20
年
月
日
第
课时
课题:
3.2.1
复数代数形式的加减运算及其几何意义
教学目的
1、知识与技能:掌握复数的加法运算及意义2、过程与方法:理解并掌握实数进行四则运算的规律,了解复数加减法运算的几何意义3、情感、态度与价值观:理解并掌握复数的有关概念(复数集、代数形式、虚数、纯虚数、实部、虚部)
理解并掌握复数相等的有关概念;画图得到的结论,不能代替论证,然而通过对图形的观察,往往能起到启迪解题思路的作用
重
点
复数加法运算,复数与从原点出发的向量的对应关系.
难
点
复数加法运算的运算率,复数加减法运算的几何意义。
教学过程:
一.复习旧知
1.虚数单位:(1)它的平方等于-1,即 ;
(2)实数可以与它进行四则运算,进行四则运算时,原有加、乘运算律仍然成立
2.
与-1的关系:
就是-1的一个平方根,即方程x2=-1的一个根,方程x2=-1的另一个根是-
3.
的周期性:4n+1=i,
4n+2=-1,
4n+3=-i,
4n=1
4.复数的定义:形如的数叫复数,叫复数的实部,叫复数的虚部全体复数所成的集合叫做复数集,用字母C表示
3.
复数的代数形式:
复数通常用字母z表示,即,把复数表示成a+bi的形式,叫做复数的代数形式
4.
复数与实数、虚数、纯虚数及0的关系:对于复数,当且仅当b=0时,复数a+bi(a、b∈R)是实数a;当b≠0时,复数z=a+bi叫做虚数;当a=0且b≠0时,z=bi叫做纯虚数;当且仅当a=b=0时,z就是实数0.
5.复数集与其它数集之间的关系:NZQRC.
6.
两个复数相等的定义:如果两个复数的实部和虚部分别相等,那么我们就说这两个复数相等即:如果a,b,c,d∈R,那么a+bi=c+dia=c,b=d
一般地,两个复数只能说相等或不相等,而不能比较大小.如果两个复数都是实数,就可以比较大小 只有当两个复数不全是实数时才不能比较大小
7.
复平面、实轴、虚轴:
点Z的横坐标是a,纵坐标是b,复数z=a+bi(a、b∈R)可用点Z(a,b)表示,这个建立了直角坐标系来表示复数的平面叫做复平面,也叫高斯平面,x轴叫做实轴,y轴叫做虚轴
实轴上的点都表示实数
对于虚轴上的点要除原点外,因为原点对应的有序实数对为(0,0),
它所确定的复数是z=0+0i=0表示是实数.故除了原点外,虚轴上的点都表示纯虚数
复数集C和复平面内所有的点所成的集合是一一对应关系,即
复数复平面内的点
这是因为,每一个复数有复平面内惟一的一个点和它对应;反过来,复平面内的每一个点,有惟一的一个复数和它对应.
这就是复数的一种几何意义.也就是复数的另一种表示方法,即几何表示方法
二.讲解新课:
(1).复数代数形式的加减运算
1.复数z1与z2的和的定义:z1+z2=(a+bi)+(c+di)=(a+c)+(b+d)i.
2.
复数z1与z2的差的定义:z1-z2=(a+bi)-(c+di)=(a-c)+(b-d)i.
3.
复数的加法运算满足交换律:
z1+z2=z2+z1.
证明:设z1=a1+b1i,z2=a2+b2i(a1,b1,a2,b2∈R).
∵z1+z2=(a1+b1i)+(a2+b2i)=(a1+a2)+(b1+b2)i.
z2+z1=(a2+b2i)+(a1+b1i)=(a2+a1)+(b2+b1)i.
又∵a1+a2=a2+a1,b1+b2=b2+b1.
∴z1+z2=z2+z1.即复数的加法运算满足交换律.
4.
复数的加法运算满足结合律:
(z1+z2)+z3=z1+(z2+z3)
三.讲解范例:
例1计算:(5-6i)+(-2-i)-(3+4i)
解:(5-6i)+(-2-i)-(3+4i)=(5-2-3)+(-6-1-4)
i=-11
i
例2计算:(1-2i)+(-2+3i)+(3-4i)+(-4+5i)+…+(-2002+2003i)+(2003-2004i)
解法一:原式=(1-2+3-4+…-20
( http: / / www.21cnjy.com )02+2003)+(-2+3-4+5+…+2003-2004i)=(2003-1001)+(1001-2004)i=1002-1003i.
解法二:∵(1-2i)+(-2+3i)=-1+i,
(3-4i)+(-4+5i)=-1+i,
……
(2001-2002i)+(-2002+2003)i=-1+i.
相加得(共有1001个式子):
原式=1001(-1+i)+(2003-2004i)=(2003-1001)+(1001-2004)i=1002-1003i
(2).复数代数形式的加减运算的几何意义
复数的加(减)法
(a+bi)±(c+di)=(a±c)+(b±d)i.
与多项式加(减)法是类似的.就是把复数的实部与实部,虚部与虚部分别相加(减).
1.复平面内的点平面向量
2.
复数平面向量
3.复数加法的几何意义:
设复数z1=a+bi,z2=c+di,在复平面上所对应的向量为、,即、的坐标形式为=(a,b),=(c,d)以、为邻边作平行四边形OZ1ZZ2,则对角线OZ对应的向量是,
∴=
+=(a,b)+(c,d)=(a+c,b+d)=(a+c)+(b+d)i
4.
复数减法的几何意义:复数减法是加法的逆运算,设z=(a-c)+(b-d)i,所以z-z1=z2,z2+z1=z,由复数加法几何意义,以为一条对角线,为一条边画平行四边形,那么这个平行四边形的另一边OZ2所表示的向量就与复数z-z1的差(a-c)+(b-d)i对应由于,所以,两个复数的差z-z1与连接这两个向量终点并指向被减数的向量对应.
例3已知复数z1=2+i,z2=1+2i在复平面内对应的点分别为A、B,求对应的复数z,z在平面内所对应的点在第几象限?
解:z=z2-z1=(1+2i)-(2+i)=-1+i,
∵z的实部a=-1<0,虚部b=1>0,
∴复数z在复平面内对应的点在第二象限内.
点评:任何向量所对应的复数,总是这个向量的终点所对应的复数减去始点所对应的复数所得的差. 即所表示的复数是zB-zA. ,而所表示的复数是zA-zB,故切不可把被减数与减数搞错尽管向量的位置可以不同,只要它们的终点与始点所对应的复数的差相同,那么向量所对应的复数是惟一的,因此我们将复平面上的向量称之自由向量,即它只与其方向和长度有关,而与位置无关
例4 复数z1=1+2i,z2=-2+i,
( http: / / www.21cnjy.com )z3=-1-2i,它们在复平面上的对应点是一个正方形的三个顶点,求这个正方形的第四个顶点对应的复数.
分析一:利用,求点D的对应复数.
解法一:设复数z1、z2、z3所对应的点为A、B、C,正方形的第四个顶点D对应的复数为x+yi(x,y∈R),是:
=(x+yi)-(1+2i)=(x-1)+(y-2)i;
=(-1-2i)-(-2+i)=1-3i.
∵,即(x-1)+(y-2)i=1-3i,
∴解得
故点D对应的复数为2-i.
分析二:利用原点O正好是正方形ABCD的中心来解.
解法二:因为点A与点C关于原点对称,所以原点O为正方形的中心,于是(-2+i)+
(x+yi)=0,∴x=2,y=-1.
故点D对应的复数为2-i.
点评:根据题意画图得到的结论,不能代替论证,然而通过对图形的观察,往往能起到启迪解题思路的作用
四.巩固练习:
1.已知复数z1=2+i,z2=1+2i,则复数z=z2-z1在复平面内所表示的点位于
A.第一象限
B.第二象限 C.第三象限
D.第四象限
2.在复平面上复数-3-2i,-4+5i,2+i所对应的点分别是A、B、C,则平行四边形ABCD的对角线BD所对应的复数是
A.5-9i
B.-5-3i C.7-11i
D.-7+11i
3.已知复平面上△AOB的顶点A所对应的复数为1+2i,其重心G所对应的复数为1+i,则以OA、OB为邻边的平行四边形的对角线长为
A.3
B.2
C.2
D.
4.复平面上三点A、B、C分别对应复数1,2i,5+2i,则由A、B、C所构成的三角形是
A.直角三角形
B.等腰三角形 C.锐角三角形
D.钝角三角形
5.一个实数与一个虚数的差(
)
A.不可能是纯虚数
B.可能是实数
C.不可能是实数
D.无法确定是实数还是虚数
6.计算(-=____.
7.计算:(2x+3yi)-(3x-2yi)+(y-2xi)-3xi=________(x、y∈R).
8.计算(1-2i)-(2-3i)+(3-4i)-…-(2002-2003i).
9.已知复数z1=a2-3+(a+5)i,z2=a-1+(a2+2a-1)i(a∈R)分别对应向量、(O为原点),若向量对应的复数为纯虚数,求a的值.
解:对应的复数为z2-z1,则
z2-z1=a-1+(a2+2a-1)i-[a2-3+(a+5)i]=(a-a2+2)+(a2+a-6)i
∵z2-z1是纯虚数∴
解得a=-1.
10.已知复平面上正方形的三个顶点是A(1,2)、B(-2,1)、C(-1,-2),求它的第四个顶点D对应的复数.
解:设D(x,y),则
对应的复数为(x+yi)-(1+2i)=(x-1)+(y-2)i
对应的复数为:(-1-2i)-(-2+i)=1-3i
∵
∴(x-1)+(y-2)i=1-3i∴,解得
∴D点对应的复数为2-i。
答案:1.B
2.C
3.A
4.A
5.C
6.-2i
7.(y-x)+5(y-x)i
8.解:原式=(1-2+3-4+…+2001-2002)+(-2+3-4+…-2002+2003)i
=-1001+1001i
五.课后作业:
教后感:
20
年
月
日
第
课时
课题:
3.2.2
复数代数形式的乘除运算
教学目的
1、知识与技能:掌握复数代数形式的乘除运算的法则
( http: / / www.21cnjy.com ),熟练进行复数的乘法和除法运算; 理解复数乘法的交换律、结合律、分配律;了解共轭复数的定义及性质. 过程与方法: 2、过程与方法:运用类比方
( http: / / www.21cnjy.com )法,经历由实数系中的乘除法到复数系中乘除法的过程;培养学生发散思维和集中思维的能力,以及问题理解的深刻性、全面性.3、情感、态度与价值观:通过实数的乘、除法运算法则及运算律,推广到复数的乘、除法,使同学们对运算的发展历史和规律,以及连续性有一个比较清晰完整的认识,同时培养学生的科学思维方法.
重
点
掌握复数代数形式的乘除运算的法则,熟练进行复数的乘法和除法运算.
难
点
复数除法的运算法则.
教学过程:
【知识链接】
1.复数与的和的定义:;
2.复数与的差的定义:;
3.复数的加法运算满足交换律:;
4.复数的加法运算满足结合律:
;
5.复数的共轭复数为.
【问题探究】
探究一、复数的乘法运算
引导1:乘法运算规则
设、是任意两个复数,
规定复数的乘法按照以下的法则进行:
其实就是把两个复数相乘,类似两个多项式相乘,在所得的结果中把换成-1,并且把实部与虚部分别合并.两个复数的积仍然是一个复数.
引导2:试验证复数乘法运算律
(1)
(2)
(3)
点拨:两个复数相乘,类似两个多项式相乘,在所得的结果中把换成-1,并且把实部与虚部分别合并.两个复数的积仍然是一个复数.
探究二、复数的除法运算
引导1:复数除法定义:
满足的复数叫复数除以复数
的商,记为:或者.
引导2:除法运算规则:
利用.于是将的分母有理化得:
原式=
.
∴(a+bi)÷(c+di)=.
点拨:利用初中我们学习的化简无理分式时,都是采用的分母有理化思想方法,而复数与复数,相当于我们初中学习的的对偶式,它们之积为1是有理数,而是正实数.所以可以分母实数化.
把这种方法叫做分母实数化法
【典例分析】
例1计算
引导:可先将前两个复数相乘,再与第三个复数相乘.
点拨:在复数的乘法运算过程中注意将换成-1.
例2计算:(1)
;
(2).
引导:按照复数乘法运算展开即可.
点拨:注意体会互为共轭复数的两个复数的乘积是一个实数,记住一些特殊形式代数式的运算结果,便于后续学习的过程中的化简、代换等.
例3计算
引导:可按照复数除法运算方法,先将除式写成分式,再将分母实数化,然后化简即可.
点拨:本题可将除法运算转化为乘法运
( http: / / www.21cnjy.com )算,但是相对麻烦,易于采用先将除式写成分式,再将分母实数化,然后化简的办法,学习时注意体会总结,寻求最佳方法.
例4计算
引导:可先将分子化简,再按照除法运算方法计算,注意计算的准确性.
点拨:对于混合运算,注意运算顺序,计算准确.
【目标检测】
1.复数等于(
)
A.
B.
C.
D.
2.设复数满足,则(
)
A.
B.
C.
D.
3.复数的值是(
)
A.
B.
C.
D.1
4.已知复数与都是纯虚数,求.
提示:复数为纯虚数,故可设,再代入求解即可.
5.(1)试求的值.
(2)由(1)推测的值有什么规律?并把这个规律用式子表示出来.
提示:通过计算,观察计算结果,发现规律.
【总结提升】
复数的乘法和除法运算是复数的基本运算,在学习时注意运算法则和方法,在乘法运算中注意把换成-1,在除法运算中注意方法的本质依据,计算时注意准确性.
教后感:
例2图