
| 95 | Resuelve \(z^6=64\) | \(2_{k\pi/3}\), \(k=0,1,2,3,4,5\) |
| 96 | Describe \(|z-(3+2i)|\le2\) | Disco cerrado de centro \((3,2)\) y radio \(2\) |
| 97 | Describe \(|z-i|=|z-3i|\) | Recta \(y=2\) |
| 98 | Describe \(\operatorname{Re}(z)+\operatorname{Im}(z)=4\) | Recta \(x+y=4\) |
| 99 | Calcula la suma de las raíces cúbicas de \(8\) | \(0\) |
| 100 | Calcula el producto de las raíces cúbicas de \(8\) | \(8\) |
10 problemas tipo examen de 1.º de Bachillerato
Problema 1
Dados \(z_1=2-3i\) y \(z_2=-1+4i\), calcula
- \(z_1+z_2\)
- \(z_1z_2\)
- \(\dfrac{z_1}{z_2}\)
- \(|z_1-z_2|\)
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Problema 2
Escribe \(z=-3+3\sqrt3i\) en forma polar y calcula \(z^5\).
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El punto está en el segundo cuadrante y el ángulo de referencia es \(\pi/3\).
Problema 3
Calcula y representa las raíces cúbicas de \(-27i\).
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Problema 4
Resuelve \(z^2-(6-2i)z+(12-6i)=0\).
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La ecuación factoriza como
Problema 5
Describe geométricamente y representa la región
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La primera condición es el disco cerrado de centro \((2,1)\) y radio 3. La segunda es el semiplano situado por encima de la recta \(y=1\), incluida la frontera. La solución es la mitad superior del disco, incluyendo el diámetro y la semicircunferencia.
Problema 6
Dados \(z_1=1+\sqrt3i\) y \(z_2=1-\sqrt3i\), calcula \((z_1/z_2)^6\).
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Problema 7
Resuelve \(z^6+64=0\) y expresa las soluciones en forma polar.
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Problema 8
Halla \(z\) sabiendo que \(z+\overline z=8\) y \(z\overline z=25\).
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Si \(z=a+bi\), entonces \(2a=8\), por lo que \(a=4\).
Problema 9
Calcula todos los valores de \(z\) que cumplen \(z^4-5z^2+4=0\) y representa las soluciones.
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Los cuatro puntos están sobre el eje real.
Problema 10
Determina la ecuación cartesiana del lugar geométrico \(|z-(1+2i)|=|z-(5-2i)|\).
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Sea \(z=x+yi\). Igualamos los cuadrados de las distancias.
Es la mediatriz del segmento que une \((1,2)\) y \((5,-2)\).
Simulacro final de números complejos
Tiempo recomendado 60 minutos. Puntuación total 10 puntos. Intenta resolverlo sin mirar las soluciones.
Ejercicio 1 1 punto
Calcula
Ejercicio 2 1 punto
Calcula
Ejercicio 3 1 punto
Calcula \(i^{1501}+i^{1502}+i^{1503}+i^{1504}\).
Ejercicio 4 1 punto
Halla \(a\) y \(b\) si
Ejercicio 5 1 punto
Pasa \(z=-2-2i\) a forma polar y trigonométrica.
Ejercicio 6 1 punto
Calcula \((1-\sqrt3i)^8\).
Ejercicio 7 1,5 puntos
Calcula las raíces cuartas de \(16i\).
Ejercicio 8 1,5 puntos
Resuelve \(z^2+4z+13=0\).
Ejercicio 9 1 punto
Describe el lugar geométrico
Soluciones del simulacro
Ejercicio 1
Ejercicio 2
Ejercicio 3
Los cuatro exponentes recorren un ciclo completo.
Ejercicio 4
Ejercicio 5
El punto está en el tercer cuadrante.
Ejercicio 6
Ejercicio 7
Ejercicio 8
Ejercicio 9
Circunferencia de centro \((3,-2)\) y radio 4.
Segundo simulacro de consolidación
Este bloque sirve para comprobar si el tema está realmente dominado. Tiempo recomendado 45 minutos.
1. Operaciones
Calcula \(\dfrac{(2+i)^3}{1-i}\).
Solución
2. Forma polar
Escribe \(-3-3\sqrt3i\) en forma polar.
Solución
3. Potencias
Calcula \((\sqrt3+i)^{20}\).
Solución
4. Raíces
Calcula las raíces quintas de \(-32\).
Solución
5. Ecuación
Resuelve \(z^4+5z^2+4=0\).
Solución
Errores frecuentes en números complejos
1. Confundir \(i^2\) con 1
La igualdad correcta es \(i^2=-1\). Este signo afecta a productos, cuadrados y divisiones.
2. Decir que la parte imaginaria es \(bi\)
En \(a+bi\), la parte imaginaria es \(b\).
3. Dividir término a término
No se divide una expresión compleja separando partes. Hay que multiplicar por el conjugado del denominador.
4. Elegir mal el cuadrante
La calculadora puede dar un ángulo de referencia, pero los signos de \(a\) y \(b\) mandan.
5. Sumar complejos en forma polar como si se sumaran módulos
Para sumar o restar, conviene pasar a forma binómica.
6. Dar una sola raíz
Una raíz n-ésima de un complejo no nulo produce \(n\) soluciones.
7. Olvidar argumentos equivalentes
Los argumentos que difieren en \(2k\pi\) representan el mismo complejo.
8. No comprobar una ecuación
En complejos también hay errores de sustitución y de signos. Una comprobación corta puede salvar el ejercicio.
Revisión final tipo examen
Antes de entregar
- He sustituido siempre \(i^2\) por \(-1\)
- He dejado los resultados en la forma solicitada
- En una división, el denominador final es real
- He revisado el cuadrante del argumento
- En potencias he multiplicado el argumento por el exponente
- En raíces he dividido el argumento y he usado todos los valores de \(k\)
- He dado exactamente \(n\) raíces n-ésimas
- He comprobado las ecuaciones cuando era razonable
- He representado correctamente centro, radio o mediatriz en los lugares geométricos
Tabla resumen de fórmulas
| Concepto | Fórmula |
|---|---|
| Forma binómica | \(z=a+bi\) |
| Conjugado | \(\overline z=a-bi\) |
| Módulo | \(|z|=\sqrt{a^2+b^2}\) |
| Producto por conjugado | \(z\overline z=|z|^2\) |
| Distancia | \(d(z_1,z_2)=|z_1-z_2|\) |
| Forma trigonométrica | \(z=r(\cos\alpha+i\sin\alpha)\) |
| Producto polar | \(r_\alpha s_\beta=(rs)_{\alpha+\beta}\) |
| Cociente polar | \(\dfrac{r_\alpha}{s_\beta}=(r/s)_{\alpha-\beta}\) |
| Moivre | \((r_\alpha)^n=r^n_{n\alpha}\) |
| Raíces | \(\sqrt[n]{r}_{(\alpha+2k\pi)/n}\) |
Versión para imprimir y repasar sin pantalla
La estructura del recurso permite imprimir por separado la tabla de fórmulas, los 100 ejercicios de práctica y el simulacro final. Para estudiar de verdad, conviene intentar primero cada bloque sin mirar la columna de soluciones y corregirlo después con otro color.
Una buena sesión de repaso puede dividirse en tres partes: quince minutos de fórmulas y conversiones, treinta minutos de ejercicios y quince minutos de corrección razonada.
Qué estudiar después
Cuando ya dominas la forma polar, los argumentos y la fórmula de Moivre, la conexión natural es la trigonometría. También conviene relacionar la interpretación de módulo y distancia con la geometría analítica.
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Cuando el alumno entiende las operaciones pero se atasca al elegir la forma adecuada, suele necesitar corrección y práctica guiada, no una lista más de fórmulas. En Marlu Educativa trabajamos Matemáticas I paso a paso, con ejercicios corregidos y seguimiento durante el curso.
Ver clases online de Matemáticas de Bachillerato Consultar prematrículaPreguntas frecuentes sobre números complejos
¿Qué son los números complejos en 1.º de Bachillerato?
Son números de la forma \(a+bi\), donde \(a\) y \(b\) son reales e \(i^2=-1\). Permiten resolver ecuaciones que no tienen solución dentro de los números reales.
¿Cómo se divide entre números complejos?
Se multiplica numerador y denominador por el conjugado del denominador. Así el denominador se transforma en un número real.
¿Cómo se calcula el argumento de un número complejo?
Se localiza primero el cuadrante y después se obtiene el ángulo de referencia. No basta con usar la calculadora sin revisar los signos de la parte real y de la parte imaginaria.
¿Para qué sirve la forma polar?
Facilita multiplicaciones, divisiones, potencias y raíces. En forma polar se multiplican módulos y se suman argumentos.
¿Qué fórmula se usa para elevar un complejo a una potencia?
La fórmula de Moivre: \([r(\cos\alpha+i\sin\alpha)]^n=r^n(\cos(n\alpha)+i\sin(n\alpha))\).
¿Cuántas raíces n-ésimas tiene un complejo no nulo?
Tiene exactamente \(n\) raíces distintas, con el mismo módulo y argumentos separados \(2\pi/n\).
¿Es necesario comprobar una ecuación con números complejos?
Sí. La comprobación detecta errores de signo, especialmente cuando aparece \(i^2=-1\), divisiones o raíces.
¿Este tema sirve después de 1.º de Bachillerato?
Sí. Aparece en álgebra, ecuaciones diferenciales, electricidad, ondas, control, ingeniería y numerosos grados científicos y técnicos.
Autor y revisión
José María · Marlu Educativa
Recurso elaborado desde la experiencia docente con alumnos de ESO, Bachillerato, PAU y primeros cursos universitarios. Las explicaciones y los ejercicios se han revisado para que el alumno pueda seguir el procedimiento, detectar errores y comprobar resultados.
Última revisión técnica y matemática 16 de junio de 2026