高中数学人教A版选修2-2 数系的扩充和复数的概念 课件(85张ppt)

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名称 高中数学人教A版选修2-2 数系的扩充和复数的概念 课件(85张ppt)
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资源类型 教案
版本资源 人教新课标A版
科目 数学
更新时间 2020-05-22 08:29:50

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文档简介

(共85张PPT)
高二年级 数学
数系的扩充和复数的概念
一、数系的扩充过程

问题1 我们知道,   在实数集中无解,联系从自然数集到实数集的逐步扩充过程,是否能引入新数,适当扩充实数集,使这个方程在新数集中有解呢?
一、数系的扩充过程

自然数集   
实际需要
计数的需要
一、数系的扩充过程

自然数集  整数集    
负整数
引入
实际需要
计数的需要
刻画相反意义的数
一、数系的扩充过程

自然数集  整数集  有理数集  
负整数
引入
引入
分数
实际需要
计数的需要
刻画相反意义的数
测量中的等分问题
一、数系的扩充过程

自然数集  整数集  有理数集  实数集   ?
负整数
引入
引入
分数
无理数
引入
实际需要
计数的需要
刻画相反意义的数
测量中的等分问题
度量的需要
一、数系的扩充过程

自然数集  整数集  有理数集  实数集   ?
负整数
引入
引入
分数
无理数
引入
实际需要
计数的需要
刻画相反意义的数
数学需要
测量中的等分问题
度量的需要
一、数系的扩充过程

自然数集  整数集  有理数集  实数集   ?
负整数
引入
引入
分数
无理数
引入
实际需要
计数的需要
刻画相反意义的数
数学需要
测量中的等分问题
度量的需要




一、数系的扩充过程

问题2 梳理从自然数系逐步扩充到实数系的过程,数系的每一次扩充,加法和乘法运算满足的“性质”有一致性吗?你能梳理数系扩充的“规则”吗?
一、数系的扩充过程

数系扩充后,在新数集中规定的加法运算和乘法运算,与原来数集中规定的加法和乘法运算协调一致:加法和乘法都满足交换律和结合律,乘法对加法满足分配律.

一、数系的扩充过程
为了解决 这样的方程在实数系中无解的问题,我们设想引入一个新数 ,使 是方程 的根,即使 .把这个新数 添加到实数集中去,得到一个新数集,记作 ,那么方程    在 中就有解  . 


一、数系的扩充过程
一般地,为了使方程 有解,我们规定 的平方等于 ,即 ,并称 为虚数单位.
一、数系的扩充过程
一般地,为了使方程 有解,我们规定 的平方等于 ,即 ,并称 为虚数单位.
历史上人们曾经认为平方等于 的数是不存在的,是想象出来的 “虚幻”的数(imaginary number),数学家欧拉首先用 表示这个平方等于 的数.
一、数系的扩充过程
  把新引进的数 添加到实数集后,我们希望按照前面总结的数系扩充的“规则”,对实数系进行进一步扩充.
也就是说,希望新引进的数 和实数之间仍然能像实数系那样进行加法和乘法运算,并希望加法和乘法都满足交换律、结合律,以及乘法对加法满足分配律.
一、数系的扩充过程
问题3 类比有理数系扩充到实数系的过程和方法,实数系经过扩充后,包含了哪些新数?
一、数系的扩充过程
问题3 类比有理数系扩充到实数系的过程和方法,实数系经过扩充后,包含了哪些新数?
类比有理数系扩充到实数系的过程和方法,以及实数系中的新数的形式,如   , 

一、数系的扩充过程
问题3 类比有理数系扩充到实数系的过程和方法,实数系经过扩充后,包含了哪些新数?
类比有理数系扩充到实数系的过程和方法,以及实数系中的新数的形式,如   ,  ,
   
一、数系的扩充过程
问题3 类比有理数系扩充到实数系的过程和方法,实数系经过扩充后,包含了哪些新数?
类比有理数系扩充到实数系的过程和方法,以及实数系中的新数的形式,如   ,  , 等.

一、数系的扩充过程
问题3 类比有理数系扩充到实数系的过程和方法,实数系经过扩充后,包含了哪些新数?
类比有理数系扩充到实数系的过程和方法,以及实数系中的新数的形式,如   ,  , 等.
例: , 
一、数系的扩充过程
问题3 类比有理数系扩充到实数系的过程和方法,实数系经过扩充后,包含了哪些新数?
类比有理数系扩充到实数系的过程和方法,以及实数系中的新数的形式,如   ,  , 等.
例: , 
一、数系的扩充过程
问题3 类比有理数系扩充到实数系的过程和方法,实数系经过扩充后,包含了哪些新数?
类比有理数系扩充到实数系的过程和方法,以及实数系中的新数的形式,如   ,  , 等.
例: , ,  等.
一、数系的扩充过程
问题4 你能写出一个形式,把刚才大家所说的数都包含在内,并说明理由吗?
一、数系的扩充过程
问题4 你能写出一个形式,把刚才大家所说的数都包含在内,并说明理由吗?
所有新数都可以写成  ( ,  )的形式.
                  
一、数系的扩充过程
问题4 你能写出一个形式,把刚才大家所说的数都包含在内,并说明理由吗?
所有新数都可以写成  ( ,  )的形式.
   ,             
一、数系的扩充过程
问题4 你能写出一个形式,把刚才大家所说的数都包含在内,并说明理由吗?
所有新数都可以写成  ( ,  )的形式.
   ,    ,            
一、数系的扩充过程
问题4 你能写出一个形式,把刚才大家所说的数都包含在内,并说明理由吗?
所有新数都可以写成  ( ,  )的形式.
   ,    ,    .         
一、数系的扩充过程
  思考:我们学过的任意一个实数,都可以表示成
  ( ,  )的形式吗?
所有实数系经过扩充后得到的新数集应该是
  .         
实数可以表示成   的形式.             
二、复数的概念
定义:形如 ( , )的数叫做复数.
复数一般用小写字母 表示,即 ( , ).
这一表示形式叫做复数的代数形式.对于复数
以后不做特殊说明,都有 ,  ,其中 叫做复数 的
实部, 叫做复数 的虚部.
二、复数的概念
全体复数组成的集合称为复数集,记作 ,因此
            .
二、复数的概念
全体复数组成的集合称为复数集,记作 ,因此
            .
注意:(1) ,  ;
     (2)复数   的虚部是 ,而不是 .

二、复数的概念
问题5 你能说说两个复数   和   ( ,,,  )相等的含义?
二、复数的概念
问题5 你能说说两个复数   和   ( ,,,  )相等的含义?
复数   与复数   相等当且仅当
        且 .


二、复数的概念
复数   与复数   相等当且仅当
        且  .


注意:当两个复数都是实数时,既可以判断它们之间相等或不相等,也可以比较它们之间的大小关系;当两个复数不都是实数时,只能判断相等或不相等,不能比较它们之间的大小关系.
三、复数的分类
问题6 我们已经将实数集扩充到复数集,那么复数集 和实数集 之间有什么关系?你能对复数    ( ,  ) 
进行分类,并用  图表示吗?
三、复数的分类
问题6 我们已经将实数集扩充到复数集,那么复数集 和实数集 之间有什么关系?你能对复数    ( ,  ) 
进行分类,并用  图表示吗?
复数
实数
三、复数的分类
问题6 我们已经将实数集扩充到复数集,那么复数集 和实数集 之间有什么关系?你能对复数    ( ,  ) 
进行分类,并用  图表示吗?
复数
实数
实数
三、复数的分类
问题6 我们已经将实数集扩充到复数集,那么复数集 和实数集 之间有什么关系?你能对复数    ( ,  ) 
进行分类,并用  图表示吗?
复数
实数
实数
虚数
三、复数的分类
问题6 我们已经将实数集扩充到复数集,那么复数集 和实数集 之间有什么关系?你能对复数    ( ,  ) 
进行分类,并用  图表示吗?
复数
实数
实数
虚数
纯虚数
三、复数的分类
问题6 我们已经将实数集扩充到复数集,那么复数集 和实数集 之间有什么关系?你能对复数    ( ,  ) 
进行分类,并用  图表示吗?
实数集 是复数集 的真子集,即 .
三、复数的分类
问题6 我们已经将实数集扩充到复数集,那么复数集 和实数集 之间有什么关系?你能对复数    ( ,  ) 
进行分类,并用  图表示吗?
复数集

三、复数的分类
问题6 我们已经将实数集扩充到复数集,那么复数集 和实数集 之间有什么关系?你能对复数    ( ,  ) 
进行分类,并用  图表示吗?
复数集
实数集
虚数集

三、复数的分类
问题6 我们已经将实数集扩充到复数集,那么复数集 和实数集 之间有什么关系?你能对复数    ( ,  ) 
进行分类,并用  图表示吗?
复数集
实数集
虚数集

纯虚数集

自然数集  整数集  有理数集  实数集  复数集
负整数
引入
引入
分数
无理数
引入
引入
虚数单位





例 指出下列复数的实部与虚部,并判断哪些是实数,哪些是虚数,哪些是纯虚数.
(1) ; (2)  ; (3) ;
(4) ; (5)    ; (6) .
例 指出下列复数的实部与虚部,并判断哪些是实数,哪些是虚数,哪些是纯虚数.
(1)
  



例 指出下列复数的实部与虚部,并判断哪些是实数,哪些是虚数,哪些是纯虚数.
(1)
  



解:(1)在复数  中 , ,所以它的实部是 ,虚部是 .   
例 指出下列复数的实部与虚部,并判断哪些是实数,哪些是虚数,哪些是纯虚数.
(2) =  

例 指出下列复数的实部与虚部,并判断哪些是实数,哪些是虚数,哪些是纯虚数.
(2) =  



例 指出下列复数的实部与虚部,并判断哪些是实数,哪些是虚数,哪些是纯虚数.
(2) =  



解:(2)在复数  中 , ,所以它的实部是 ,虚部是  .   
例 指出下列复数的实部与虚部,并判断哪些是实数,哪些是虚数,哪些是纯虚数.
(3) (4)

例 指出下列复数的实部与虚部,并判断哪些是实数,哪些是虚数,哪些是纯虚数.
(3) = (4) =





例 指出下列复数的实部与虚部,并判断哪些是实数,哪些是虚数,哪些是纯虚数.
(3) = (4) =



解:(3)在复数 中 , ,所以它的实部是 ,虚部是 .   


例 指出下列复数的实部与虚部,并判断哪些是实数,哪些是虚数,哪些是纯虚数.
(3) = (4) =



解:(4)在复数 中 , ,所以它的实部是 ,虚部是  .   


例 指出下列复数的实部与虚部,并判断哪些是实数,哪些是虚数,哪些是纯虚数.
(5) =


例 指出下列复数的实部与虚部,并判断哪些是实数,哪些是虚数,哪些是纯虚数.
(5) =


解:(5)在复数  中 , ,所以它的实部是  ,虚部是  .   
例 指出下列复数的实部与虚部,并判断哪些是实数,哪些是虚数,哪些是纯虚数.
(6) =  



例 指出下列复数的实部与虚部,并判断哪些是实数,哪些是虚数,哪些是纯虚数.
(6) =  



解:(6)在复数 中 , ,所以它的实部是 ,虚部是 .   
例 指出下列复数的实部与虚部,并判断哪些是实数,哪些是虚数,哪些是纯虚数.
(1) ; (2)  ; (3) ;
(4) ; (5)    ; (6) .
例 指出下列复数的实部与虚部,并判断哪些是实数,哪些是虚数,哪些是纯虚数.
(1) ; (2)  ; (3) ;
(4) ; (5)    ; (6) .
第一步,将复数变形为    的形式;
第二步,找出 和 .
例 指出下列复数的实部与虚部,并判断哪些是实数,哪些是虚数,哪些是纯虚数.
(1) ; (2)  ; (3) ;
(4) ; (5)    ; (6) .
解:虚数有   ,   ,  ,    ;
纯虚数有  ;实数有 ,.
复数

实部

虚部

分类
虚数
虚数
实数
纯虚数
虚数
实数

例 当实数 取什么值时,复数        是        
 (1)实数; (2)虚数; (3)纯虚数. 
例 当实数 取什么值时,复数        是        
 (1)实数; (2)虚数; (3)纯虚数. 
分析:要想使复数 为实数,根据复数的分类,找出复数的代数形式中的 和 ,其中 , ,所以只需满足  ,即 即可.
例 当实数 取什么值时,复数        是        
 (1)实数; (2)虚数; (3)纯虚数. 
分析:要想使复数 为实数,根据复数的分类,找出复数的代数形式中的 和 ,其中 , ,所以只需满足  ,即 即可.
解:(1)当    ,即  时,复数 是实数;
   
分析:要想使复数 为虚数,根据复数的分类,找出复数的代数形式中的 和 ,其中 , ,所以只需满足  ,即 即可.
例 当实数 取什么值时,复数        是        
 (1)实数; (2)虚数; (3)纯虚数. 
分析:要想使复数 为虚数,根据复数的分类,找出复数的代数形式中的 和 ,其中 , ,所以只需满足  ,即 即可.
例 当实数 取什么值时,复数        是        
 (1)实数; (2)虚数; (3)纯虚数. 
解:(2)当    ,即   时,复数 是虚数;                                           
例 当实数 取什么值时,复数        是        
 (1)实数; (2)虚数; (3)纯虚数. 
思考:当实数 取什么值时,复数        是纯虚数. 
思考:当实数 取什么值时,复数        是纯虚数. 
  在复数         中,    ,   . 
当    ,即   .
思考:当实数 取什么值时,复数        是纯虚数. 
  在复数         中,    ,   . 
当    ,即   .
  当   时,复数  ,不符合题意. 
思考:当实数 取什么值时,复数        是纯虚数. 
  在复数         中,    ,   . 
当    ,即   .
  当   时,复数  ,不符合题意. 
  当   时,复数   ,符合题意. 
例 当实数 取什么值时,复数        是        
 (1)实数; (2)虚数; (3)纯虚数. 
                                              
解:(3)当 且 时,即 时,
复数 是纯虚数.
例 如果                ,  
求实数 ,的值. 
例 如果                ,  
求实数 ,的值. 
解:根据复数相等的定义,得

例 如果                ,  
求实数 ,的值. 
解:根据复数相等的定义,得

  解得 , .
四、反思总结,提炼学习收获

问题7 通过本节课的学习,你有哪些收获?试从知识、数学思想等方面谈谈.
四、反思总结,提炼学习收获

问题7 通过本节课的学习,你有哪些收获?试从知识、数学思想等方面谈谈.
数系的扩充
知识方面:
四、反思总结,提炼学习收获

问题7 通过本节课的学习,你有哪些收获?试从知识、数学思想等方面谈谈.
数系的扩充 复数的概念
知识方面:
四、反思总结,提炼学习收获

问题7 通过本节课的学习,你有哪些收获?试从知识、数学思想等方面谈谈.
数系的扩充 复数的概念 复数的分类
知识方面:
四、反思总结,提炼学习收获

问题7 通过本节课的学习,你有哪些收获?试从知识、数学思想等方面谈谈.
思想方法
四、反思总结,提炼学习收获

问题7 通过本节课的学习,你有哪些收获?试从知识、数学思想等方面谈谈.
思想方法


类比方法
四、反思总结,提炼学习收获

问题7 通过本节课的学习,你有哪些收获?试从知识、数学思想等方面谈谈.
思想方法




类比方法
方程思想
五、课后作业
1.实数 取什么值时,复数 是        
(1)实数; (2)虚数; (3)纯虚数. 
五、课后作业
2.分别求满足下列关系的实数 与 的值.
(1) ;
(2) .

同学们再见!