12.1复数的概念与简单运算
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复数【知识梳理】一、复数的根本概念1、虚数单位的性质i 叫做虚数单位,并规定:①i 可与实数进行四那么运算;②12-=i ;这样方程12-=x 就有解了,解为i x =或i x -=2、复数的概念〔1〕定义:形如bi a +(a ,b ∈R )的数叫做复数,其中i 叫做虚数单位,a 叫做,b 叫做。
全体复数所成的集合C 叫做复数集。
复数通常用字母z 表示,即bi a z +=(a ,b ∈R )对于复数的定义要注意以下几点:①bi a z +=(a ,b ∈R )被称为复数的代数形式,其中bi 表示b 与虚数单位i 相乘②复数的实部和虚部都是实数,否那么不是代数形式〔2〕分类:例题:当实数m 为何值时,复数i m m m m )3()65(-++-是实数?虚数?纯虚数?二、复数相等也就是说,两个复数相等,充要条件是他们的实部和虚局部别相等注意:只有两个复数全是实数,才可以比拟大小,否那么无法比拟大小例题:0)4()3(=-+-+i x y x 求y x ,的值三、共轭复数bi a +与di c +共轭),,,(,R d c b a d b c a ∈-==⇔bi a z +=的共轭复数记作bi a z -=_,且22_b a z z +=⋅ 四、复数的几何意义1、复平面的概念建立直角坐标系来表示复数的平面叫做复平面,x 轴叫做实轴,y 轴叫做虚轴。
显然,实轴上的点都表示实数;除了原点外,虚轴上的点都表示纯虚数。
2、复数的几何意义复数bi a z +=与复平面内的点),(b a Z 及平面向量),(b a OZ =→),(R b a ∈是一一对应关系〔复数的实质是有序实数对,有序实数对既可以表示一个点,也可以表示一个平面向量〕相等的向量表示同一个复数例题:〔1〕当实数m 为何值时,复平面内表示复数i m m m m z )145()158(22--++-=的点①位于第三象限;②位于直线x y =上〔2〕复平面内)6,2(=→AB ,→→AB CD //,求→CD 对应的复数3、复数的模:向量→OZ 的模叫做复数bi a z +=的模,记作z 或bi a +,表示点),(b a 到原点的距离,即=z 22b a bi a +=+,z z =假设bi a z +=1,di c z +=2,那么21z z -表示),(b a 到),(d c 的距离,即2221)()(d b c a z z -+-=- 例题:i z +=2,求i z +-1的值五、复数的运算〔1〕运算法那么:设z 1=a +b i ,z 2=c +d i ,a ,b ,c ,d ∈R①i d b c a di c bi a z z )()(21+++=+++=±②i ad bc bd ac di c bi a z z )()()()(21++-=+⋅+=⋅ ③2221)()()()())(()()(dc i ad bc bd ac di c di c di c bi a di c bi a z z +-++=-⋅+-+=++= 〔2〕OZ 1ZZ 2可以直观地反映出复数加减法的几何意义,即=+,=-.六、常用结论〔1〕i ,12-=i ,i i -=3,14=i求n i ,只需将n 除以4看余数是几就是i 的几次例题:=675i(2)i i 2)1(2=+,i i 2)1(2-=-(3)1)2321(3=±-i ,1)2321(3-=±i 【思考辨析】判断下面结论是否正确(请在括号中打“√〞或“×〞)(1)方程x 2+x +1=0没有解.( )(2)复数z =a +b i(a ,b ∈R )中,虚部为b i.( )(3)复数中有相等复数的概念,因此复数可以比拟大小.( )(4)原点是实轴与虚轴的交点.( )(5)复数的模实质上就是复平面内复数对应的点到原点的距离,也就是复数对应的向量的模.() 【考点自测】1.(2021·安徽)设i是虚数单位,那么复数(1-i)(1+2i)等于()A.3+3iB.-1+3iC.3+iD.-1+i2.(2021·课标全国Ⅰ)复数z满足(z-1)i=1+i,那么z等于()A.-2-iB.-2+iC.2-iD.2+i3.在复平面内,复数6+5i,-2+3i对应的点分别为A,B.假设C为线段AB的中点,那么点C对应的复数是()A.4+8iB.8+2iC.2+4iD.4+ia,b∈R a+i=2-b i,那么(a+b i)2等于()A.3-4iB.3+4iC.4-3iD.4+3i5.(1+2i)=4+3i,那么z=________.【题型分析】题型一复数的概念例1z=a-(a∈R)是纯虚数,那么a的值为()(2)a∈R,复数z1=2+a i,z2=1-2i,假设为纯虚数,那么复数的虚部为()A.1B.iC.(3)假设z1=(m2+m+1)+(m2+m-4)i(m∈R),z2=3-2i,那么“m=1〞是“z1=z2〞的()引申探究1.对本例(1)中的复数z,假设|z|=,求a的值.2.在本例(2)中,假设为实数,那么a=________.思维升华解决复数概念问题的方法及考前须知(1)复数的分类及对应点的位置都可以转化为复数的实部与虚部应该满足的条件问题,只需把复数化为代数形式,列出实部和虚部满足的方程(不等式)组即可.(2)解题时一定要先看复数是否为a+b i(a,b∈R)的形式,以确定实部和虚部.(1)假设复数z=(x2-1)+(x-1)i为纯虚数,那么实数x的值为()A.-1B.0C.1D.-1或1(2)(2021·浙江)i是虚数单位,a,b∈R,那么“a=b=1〞是“(a+b i)2=2i〞的()题型二复数的运算命题点1复数的乘法运算例2(1)(2021·湖北)i为虚数单位,i607的共轭复数为()A.iB.-iC.1D.-1(2)(2021·北京)复数i(2-i)等于()A.1+2iB.1-2iC.-1+2iD.-1-2i命题点2复数的除法运算例3(1)(2021·湖南)=1+i(i为虚数单位),那么复数z等于()A.1+iB.1-iC.-1+iD.-1-i(2)()6+=________.命题点3复数的运算与复数概念的综合问题例4(1)(2021·天津)i是虚数单位,假设复数(1-2i)(a+i)是纯虚数,那么实数a的值为________.(2)(2021·江苏)复数z=(5+2i)2(i为虚数单位),那么z的实部为________.命题点4复数的综合运算例5(1)(2021·安徽)设i是虚数单位,表示复数zz=1+i,那么+i·等于()(2)假设复数z满足(3-4i)z=|4+3i|,那么z的虚部为()A.-4B.-C.4D.思维升华复数代数形式运算问题的常见类型及解题策略(1)复数的乘法.复数的乘法类似于多项式的四那么运算,可将含有虚数单位i的看作一类同类项,不含i的看作另一类同类项,分别合并即可.(2)复数的除法.除法的关键是分子分母同乘以分母的共轭复数,解题中要注意把i的幂写成最简形式.(3)复数的运算与复数概念的综合题,先利用复数的运算法那么化简,一般化为a+b i(a,b∈R)的形式,再结合相关定义解答.(4)复数的运算与复数几何意义的综合题.先利用复数的运算法那么化简,一般化为a+b i(a,b∈R)的形式,再结合复数的几何意义解答.(5)复数的综合运算.分别运用复数的乘法、除法法那么进行运算,要注意运算顺序,要先算乘除,后算加减,有括号要先算括号里面的.(1)(2021·山东)假设复数z满足=i,其中i为虚数单位,那么z等于()A.1-iB.1+iC.-1-iD.-1+i(2)2021=________.(3)+2021=________.题型三复数的几何意义例6(1)(2021·重庆)实部为-2,虚部为1的复数所对应的点位于复平面的()(2)△ABC的三个顶点对应的复数分别为z1,z2,z3,假设复数z满足|z-z1|=|z-z2|=|z-z3|,那么z 对应的点为△ABC的()思维升华因为复平面内的点、向量及向量对应的复数是一一对应的,要求某个向量对应的复数时,只要找出所求向量的始点和终点,或者用向量相等直接给出结论即可.(1)如图,在复平面内,点A表示复数z,那么图中表示z的共轭复数的点是()A.AB.BC.CD.D(2)z是复数,z+2i、均为实数(i为虚数单位),且复数(z+a i)2在复平面内对应的点在第一象限,求实数a的取值范围.【思想与方法】解决复数问题的实数化思想典例x,y为共轭复数,且(x+y)2-3xy i=4-6i,求x,y.思维点拨(1)x,y为共轭复数,可用复数的根本形式表示出来;(2)利用复数相等,将复数问题转化为实数问题.温馨提醒(1)复数问题要把握一点,即复数问题实数化,这是解决复数问题最根本的思想方法. (2)此题求解的关键是先把x、y用复数的根本形式表示出来,再用待定系数法求解.这是常用的数学方法.(3)此题易错原因为想不到利用待定系数法,或不能将复数问题转化为实数方程求解.【方法与技巧】1.复数的代数形式的运算主要有加、减、乘、除及求低次方根.除法实际上是分母实数化的过程.z=a+b i(a,b∈R z=a+b i(a,b∈R),既要从整体的角度去认识它,把复数看成一个整体,又要从实部、虚部的角度分解成两局部去认识.3.在复数的几何意义中,加法和减法对应向量的三角形法那么,其方向是应注意的问题,平移往往和加法、减法相结合.【失误与防范】1.判定复数是实数,仅注重虚部等于0是不够的,还需考虑它的实部是否有意义.2.两个虚数不能比拟大小.a+b i(a,b∈R)中的实数b,即虚部是一个实数.【稳固练习】1.(2021·福建)假设(1+i)+(2-3i)=a+b i(a,b∈R,i是虚数单位),那么a,b的值分别等于()A.3,-2B.3,2C.3,-3D.-1,4z=+i,那么|z|等于()A.B.C.3.(2021·课标全国Ⅱ)假设a为实数,且(2+a i)(a-2i)=-4i,那么a等于()4.假设i为虚数单位,图中复平面内点Z表示复数z,那么表示复数的点是()A.EB.FC.GD.H5.(2021·江西)是z的共轭复数,假设z+=2,(z-)i=2(i为虚数单位),那么z等于()A.1+iB.-1-iC.-1+iD.1-i6.(2021·江苏)设复数z满足z2=3+4i(i是虚数单位),那么z的模为________.=a+b i(a,b为实数,i为虚数单位),那么a+b=________.8.复数(3+i)m-(2+i)对应的点在第三象限内,那么实数m的取值范围是________.9.计算:(1);(2);(3)+;(4).z1=+(10-a2)i,z2=+(2a-5)i,假设1+z2是实数,求实数a的值.【能力提升】z1,z2满足z1=m+(4-m2)i,z2=2cosθ+(λ+3sinθ)i(m,λ,θ∈R),并且z1=z2,那么λ的取值范围是()A.[-1,1]B.C.D.f(n)=n+n(n∈N*),那么集合{f(n)}中元素的个数为()z=x+y i,且|z-2|=,那么的最大值为________.a∈R,假设复数z=+在复平面内对应的点在直线x+y=0上,那么a的值为____________.15.假设1+i是关于x的实系数方程x2+bx+c=0的一个复数根,那么b=________,c=________. 【稳固练习参考答案】1A.2.B.3.B..5.D.6..7.3.8.m<.9.解(1)==-1-3i.(2)====+i.(3)+=+=+=-1.(4)====--i.10.解1+z2=+(a2-10)i++(2a-5)i=+[(a2-10)+(2a-5)]i=+(a2+2a-15)i.∵1+z2是实数,∴a2+2a-15=0,解得a=-5或a=3.又(a+5)(a-1)≠0,∴a≠-5且a≠1,故a=3.11.解析由复数相等的充要条件可得化简得4-4cos2θ=λ+3sinθ,由此可得λ=-4cos2θ-3sinθ+4=-4(1-sin2θ)-3sinθ+4=4sin2θ-3sinθ=42-,因为sinθ∈[-1,1],所以4sin2θ-3sinθ∈.答案C12.解析f(n)=n+n=i n+(-i)n,f(1)=0,f(2)=-2,f(3)=0,f(4)=2,f(5)=0,…∴集合中共有3个元素.答案 C13.解析∵|z-2|==,∴(x-2)2+y2max==.14.解析∵z=+=+i,∴依题意得+=0,∴a=0.15.解析∵实系数一元二次方程x2+bx+c=0的一个虚根为1+i,∴其共轭复数1-i也是方程的根.由根与系数的关系知,∴b=-2,c=3.。
复数的基本概念与运算例题和知识点总结一、复数的基本概念复数是指形如$a + bi$ 的数,其中$a$ 和$b$ 都是实数,$i$ 是虚数单位,满足$i^2 =-1$。
在复数$a + bi$ 中,$a$ 被称为实部,记作$Re(z)$;$b$ 被称为虚部,记作$Im(z)$。
当$b = 0$ 时,复数$a + bi$ 就变成了实数$a$;当$a =0$ 且$b \neq 0$ 时,复数$a + bi$ 就被称为纯虚数。
复数的模长定义为:对于复数$z = a + bi$,其模长为$|z| =\sqrt{a^2 + b^2}$。
复数的辐角定义为:以$x$ 轴正半轴为始边,向量$\overrightarrow{OZ}$(其中$O$ 为原点,$Z$ 为复数$z = a +bi$ 对应的点)为终边的角$\theta$ 叫做复数$z$ 的辐角。
二、复数的运算(一)复数的加法设$z_1 = a + bi$,$z_2 = c + di$,则它们的和为:$z_1 +z_2 =(a + c) +(b + d)i$ 。
例如:$z_1 = 2 + 3i$,$z_2 = 1 2i$,则$z_1 + z_2 =(2 +1) +(3 2)i = 3 + i$ 。
复数加法满足交换律和结合律,即$z_1 + z_2 = z_2 + z_1$,$(z_1 + z_2) + z_3 = z_1 +(z_2 + z_3)$。
(二)复数的减法设$z_1 = a + bi$,$z_2 = c + di$,则它们的差为:$z_1 z_2 =(a c) +(b d)i$ 。
例如:$z_1 = 5 + 4i$,$z_2 = 2 i$,则$z_1 z_2 =(5 2) +(4 + 1)i = 3 + 5i$ 。
(三)复数的乘法设$z_1 = a + bi$,$z_2 = c + di$,则它们的乘积为:\\begin{align}z_1z_2&=(a + bi)(c + di)\\&=ac + adi + bci + bdi^2\\&=(ac bd) +(ad + bc)i\end{align}\例如:$z_1 = 3 + 2i$,$z_2 = 1 + 4i$,则\\begin{align}z_1z_2&=(3 + 2i)(1 + 4i)\\&=3 + 12i + 2i + 8i^2\\&=3 + 14i 8\\&=-5 + 14i\end{align}\(四)复数的除法设$z_1 = a + bi$,$z_2 = c + di$($c + di \neq 0$),则它们的商为:\\begin{align}\frac{z_1}{z_2}&=\frac{a + bi}{c + di}\\&=\frac{(a + bi)(c di)}{(c + di)(c di)}\\&=\frac{ac + bd +(bc ad)i}{c^2 + d^2}\\&=\frac{ac + bd}{c^2 + d^2} +\frac{bc ad}{c^2 + d^2}i\end{align}\例如:$z_1 = 6 + 8i$,$z_2 = 2 + 2i$,则\\begin{align}\frac{z_1}{z_2}&=\frac{6 + 8i}{2 + 2i}\\&=\frac{(6 + 8i)(2 2i)}{(2 + 2i)(2 2i)}\\&=\frac{12 12i + 16i 16i^2}{4 + 4}\\&=\frac{28 + 4i}{8}\\&=\frac{7}{2} +\frac{1}{2}i\end{align}\三、复数运算的例题例 1:计算$(2 + 3i) +(4 5i)$解:原式$=(2 + 4) +(3 5)i = 6 2i$例 2:计算$(3 2i) (1 + 4i)$解:原式$=(3 1) +(-2 4)i = 2 6i$例 3:计算$(1 + 2i)(3 4i)$解:\\begin{align}&(1 + 2i)(3 4i)\\=&3 4i + 6i 8i^2\\=&3 + 2i + 8\\=&11 + 2i\end{align}\例 4:计算$\frac{2 + 3i}{1 i}$解:\\begin{align}&\frac{2 + 3i}{1 i}\\=&\frac{(2 + 3i)(1 + i)}{(1 i)(1 + i)}\\=&\frac{2 + 2i + 3i + 3i^2}{1 i^2}\\=&\frac{-1 + 5i}{2}\\=&\frac{1}{2} +\frac{5}{2}i\end{align}\四、复数在几何中的应用复数可以用平面直角坐标系中的点来表示,实部对应$x$ 轴坐标,虚部对应$y$ 轴坐标。
高中数学十二年级教案:学习复数的运算与应用学习复数的运算与应用导语:在高中数学课程中,复数是一个重要的概念。
掌握了复数的运算规则和应用方法,能够更好地理解和解决实际问题。
本教案将介绍高中十二年级学生如何学习复数的运算与应用。
一、复数的基本概念1.1 复数的定义复数是由一个实部和一个虚部组成的有序对,并且满足加法和乘法运算规则。
1.2 复数的表示形式复数可以用代数形式表示为a+bi,其中a是实部,b是虚部,i是虚单位。
二、复数运算2.1 加法和减法运算对于两个复数z1=a+bi和z2=c+di,它们的加法和减法运算规则分别为:z1+z2=(a+c)+(b+d)i,z1-z2=(a-c)+(b-d)i。
2.2 乘法运算对于两个复数z1=a+bi和z2=c+di,它们的乘法运算规则为:z1*z2=(ac-bd)+(ad+bc)i。
三、共轭复数3.1 共轭复数的定义对于一个复数z=a+bi,它的共轭复数表示为z*=a-bi。
共轭复数具有相同的实部和虚部差一个正负号。
3.2 共轭复数的性质共轭复数的平方等于原复数的模的平方,即|z|^2=z*z*。
四、复数的除法运算4.1 复数的除法运算规则对于两个非零复数z1=a+bi和z2=c+di,它们的除法运算规则为:(z1/z2)=(ac+bd)/(c^2+d^2)+((bc-ad)/(c^2+d^2))i。
4.2 复数倒数的表示形式给定一个非零复数z=a+bi,它的倒数可以表示为:1/z=(a/(a^2+b^2))+((-b)/(a^2+b^2))i。
五、复数在几何中的应用5.1 平面直角坐标系与复平面坐标系的关系复平面可以看作是二维平面上每一点都有唯一对应于一个复数。
实部和虚部分别代表了水平和垂直方向上所占比例。
5.2 复数与向量的关系将一个复数看作是从原点出发到达某一点所经过的有向线段,则该有向线段可以被看作是由实部决定长度和虚部决定方向。
六、解析几何中对称性问题与复数的应用6.1 平面几何中的对称性问题在平面几何中,通过对称性问题不仅可以更好地理解,还能应用到解决实际问题中。
教案标题初中数学知识点复数的基本概念与运算初中数学知识点:复数的基本概念与运算复数是数学中的一个重要概念,在初中数学中也有一定的涉及。
本文将介绍初中数学中关于复数的基本概念与运算,并举例说明其应用。
一、复数的基本概念复数是由实数与虚数构成的,可表示为 a+bi 的形式,其中 a 是实部,b 是虚部,i 是虚数单位。
实部可为实数,而虚部为实数与虚数的乘积。
例如,2+3i 与 -5i 就是两个复数的例子。
二、复数的表示方法复数可以通过复平面进行表示。
复平面是由实轴与虚轴组成的两条垂直直线构成,实轴上的点表示实数,虚轴上的点表示虚数。
当 a+bi表示的复数在复平面上时,a 对应实轴上的点的横坐标,b 对应虚轴上的点的纵坐标。
三、复数的运算1. 复数的加法与减法复数相加时,实部与实部相加,虚部与虚部相加。
复数相减时,实部与实部相减,虚部与虚部相减。
2. 复数的乘法复数相乘时,根据分配律展开计算。
实部相乘后加上虚部相乘后的数得到新的实部,而虚部相乘后再加上实部相乘后的数得到新的虚部。
3. 复数的除法复数的除法需要用到共轭复数。
共轭复数是在复数的虚部前面加上负号,例如,a+bi 的共轭复数为 a-bi。
复数相除时,将分子与分母都乘以分母的共轭复数,然后根据乘法的规则进行计算。
四、复数的应用举例复数在实际问题中有许多应用。
以下是一些常见的应用举例:1. 方程的解一些方程的解是复数。
例如,x²+1=0 这个方程没有实数解,但可以用复数解 x=i 和 x=-i 表示。
2. 振动学在振动学中,复数可以用来描述振动的幅度和相位。
例如,Acos(ωt+φ) 中的 A 和φ 分别表示振幅和相位,其中 A 是实部,φ 是虚部。
3. 复旋转复数的乘法可以实现平面上的旋转。
通过复数的乘法,可以将一个点绕原点旋转一定角度。
这在图形学中有广泛的应用。
五、总结复数作为数学中的一个重要概念,具有广泛的应用。
掌握了复数的基本概念与运算方法,能够解决一些现实世界中的问题,也为理解更高阶的数学概念打下了基础。