1.1复数的表示及其运算
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§1.1 复数的基本概念授课要点:复数的定义,复数的代数表示,三角式、指数式及它们与复数几何表示(二维向量)之间的关系1、 复数的定义:设有一个有序数对(),a b ,遵从如下的运算法则加法:()()()11221212,,,a b a b a a b b +=++乘法:()(),,(,)a b c d ac bd ad bc =-+则称这一有序数对(),a b 为复数,记为α,即 α=(),a b其中a 为α实部,b 为α的虚部,记为a =Re α,b =Im α纯实数a =(),0a ,纯虚数记为b =()0,b ,所以有α=(),0a +()0,b =a(1,0)+b (0,1)其中(0,1)即为虚数单位,常记为i.2、 复数的相等与大小两个复数相等的充要条件是:实部、虚部分别相等.复数不能比较大小!这一点可用反证法证明:假设认为i >0,则在不等式两边同乘以一个大于0的数i ,不等式符号应当不变,即20i >即 -1>0,这显然是错误的!3、 几个特殊的复数:(0,0):(0,0)(,)(,)(0,0)(,)(0,0)a b a b a b +=⎧⎨=⎩(1,0):(1,0)(,)(,)a b a b =(0,1):(0,1)(0,1)=(-1,0)=-1(0,1)是-1的平方根,是虚数单位,记为i =(0,1)4、 共轭复数:(,)a b α=,*(,)a b α=-互为共轭复数性质:**()αα=(共轭的共轭等于自己)*2ααα+=为实数(两个互为共轭的复数相加,结果必为实数) *22a b αα⋅=+,为非负实数(α的模方)5、 复数的减法、除法减法:()()()()a ib c id a c i b d +-+=-+- 除法:2222()()()()a ib a ib c id ac bd bc ad i c id c id c id c d c d++-+-==+++-++ ↑“分母实数化”6、 复数的几何表示:(1) 任何一个复数都可以和复平面上的一点对应,将这一点和原点连起来(原点为起点),形成一个二维矢量,这是一个二维自由向量,即将op 平移后,仍代表同一矢量(如右图所示)(2) 加法的几何表示(平行四边形法则与三角形法则)γαβ=+(3) 减法的几何表示:γαβ=- 复数不等式1212z z z z +≤+,1212z z z z -≤-,这 可以用三角形法则证明7、 复数的极坐标表示极坐标下,复数(cos sin )r i αθθ=+r 称为α的模,θ为辐角,记为:,r α=,Arg θα=辐角不唯一,辐角加上2π的任意整数倍代表同一个复数,将(0,2π)之间的辐角值称为辐角的主值arg αarg 2Arg k ααπ=+⋅.(k=0,±1,±2,……)提示:各种教材上的主值区间规定可能不一样,(0,0)的辐角无意义复共轭:(cos sin )a bi r i αθθ=+=+*(cos sin )a bi r i αθθ=-=-乘法:111(cos sin )r i αθθ=+222(cos sin )r i βθθ=+则 121122(cos sin )(cos sin )r r i i αβθθθθ=++1212121212(cos cos sin sin )(sin cos cos sin )r r i θθθθθθθθ=-++121212[cos()sin()]r r i θθθθ=+++规则是:模相乘,辐角相加 除法:112122[cos()sin()]r i r αθθθθβ=-+-规则是:模相除,辐角相减相比较而言,在极坐标表示下,复数的乘除运算比较容易8、 复数的指数表示欧拉公式:cos sin i e i θθθ=+ (cos sin )i r i re θαθθ=+=称为复数α的指数表示复数表示下,乘法,除法变得更容易1212()1212i i i r e r e r r e θθθθαβ+⋅=⋅= 1212()1122i i i re r er e r θθθθαβ-== 乘方,开方运算: i re θα=n n in r e θα=(2),0,1,21i k n re k n θπ+⋅==-小结:这一小结是对高中阶段所学复数知识的一个简短的总结回顾,没有难点。
高二数学选修11知识点1. 复数及其运算1.1 复数的定义在数学中,复数可以表示为a+bi的形式,其中a和b为实数,i 为虚数单位。
1.2 复数的运算复数的加减法:将实部和虚部分别相加减即可得到结果。
复数的乘法:使用分配律,将每一项相乘并整理后可得到结果。
复数的除法:为了除掉虚数,可以将分子和分母同时乘以共轭复数,然后进行乘法和整理,最后可得到结果。
2. 复数的表示形式2.1 广义辐角表示形式复数可以通过广义辐角来表示,即z = r(cosθ + isinθ),其中r为绝对值,θ为辐角。
2.2 三角形式表示复数也可以通过三角形式来表示,即z = r·exp(iθ),其中r为绝对值,θ为辐角。
3. 复数的应用3.1 复数在代数方程中的应用复数可以用来解决一些无实数解的代数方程,比如平方根为负数的情况。
3.2 复数在电路中的应用在电路分析中,复数可以用来表示电压和电流的相位关系,从而帮助进行分析和计算。
3.3 复数在信号处理中的应用复数在信号处理中有广泛的应用,特别是在频域上的分析和处理中,包括傅里叶变换等。
4. 多项式函数4.1 多项式的定义在代数学中,多项式是由系数和幂次构成的表达式,例如f(x)= anxn + an-1xn-1 + ... + a1x + a0。
4.2 多项式函数的性质多项式函数具有以下性质:- 多项式函数的导数是另一个多项式函数;- 多项式函数的次数是最高次幂的次数;- 多项式函数可以通过多项式除法进行因式分解等。
5. 三角函数的复数表示5.1 正弦函数的复数表示正弦函数可以通过欧拉公式表示为sin(x) = (e^(ix) - e^(-ix)) /(2i)。
5.2 余弦函数的复数表示余弦函数可以通过欧拉公式表示为cos(x) = (e^(ix) + e^(-ix)) / 2。
5.3 欧拉公式欧拉公式指出e^(ix) = cos(x) + isin(x),在复数运算和三角函数的复数表示中起到重要的作用。
复数的定义和运算规则详解复数是数学中的一个重要概念,它扩展了实数的概念,使得在数学运算中可以涉及到负数的平方根。
本文将详细介绍复数的定义和运算规则。
一、复数的定义复数是由实数和虚数构成的数,可以表示为a+bi的形式,其中a为实部,b为虚部,i为虚数单位,满足i²=-1。
实部和虚部都可以是实数。
二、运算规则1. 复数的加法复数的加法规则与实数的加法类似,将实部和虚部分别相加即可。
例如,(a+bi)+(c+di)=(a+c)+(b+d)i。
2. 复数的减法复数的减法也与实数的减法类似,将实部和虚部分别相减即可。
例如,(a+bi)-(c+di)=(a-c)+(b-d)i。
3. 复数的乘法复数的乘法按照分配律进行计算。
例如,(a+bi)(c+di)=(ac-bd)+(ad+bc)i。
4. 复数的除法复数的除法需要先进行有理化,即将除数的虚部乘以-1。
然后按照分配律和乘法逆元的概念进行计算。
例如,(a+bi)/(c+di)=(ac+bd)/(c²+d²)+((bc-ad)/(c²+d²))i。
5. 复数的共轭复数的共轭是指保持实部不变,虚部取相反数的操作。
例如,对于复数a+bi,它的共轭是a-bi,可以表示为a*。
6. 复数的模复数的模是指复数到原点的距离,可以用勾股定理计算。
对于复数a+bi,它的模表示为|a+bi|,等于√(a²+b²)。
7. 复数的乘方复数的乘方可以通过展开式进行计算。
例如,(a+bi)²=a²+2abi+b²i²,根据虚数单位的性质i²=-1,可以化简为(a²-b²)+(2ab)i。
三、复数的应用复数在数学和物理学等领域中有广泛的应用。
在电路分析中,复数可以用来表示交流电信号的振幅和相位;在量子力学中,复数用来描述波函数的性质;在信号处理中,复数可以用来表示频域的信号。