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7.3 课时1 复数的三角表示式
1.通过复数的几何意义,了解复数的三角表示.
2.了解复数的辐角及辐角的主值的含义.
3.了解复数的代数表示与三角表示之间的关系.
1.复数的辐角有怎样的特征?
任何一个不为零的复数的辐角有无限多个值,且这些值相差 的整数倍.对于复数0,因为它对应着零向量,而零向量的方向是任意的,所以复数0的辐角也是任意的.
2.你能根据复数的三角形式来解释 的几何意义吗?
本身可以用坐标平面 轴上的点 表示.而 表示把 轴上的点 绕原点逆时针转90度,就变为 轴上的点 .
3.任何一个不为零的复数的辐角有多少个值?
辐角有无限多个值,这些值相差 的整数倍.
4.复数的辐角的主值有多少个值?
辐角的主值只有一个值,在 范围内.
1.判断下列结论是否正确.(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)复数的辐角是唯一的.( )
×
(2) 是复数的三角形式.( )
×
(3) 是复数的三角形式.( )
×
(4)复数 的模是1,辐角的主值是 .( )
√
2.复数 的辐角的主值是( ).
A. B. C. D.
B
[解析] 因为复数 ,所以该复数的辐角的主值是 .故选B.
3.复数 的三角形式为( ).
A. B.
C. D.
C
[解析] 复数 在复平面内所对应的点为 ,位于第二象限,
则 , ,所以 ,即 .
所以 .故选C.
探究1 复数的三角表示式
我们知道 ,而复数的代数形式 ,由此联想 的三角表示式.
问题1:你能类比上述三角变换,推出复数的三角形式吗?
[答案] 能. ,
令 , , ,则 .
问题2:若角 的顶点在坐标原点,始边在 轴非负半轴上,
已知终边上一点 ,如何表示角 的三角函数?
[答案] 设 ,则 , , .
1.定义: 叫作复数 的三角表示式,简称三角形式,
< ,其中 , 为复数 的辐角.
2.非零复数 辐角 的多值性:以 轴的非负半轴为始边,向量 所在
的射线(射线 )为终边的角 叫作复数 的辐角.因此复数
的辐角是 .
一、复数的代数形式化为三角形式
例1 将复数 化成三角形式:
[解析] ,所以 ,
又该复数对应的点在第一象限,所以 ,
故 .
&1& 将复数的代数形式转化为三角形式的步骤
(1)求复数的模;
(2)确定辐角所在的象限;
(3)根据象限求出辐角;
(4)求出复数的三角形式.
方法总结:
1.下列复数是三角形式的是( ).
A. B.
C. D.
D
[解析] 选项A中, 与 之间用“-”连接,不是用“ ”连接;选项B中, 不符合 要求;选项C中, 与 用“ ”连接,但不是 的形式.故A,B,C均不是复数的三角形式.故选D.
2.复数 的三角形式为( ).
A. B.
C. D.
D
[解析] 因为 ,所以 ,又与 对应的点在第四象限,所以 ,故 .
二、复数的三角形式化为代数形式
例2 复数 化为代数形式为( ).
A. B.
C. D.
B
[解析] .
&2& 将复数的三角形式化为复数代数形式的方法:复数的三角形式为 ,代数形式为 ,对应实部等于实部,虚部等于虚部,即 , .
方法总结:
复数 的代数形式为______.
[解析]
.
探究2 辐角的主值
问题1:我们知道复数 的辐角是 ,而三角函数是周期函数,且正弦函数、余弦函数的周期是 ,那么如何确定辐角的主值的取值范围呢?
[答案] 辐角的主值的取值范围为 .
问题2:终边相同的角有什么关系?
[答案] 终边相同的角相差 的整数倍.
情境设置
1.定义及表示:在 范围内的辐角 的值为辐角的主值,通常
记作 ,即 .
2.唯一性:复数 的辐角的主值是确定唯一的.
特别注意:
(1)任何一个不为零的复数的辐角有无限多个值,且这些值相差
的整数倍.
(2)复数0的辐角是任意的.
(3)当且仅当两个非零复数的模与辐角的主值分别相等时,两复数相等.
例3 (1)求复数 的辐角的主值;
(2)求复数 的辐角的主值.
[解析] (1)
,
所以 .
(2) ,
所以 .
先把所给复数写成复数的三角形式,然后写出辐角,进而写出辐角的主值.
求复数 的辐角的主值.
[解析] ,
.
方法总结:
巩固训练
1. 的辐角的主值为( ).
A. B. C. D.
C
[解析] ,辐角的主值为 .故选C.
2.下列复数中已用三角形式表示的是( ).
A. B.
C. D.
D
[解析] 复数的三角形式为 ,其满足的条件:① ;②加号连接;③ 在前, 在后;④ 前后一致,可取任意值.
3.复数 的三角形式为_ ________________.
[解析] , ,
又因为 在复平面内对应的点位于第一象限,
所以 .
所以 .
4.设复数 满足 的辐角的主值为 , 的模为 ,求复数 .
[解析] 设 . 由 ,得 ,
. ①
又 ,
②
由①②可得 , .
.