复 数 的 运 算 法 则
2024-2025学年高一数学必修第二册(北师版)教学课件第五章-§2复数的四则运算
高中数学
必修第二册
北师大版
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一、复数的加法与减法
1.复数的加法与减法
两个复数的和仍是一个复数,两个复数的和的实部是它们的实部的和,两个复数的和的虚部是它们
的虚部的和.也就是:( + i) + ( + i)=( + ) + ( + )i.
名师点析
(1)复数的加法中规定:实部与实部相加,虚部与虚部相加.很明显,两个复数的和仍然是一个确定的
根据平面向量的坐标运算,得1 +2 =( + , + ).
这说明两个向量1 ,2 的和就是与复数( + )+( + )i对应的向量.
因此,复数的加法可以按照向量的加法来进行,这是复数加法的几何意义.
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二、复数的乘法与除法
1.复数的乘法
( + i)( + i)=( − ) + ( + )i.
解:(方法1)原式=(1-2+3-4+…+2 017-2 018)+(-2+3-4+5+…-2 018+2 019)i=-1 009+1 009i.
(方法2)(1-2i)-(2-3i)=-1+i,(3-4i)-(4-5i)=-1+i,…,(2 017-2 018i)-(2 018-2 019i)=-1+i.
解析:=(1+i)(1+2i)=1+2i+i+2i2=1+2i+i-2=-1+3i,∴ ||=
.
−1
2
+ 32 = 10.
复数的三角形式和运算
与代数形式转换方法
三角形式转换为代数形式
根据三角形式的定义,将$r(costheta + isintheta)$展开得到$rcostheta + irsintheta$。
将实部和虚部分别对应到代数形式的$a$和$b$,即得到代数形式$a + bi$。
03 复数运算规则
加减法运算规则
同类项合并
在复数的加减运算中,实部与实部相加、虚部与行化简,得到最简复数表达式。
乘法运算规则
分配律
复数乘法遵循分配律,即先将一个复数与另一个复数的实部和虚部分别相乘,再将所得的积相加。
乘法公式
根据复数乘法公式,可将两个复数的乘积表示为实部和虚部的形式。
除法运算规则
共轭复数
01
在复数除法中,为了消去分母中的虚部,需要引入共轭复数的
表示其振幅和相位。
阻抗和导纳
在正弦交流电路中,阻抗和导纳是 描述电路元件对交流电信号响应的 重要参数,它们可以用复数表示。
复数运算
通过复数的加、减、乘、除等运算, 可以方便地分析正弦交流电路中的 电压、电流和功率等问题。
阻抗匹配问题
阻抗匹配概念
阻抗匹配是指使负载阻抗与源阻抗共轭相等,以实现最大功率传 输或最小反射功率的电路设计方法。
在复数 $z = a + bi$ 中,$a$ 称为复数的实部,$b$ 称为复数的虚部。
复数相等
两个复数相等当且仅当它们的实部和虚部分别相等。
复平面表示法
复平面
以实轴和虚轴为坐标轴的平面称为复 平面,其中实轴上的点表示实数,虚 轴上的点表示纯虚数。
复数的几何意义
复数 $z = a + bi$ 在复平面上对应的 点为 $(a, b)$,该点到原点的距离表 示复数的模长,与正实轴的夹角表示 复数的辐角。
复数的定义与四则运算法则
复数的定义与四则运算法则复数是数学中的一种特殊数形式,由实部和虚部组成。
实部通常用实数表示,而虚部通常以虚数单位 i 表示。
复数的一般表示形式为 a + bi,其中 a 表示实部,b 表示虚部。
一、复数的定义复数的定义是通过引入虚数单位 i 而获得的。
虚数单位 i 的定义是i^2 = -1。
根据这个定义,我们可以得出两个重要的结论:i 的平方等于-1,而 -1 的平方根是 i。
二、虚数与实数虚数是指虚部不为零的复数。
当虚部 b 不为零时,复数 a + bi 称为虚数。
实部为零,即虚部 b 不为零时,复数 a + bi 称为纯虚数。
与实数不同的是,虚数和纯虚数在实轴上没有对应的点。
三、四则运算法则1. 加法法则:复数的加法满足交换律和结合律。
对于两个复数 a + bi 和 c + di,它们的和为 (a + c) + (b + d)i。
2. 减法法则:复数的减法也满足交换律和结合律。
对于两个复数 a + bi 和 c + di,它们的差为 (a - c) + (b - d)i。
3. 乘法法则:复数的乘法满足交换律、结合律和分配律。
对于两个复数 a + bi 和 c + di,它们的乘积为 (ac - bd) + (ad + bc)i。
4. 除法法则:复数的除法也满足交换律、结合律和分配律。
对于两个复数 a + bi 和 c + di(其中 c + di 不等于 0),它们的商为 [(ac + bd)/(c^2 + d^2)] + [(bc - ad)/(c^2 + d^2)]i。
四、共轭复数对于复数 a + bi,其中 a 表示实部,b 表示虚部。
那么复数 a - bi 称为其共轭复数。
共轭复数的一个重要性质是,两个复数的乘积的虚部为零。
五、复数的绝对值复数 a + bi 的绝对值等于它的模长,记作 |a + bi|,定义为 |a + bi| = √(a^2 + b^2)。
复数的模长是一个非负实数。
人教版高中数学A版高中数学必修二《复数的四则运算》复数(复数的加、减运算及其几何意义)
探究三 复数加、减法运算与模的综合应用 [例 3] 设 z1,z2∈C,已知|z1|=|z2|=1,|z1+z2|= 2,求|z1-z2|. [分析] 法一:设出 z1,z2 的代数形式,进行求解. 法二:利用复数加、减运算的几何意义求解.
[解析] 法一:设 z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R) 由题意知 a2+b2=1,c2+d2=1, (a+c)2+(b+d)2=2, ∴2ac+2bd=0. ∴|z1-z2|2=(a-c)2+(b-d)2 =a2+c2+b2+d2-2ac-2bd=2, ∴|z1-z2|= 2.
[素养提升] 可依据复数的几何意义,找出相应 A,B,C 三点的坐标,然后推测 D 点的大致位置,再依据平行四边形的性质,并结合向量知识确定点 D 的坐标.
A.3
B.2
C.1
D.-1
解析:z1+z2=2+i+3+ai=(2+3)+(1+a)i=5+(1+a)i.∵z1+z2 所对应的点在实轴 上,∴1+a=0,∴a=-1.
答案:D
3.设向量O→P、P→Q、O→Q对应的复数分别为 z1、z2、z3,那么( )
A.z1+z2+z3=0
B.z1-z2-z3=0
知识梳理 (1)复数的加、减法法则:设 z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R)是任意
两个复数,那么 (a+bi)+(c+di)= (a+c)+(b+d)i ; (a+bi)-(c+di)= (a-c)+(b-d)i .
(2)复数加法满足的运算律:对任意 z1,z2,z3∈C,有 z1+z2= z2+z1 , (z1+z2)+z3= z1+(z2+z3) .
因对复数加、减法的几何意义理解不到位致误 ►直观想象、逻辑推理、数学运算 复数 z 与复平面内的向量O→Z是一一对应的关系,复数的加法可以按照向量的加法来 进行,即复数的加法符合向量加法的三角形法则、平行四边形法则. 类比实数减法的意义,复数的减法也是加法的逆运算:减去一个复数等于加上这个 复数的相反数. 若用 d 表示平面内点 Z1 和 Z2 之间的距离,则 d=|Z→1Z2|=|z1-z2|,其中 z1,z2 是复平 面内的两点 Z1,Z2 对应的复数.这就是复平面内两点间的距离公式.
复数的乘除法
ac bd bc ad (a+bi) c+di = 2 2 i 2 2 c d c d
这种方法叫做公式法
复数相除的另一种解法.
②利用分母实数化:
a bi (a bi)(c di) [ac bi (di)] (bc ad )i c di (c di)(c di) c2 d 2
三、复数的除法运算规则:
①设复数a+bi (a,b∈R),除以c+di(c,d∈R),其商 为x+yi (x,y∈R), 即(a+bi)÷(c+di)=x+yi ∵(x+yi)(c+di)=(cx-dy)+(dx+cy)i. ∴(cx-dy)+(dx+cy)i=a+bi. 由复数相等定义可知解这个方程组,得于是有
(ac bd ) (bc ad )i ac bd bc ad 2 2 i 2 2 2 2 c d c d c d
这种方法叫做分母实数化法 给分子分母同乘以分母的共轭复数
例2计算
(1 2iBiblioteka (3 4i)1 2i 解: (1 2i ) (3 4i) 3 4i
(1 2i)(3 4i) 3 8 6i 4i 5 10i 1 2 i 2 2 (3 4i)(3 4i) 3 4 25 5 5
除法:先把两个复数相除写成分数形式,然后把分子 与分母都乘以分母的共轭复数,使分母“实数化”,最 后再化简,这种方法叫做分母实数化法 。
5.求1 i i i .... i
2 3
2008
______
注意: i 4n 1, i 4n1 i, i 4n2 1, i 4n3 i
复数的四则运算
复数乘法运算法则的应用 复数的乘法可以按照多项式的乘法计算,只是在结果中要将 i2 换成 -1,并将实部、虚部分别合并.多项式展开中的一些重要公式仍 适用于复数,如(a+bi)2=a2+2abi+b2i2=a2-b2+2abi,(a+bi)3= a3+3a2bi+3ab2i2+b3i3=a3-3ab2+(3a2b-b3)i.
复数的乘法运算
(1)(1-i)-12+ 23i(1+i)=(
)
A.1+ 3i
B.-1+ 3i
C. 3+i
D.- 3+i
(2)已知 a,b∈R,i 是虚数单位,若 a-i 与 2+bi 互为共轭复数,
则(a+bi)2=( )
A.5-4i
B.5+4i
C.3-4i
D.3+4i
(3)把复数 z 的共轭复数记作-z ,已知(1+2i) -z =4+3i,求 z.
判断(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)两个虚数的和或差可能是实数.(√ ) (2)若复数 z1,z2 满足 z1-z2>0,则 z1>z2.( × ) (3)在进行复数的加法时,实部与实部相加得实部,虚部与虚部相加 得虚部.(√ ) (4)复数的加法不可以推广到多个复数相加的z2+z3)可能不成 立.(× )
复数的除法运算
计算:
(1)(1+2i)22++i3(1-i);
(1-4i)(1+i)+2+4i
A.第一象限
B.第二象限
C.第三象限
D.第四象限
解析:选 A.复数(1+2i)+(3-4i)-(-5-3i)=(1+3+5)+(2-4+ 3)i=9+i,其对应的点为(9,1),在第一象限.
复数加、减法的几何意义
已知平行四边形 OABC 的三个顶点 O,A,C 对应的复数分别为 0,3+2i,-2+4i. (1)求A→O表示的复数; (2)求C→A表示的复数.
复数四则运算
若 z1, z2 是共轭复数,那么
(1)在复平面内,它们所对应的点有怎样的位置关系?
(2) z1 • z2 是一个怎样的数?
关于共轭复数的运算性质
z1 , z2 ∈C , 则
z z z z
得 a 1,b 3
z 1 3i
综上: Z=4,1+ 3i ,1– 3i .
例3 将下列复数表示为 x iy 的形式.
(1)
1 1
i i
7
;
(2) i 1 i . 1i i
解 (1) 1 i (1 i)2 (1 i)2 i, 1 i (1 i)(1 i) 2
(b
4b a2 b2
)i
z 4R
z
b(1
a2
4
b2
)
0
b 0或a2 b2 4 ①
| z 2 | 2得| a bi 2 | 2
(a 2)2 b2 2 ②
将 b=0代入②得 a=4 或 a=0 ∴ Z=4 或 Z=0 (舍)
将 a2 b2 4 代入② (a 2) Nhomakorabea 4 a2 4, 得 a 1
22
22
1
小结: 2 , ( )2 ,
3 1, ( )3 1.
例4:已知z (4 3i)(1 7i) ,求 z 2 i
解:z (4 3i)(1 7i) 2 i
| 4 3i || 1 7i | | 2 i|
5 8 10 6 .
3
3
例5 计算 (1 3i)3 (1 i)6
设 OZ1 及 OZ2 分别与复数 a bi 及复数 c di对应,则 OZ1, (a,b)
复数的运算。
m
n
mn n n z1 z2
(z1 z2 )
例1. ABCD是复平面内的平行四边 形, A、B、C三点对应的复数分别是 1+3i, −i, 2+i, 求点D对应的复数.
3. 复数z满足 z 1 i z 2i , 那么 z在复平面内对应的点所 表示的图形是 什么? 此时 z i 的最小值是多少 ?
6+2i
虚部为2,且z1 z2 是实数,求复数z2 .
5 例3 已知z 是实数,且z 3的实部与虚部互 z 为相反数的虚数z是否存在,若存在,求出虚数z, 若不存在,说明理由.
-1-2i
-2-i
课堂练习
1 1 已知z是虚数,且z 是实数, z z 1 求证 纯虚数. z 1
a -i 2 已知z (a 0, a R), 复数ω z(z i) 1- i 3 的虚部减虚部减去它的得的差是 , 求复数ω. 2 3 + 3i 2
回顾总结
1.复数的四则运算; 2.复数运算的乘方形式; 3.共轭复数的相关运算性质; 4.复数运算中的常用结论。
复数的四则运算
1.复数加减法的运算法则:
复数 z1=a+bi, z2=c+di,(a,b,c,d是实数)
z1+z2=(a+c)+(b+d)i;
z1-z2=(a-c)+(b-d)i.
即:两个复数相加(减)就是实部与实部,虚部与虚部 分别相加(减).
ห้องสมุดไป่ตู้
复数的四则运算
2.复数乘法的运算法则:
( a + bi )( c + di ) = ( ac – bd ) + ( bc + ad )i. 注:复数的乘法满足交换律、结合律以及乘法 对加法的分配律
人教课标版高中数学选修1-2:《复数代数形式的四则运算》教案-新版
3.2 复数代数形式的四则运算一、教学目标 1.核心素养通过学习复数代数形式的四则运算,初步形成基本的数学抽象和数学运算能力. 2.学习目标(1)掌握复数代数形式的加法、减法运算法则,能进行复数代数形式加法、减法运算,理解并掌握复数加法与减法的几何意义.(2)理解并掌握复数的代数形式的乘法与除法运算法则,熟练进行复数的乘法和除法的运算.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.(3)培养学生参透转化、数形结合的数学思想方法,提高学生分析问题、解决问题以及运算的能力. 3.学习重点复数代数形式四则运算法则. 4.学习难点复数加减法运算的几何意义,对复数除法法则的运用. 二.教学设计 (一)课前设计 1.预习任务任务1 预习教材P 56---P 60,完成P 58和P 60相应练习题 任务2 掌握复数加、减、乘、除四则运算法则 任务3 利用复平面理解复数加减法的几何意义 2.预习自测1.设z 1=2+bi ,z 2=a +i ,当z 1+z 2=0时,复数a +bi 为( ) A.1+i B.2+i C.3 D.-2-i 答案:D解析:∵z 1+z 2=(2+bi )+(a +i )=(2+a )+(b +1)i =0, ∴⎩⎨⎧ 2+a =0b +1=0,∴⎩⎨⎧a =-2b =-1,∴a +bi =-2-i .2.已知z 1=2+i ,z 2=1-2i ,则复数z =z 2-z 1对应的点位于( ) A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限 答案:C解析:z =z 2-z 1=(1-2i )-(2+i )=-1-3i .故z 对应的点为(-1,-3),在第三象限. 3.若复数z 满足z +(3-4i )=1,则z 的虚部是( ) A.-2 B.4 C.3 D.-4 答案:B解析:z =1-(3-4i )=-2+4i ,所以z 的虚部是4. (二)课堂设计 1.知识回顾1. 复数通常用小写字母z 表示,即z =a +b i(a,b ∈R ),这一表示形式叫做复数的代数形式,其中a 叫做复数z 的实部,b 叫做复数z 的虚部.2. 两个复数相等,即实部和虚部分别相等即a +b i =c +di ⇔a =c 且b =d (a ,b ,c ,d ∈R )3. 复数z =a +bi (a,b ∈R )的模为22z a b =+2.问题探究问题探究一:复数的加减法●活动一 怎样计算复数的加法与减法?设12i,i(,,,)z a b z c d a b c d R =+=+∈,是任意两个复数,那么(1)复数1z 与2z 的和的定义:12(i)(i)()()i z z a b c d a c b d +=+++=+++ (2)复数1z 与2z 的差的定义:12(i)(i)()()i z z a b c d a c b d -=+-+=-+-. ●活动二 从复数的加法和减法法则我们可以得到一个怎样的结论?事实上,两个复数相加(减)就是把实部与实部、虚部与虚部分别相加(减). ●活动三 复数的和与差还是一个复数吗? 显然,复数的和与差仍然是一个唯一确定的复数.●活动四 我们以前学过的运算律还能在复数中使用吗? 对任意123,,z z z C ∈.(1)交换律:1221z z z z +=+;(2)结合律:123123()()z z z z z z ++=++.●活动五 复数代数形式的加减运算的几何意义是什么?(1)复平面内的点(,)Z a b OZ ←−−−→uu u r 一一对应平面向量(2)复数i z a b OZ =+←−−−→uu u r一一对应平面向量 (3)复数的加减法的几何意义复数的加、减法的几何意义,即为向量的合成与分解:平行四边形法则,可简化成三角形法则,如图,OZ uu u r 表示复数12z z +所对应的向量,12Z Z uuuu r 表示复数12z z -所对应的向量,即OZuu u r表示复数()()i a c b d +++所对应的向量,12Z Z uuuu r表示复数()()i a c b d -+-所对应的向量注: 两个复数的差12z z -表示与连接两个终点12,z z 且指向被减数的向量对应. 问题探究二:复数的乘除法●活动一 复数的乘法怎么算?复数的乘法是否有似曾相识的感觉?设1z =a +b i ,2z =c +d i (a,b,c,d ∈R )是任意两个复数,则1z ·2z =(a +b i )(c +d i )=_________________.从上面可以看出,两个复数相乘,类似两个多项式相乘,在所得的结果中把实部与虚部分别合并.两个复数的积仍然是一个复数. ●活动二 复数的乘法是否也满足运算律呢? 对任意123,,z z z C ∈. (1)交换律:2121z z z z ⋅=⋅(2)结合律:123123()()z z z z z z ⋅⋅=⋅⋅ (3)分配律:1231213()z z z z z z z ⋅+=⋅+⋅1z●活动三 复数的除法又该如何计算呢?设1z =a +b i , 2z =c +d i (a,b,c,d ∈R ,且c +d i≠0),122222i i(i 0)i z a b ac bd bc ad c d z c d c d c d+++==++≠+++ 几个运算性质:①i 的幂的周期性:i 4n =1,i 4n +1=i ,i 4n +2=-1,i 4n +3=-i(n ∈N ). ②(1±i)2=±2i ,1i i 1i +=-,1i i 1i -=-+,1i i=-. ③设13i 22ω=-+,则ω2=ω,ω3=1,1+ω+ω2=0.●活动四 什么叫做共轭复数?一般地,当两个复数的实部相等,虚部互为相反数时,这两个复数叫做互为共轭复数. 通常记复数i(,)z a b a b R =+∈的共轭复数为i(,)z a b a b R =-∈.共轭复数有如下性质:①z R z z ∈⇔=;②22z z z z ⋅==;③2z z a +=,2i z z b -=;④1212z z z z +=+,1212z z z z -=-;⑤1212z z z z ⋅=⋅,1122z zz z ⎛⎫= ⎪⎝⎭(z 2≠0).例 1 计算下列各题: (1)3(2-3i)(2i)12+-++; (2)i 1i 1()()i 2332----+;(3)(5-6i)+(-2-2i)-(3+3i).(4)已知复数z 满足z +1+2i =10-3i ,求z . 【知识点:复数的四则运算】详解:33=(22)(3)i 11i 22-+-++=-(1)原式 111111=()(1)i i 322366-++--+=+(2)原式.(3)原式=(5-2-3)+[-6+(-2)-3]i =-11i. (4)z +1+2i =10-3i ,∴z =(10-3i)-(2i +1)=9-5i.点拔:复数的加减法运算就是把复数的实部与实部,虚部与虚部分别相加减.例2 设及分别与复数z 1=5+3i 及复数z 2=4+i 对应,试计算z 1+z 2,并在复平面内作出复数z 1+z 2所对应的向量.【知识点:复数的四则运算,复数加减法的几何意义】 【思路探究】利用加法法则求z 1+z 2详解:∵z 1=5+3i ,z 2=4+i ,∴z 1+z 2=(5+3i)+(4+i)=9+4i ∵15,3OZ =uuu r (),24,1OZ =uuu r (),由复数的几何意义可知,12OZ OZ +uuu r uuu r 与复数z 1+z 2对应, ∴12OZ OZ +uuu r uuu r =(5,3)+(4,1)=(9,4).作出向量12OZ OZ OZ +=uuu r uuu r uu u r如图所示.点拔:1.根据复数加减运算的几何意义可以把复数的加减运算转化为向量的坐标运算.2.利用向量进行复数的加减运算时,同样满足平行四边形法则和三角形法则.3.复数加减运算的几何意义为应用数形结合思想解决复数问题提供了可能.变式:在题设不变的情况下,计算z 1-z 2,并在复平面内作出复数z 1-z 2所对应的向量. 解:z 1-z 2=(5+3i)-(4+i)=(5-4)+(3-1)i =1+2i.复数z 1-z 2所对应的向量为21Z Z uuuu r.例3 (1)设z 1,z 2∈C ,已知|z 1|=|z 2|=1,|z 1+z 2|=2,求|z 1-z 2|. (2)已知|z +1-i|=1,求|z -3+4i|的最大值和最小值.【知识点:复数的模,复数的模的几何意义,复数加减法的几何意义;数学思想:数形结合】(1)设z 1=a +b i ,z 2=c +d i(a ,b ,c ,d ∈R ).由题意,知a 2+b 2=1,c 2+d 2=1.(a +c )2+(b +d )2=2,∴2ac +2bd =0. ∴|z 1-z 2|2=(a -c )2+(b -d )2=a 2+c 2+b 2+d 2-2ac -2bd =2.∴|z1-z2|=2.(2)【思路探究】利用复数加减法的几何意义,以及数形结合的思想解题.解法一:设w=z-3+4i,∴z=w+3-4i,∴z+1-i=w+4-5i.又|z+1-i|=1,∴|w+4-5i|=1.可知w对应的点的轨迹是以(-4,5)为圆心,1为半径的圆.如图(1)所示,∴|w|max=41+1,|w|min=41-1.(1)(2)解法二:由条件知复数z对应的点的轨迹是以(-1,1)为圆心,1为半径的圆,而|z-3+4i|=|z-(3-4i)|表示复数z对应的点到点(3,-4)的距离,在圆上与(3,-4)距离最大的点为A,距离最小的点为B,如图(2)所示,所以|z-3+4i|max=41+1,|z-3+4i|min=41-1.点拔:|z1-z2|表示复平面内z1,z2对应的两点间的距离.利用此性质,可把复数模的问题转化为复平面内两点间的距离问题,从而进行数形结合,把复数问题转化为几何图形问题求解.例4 (1)计算61i23i 1i32i ++⎛⎫+⎪--⎝⎭.(2)计算:2013 23i21i123i⎛⎫-++ ⎪⎪-+⎝⎭;(3)若复数1i1iz+=-,求1+z+z2+…+z2 013的值.【知识点:复数的四则运算】(1)分析:先计算1i1i+-再乘方,且将23i32i+-的分母实数化后再合并.详解:626(1i)23i32i62i3i6 =i1i 255⎡⎤+++++-+=+=-+⎢⎥⎣⎦()()原式又解:626(1i)23i i23i i =i1i 232i i23i⎡⎤++++=+=-+⎢⎥-+⎣⎦()()原式().(2)【思路探究】将式子进行适当的化简、变形,使之出现i n 的形式,然后再根据i n 的值的特点计算求解.详解:10062i(123i)22(2)=1i 1i 123i ⎡⎤⎛⎫⎛⎫+⎢⎥+⋅ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪--+⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦原式 100622(1i)=i 2i 2+⎛⎫+⋅⎪-⎝⎭10062(1i)=i i 2++⋅222=i 22--+(3)201422013111z z z zz-++++=-L , 而21i (1i)2i =i 1i (1i)(1i)2z ++===--+,所以201422201311i 11i 11iz z z zz --++++===+--L 点拔:1.要熟记i n 的取值的周期性,要注意根据式子的特点创造条件使之与i n 联系起来以便计算求值.2.如果涉及数列求和问题,应先利用数列方法求和后再求解.例5 已知z ∈C ,z 为z 的共轭复数,若3i 13i z z z ⋅-⋅=+,求z .【知识点:复数的四则运算,共轭复数】详解:设z =a +b i(a ,b ∈R ),则z =a -b i(a ,b ∈R ),由题意得(a +b i)(a -b i)-3i(a -b i)=1+3i ,即a 2+b 2-3b -3a i =1+3i ,则有⎩⎨⎧ a 2+b 2-3b =1-3a =3,解得⎩⎨⎧ a =-1b =0或⎩⎨⎧a =-1b =3,所以z =-1或z =-1+3i.点拔:1.22z z z z ⋅==是共轭复数的常用性质.2.实数的共轭复数是它本身,即z ∈R ⇔ z =z ,利用此性质可以证明一个复数是实数.3.若z ≠0且z +z =0,则z 为纯虚数,利用此性质可证明一个复数是纯虚数. 3.课堂总结 【知识梳理】1.两个复数相加(减)就是把实部与实部、虚部与虚部分别相加(减),即(a +b i)±(c +d i)=(a ±c )+(b ±d )i.2.复数加减法的几何意义3.复数代数形式的乘法类似于多项式乘以多项式,满足交换律、结合律以及乘法对加法的分配律.4.复数代数形式的除法运算时,通常先将除法写成分式的形式,再把分子、分母都乘以分母的共轭复数,化简后可得,类似于以前学习的分母有理化. 【重难点突破】(1)复数的加减法,可模仿多项式的加减法法则计算,实质上是合并同类项,不必死记公式.(2)复数加法的几何意义:如果复数12z z ,分别对应于向量12OP OP uuu r uuu r、,那么,以12OP OP 、为两边作平行四边形,对角线OS 表示的向量OS uu r就是12z z +的和所对应的向量.复数减法的几何意义:两个复数的差12z z -与连接这两个向量终点并指向被减数的向量对应. (3)复数的乘法,也可按照多项式的乘法法法则计算,实质上也是合并同类项,同样不必死记公式.(4)两个复数相除较简便的方法是把它们的商写成分式的形式,然后把分子与分母都乘以分母的共轭复数,再把结果化简 .(5)复数除法的核心是分母实数化,类似分母有理化. 4.随堂检测 1.21i=+( ) A.22 B.2 C.2 D.1 答案:C解析:【知识点:复数的四则运算,复数的模】 原式211i==+ 2.复数i(2-i)等于( ) A.1+2i B.1-2i C.-1+2i D.-1-2i答案:A解析:【知识点:复数的四则运算】 i(2-i)=2i -i 2=1+2i.3.已知(1-i)2z =1+i(i 为虚数单位),则复数z 等于( ) A.1+i B.1-i C.-1+i D.-1-i 答案:D解析:【知识点:复数的四则运算】由(1-i)2z =1+i ,知z =(1-i)21+i =-2i 1+i =-1-i ,故选D.(三)课后作业 ★基础型 自主突破 1.()212i1i +-等于( )A.11i 2--B.11i 2-+C.11i 2+D.11i 2-答案:B解析:【知识点:复数的四则运算】 原式12i i12i 2+==-+- 2. i 为虚数单位,i 607的共轭复数为( ) A.i B.-i C.1 D.-1 答案:A解析:【知识点:共轭复数相关概念,i 的周期性】 方法一:i 607=i 4×151+3=i 3=-i ,其共轭复数为i.故选A.方法二:i607=i 608i =i 4×152i =1i =-i ,其共轭复数为i.故选A.3.已知i 是虚数单位,则(2+i)(3+i)等于( ) A.5-5i B.7-5i C.5+5i D.7+5i 答案:C解析:【知识点:复数的四则运算】4.复数z=i·(1+i)(i 为虚数单位)在复平面上对应的点位于( ) A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限 答案:B解析:【知识点:复数的四则运算,复数的几何意义】 5.复数z 满足(i)i 2i z -=+,则z =( ) A.1i -- B.1i - C.13i -+ D.12i - 答案:B解析:【知识点:复数的四则运算】2iz i i+-=,∴1z i =- 6.复数z =-3+i2+i 的共轭复数是( ) A.2+i B.2-i C.-1+iC.-1-i答案:D解析:【知识点:复数的四则运算,共轭复数的定义】(3)(2)15i i z i -++==-+,1z i =-- 7.若复数z 满足z (2-i )=11+7i (i 为虚数单位),则z 为( )A.3+5iB.3-5iC.-3+5iD.-3-5i答案:A解析:【知识点:复数的四则运算】117(117)(2)3525i i i z i i +++===+- 8. (1+i 1-i )6+2+3i 3-2i=________. 答案:1i -+解析:【知识点:复数的四则运算】 原式6(23i)(32i)5i i 11i 325++=+=-+=-++ ★★能力型 师生共研1.已知复数z 满足z (1+i )=1+ai (其中i 是虚数单位,a ∈R ),则复数z 在复平面内对应的点不可能位于( )A.第一象限B.第二象限C.第三象限D.第四象限答案:B 解析:【知识点:复数的四则运算】由条件可知:z =1+a i 1+i =(1+a i)(1-i)(1+i)(1-i)=a +12+a -12i ;当a +12<0,且a -12>0时,a ∈∅,所以z 对应的点不可能在第二象限,故选B.2.若12+i 是关于x 的实系数方程20x bx c ++=的一个复数根,则( )A.2,3b c ==B.2,1b c ==-C.2,1b c =-=-D.2,3b c =-=答案:D解析:【知识点:复数的四则运算,复数的相等】 把12i +代入方程20x bx c ++=,利用复数的相等即可3.设,a b R ∈,i 是虚数单位,则“0ab =”是“复数ba i +为纯虚数”的()A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件答案:B解析:【知识点:复数的四则运算,复数的概念】4.设z 是复数,则下列命题中的假命题是( )A.若2z ≥0,则z 是实数B.若2z <0,则z 是虚数C.若z 是虚数,则2z ≥0D.若z 是纯虚数,则2z <0答案:C解析:【知识点:复数的四则运算,复数的概念】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答案:C解析:【知识点:复数的四则运算,复数的概念】6.设复数1z =1-i ,2z =a +2i ,若12z z 的虚部是实部的2倍,则实数a 的值为______.答案:6解析:【知识点:复数的概念,复数的四则运算】∵a ∈R ,1z =1-i ,2z =a +2i , ∴12z z =a +2i 1-i =(a +2i)(1+i)(1-i)(1+i)=a -2+(a +2)i 2=a -22+a +22i ,依题意a +22=2×a -22,解得a =6.7.若a1-i =1-b i ,其中a ,b 都是实数,i 是虚数单位,则|a +b i|=________. 答案:5解析:【知识点:复数的模,复数的四则运算】∵a ,b ∈R ,且a1-i =1-b i ,则a =(1-b i)(1-i)=(1-b )-(1+b )i ,∴⎩⎨⎧ a =1-b ,0=1+b.∴⎩⎨⎧ a =2,b =-1.∴|a +bi |=|2-i |=222(1)+-= 5.8.计算:(1-2i)+(-2+3i)+(3-4i)+(-4+5i)+…+(-2002+2003i)+(2003-2004i).答案:见解析解析:【知识点:复数的四则运算】解法一:原式=(1-2+3-4+…-2002+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★★★探究型 多维突破A.直角三角形B.等腰三角形C.锐角三角形D.钝角三角形答案:A解析:【知识点:复数的四则运算,复数的加减法的几何意义】2.已知1122,,,x y x y R ∈,定义运算“⊙”为1z ⊙2z =2121y y x x +,设非零复数21,ωω在复平面内对应的点分别为21,P P ,点O 为坐标原点,若1ω⊙2ω=0,则在21OP P ∆中,21OP P ∠的大小为________.答案:90o解析:【知识点:复数的四则运算】设 111a b i ω=+,222a b i ω=+ (12,0a a ≠)故得点),(111b a P ,),(222b a P ,且2121b b a a +=0,即12211-=⋅a b a b . 从而有1212121OP OP b b k k a a ==-g g ,故21OP OP ⊥. 3.复数z 1,z 2满足z 1=m +(4-m 2)i ,z 2=2cos θ+(λ+3sin θ)i (m ,λ,θ∈R ),且z 1=z 2,则λ的取值范围是_____________.答案:⎣⎢⎡⎦⎥⎤-916,7 解析:【知识点:复数的四则运算,三角函数的值域】由复数相等的充要条件可得⎩⎨⎧m =2cos θ,4-m 2=λ+3sin θ,化简得4-4cos 2θ=λ+3sin θ,由此可得λ=-4cos 2θ-3sin θ+4=-4(1-sin 2θ)-3sin θ+4=4sin 2θ-3sin θ=4⎝ ⎛⎭⎪⎫sin θ-382-916, 因为sin θ∈[-1,1],所以λ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤-916,7. 4.已知复数z =x +yi ,且|z -2|=3,则 y x 的最大值为________. 答案: 3解析:【知识点:复数的加减法的几何意义,复数的模,直线的斜率的应用】∴(x -2)2+y 2=3.由图可知⎝ ⎛⎭⎪⎫y x max =31= 3. 5.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.答案:见解析解析:【知识点:复数的四则运算,复数的加减法的几何意义】设D (x,y ),则OA OD AD -=对应的复数为(x +y i)-(1+2i)=(x -1)+(y -2)iOB OC BC -=对应的复数为:(-1-2i)-(-2+i)=1-3i∵BC AD = ∴(x -1)+(y -2)i=1-3i∴⎩⎨⎧-=-=-3211y x ,解得⎩⎨⎧-==12y x ∴D 点对应的复数为2-i.6.已知复数z 满足: 13i ,z z =+-求22(1i)(34i)2z ++的值.答案:见解析解析:【知识点:复数的四则运算,复数的模,复数的概念】设i(,)z a b a b =+∈R ,而13i ,z z =+-即2213i i 0a b a b +--++=,则224,10,43i.3,30a a b a z b b ⎧=-⎧⎪++-=⇒=-+⎨⎨=-=⎩⎪⎩22(1i)(34i)2i(724i)247i34i22(43i)43i z ++-++===+-+-.(四)自助餐1.若12,z z ∈C ,1212z z z z --+是( )A.纯虚数B.实数D.不能确定答案:B解析:【知识点:复数的四则运算,共轭复数,复数的概念】121212i,i(,,,),(i)(i)(i)(i)--=+=+∈+=+-+-+z a b z c d a b c d z z z z a b c d a b c d R 22ac bd =+∈R .2.为正实数,i 为虚数单位,i 2i a +=,则a =( ) A.2 B.3 C.2D.1答案:B解析:【知识点:复数的四则运算,复数的模】2i |1i |12,i +=-=+=a a aa >0,故3a =. 3.36(13i)2i (1i)12i -+-++++的值是( ) A.0B.1C.iD .2i答案:D解析:【知识点:复数的四则运算】33336(13i)2i 13i (2i)(12i)-1+3i 15i ()()()+(1i)12i 2i 52i 5-+-+-+-+-+=+=++=i+i =2i .4 若复数z 满足3(1)i 1z z -+=,则2z z +的值等于( )A .1D .13i 22-+答案:C解析:【知识点:复数的四则运算】13i133i 3i 10,i ,2213i z z z ω+---===-+=-221z z ωω+=+=-.5.已知33i (23i)z -=⋅-,那么复数z 在复平面内对应的点位于() A .第一象限B .第二象限C.第三象限D .第四象限答案:A解析:【知识点:复数的四则运算,复数的几何意义】33132223iz i i -==+-6.已知复数z =1+i ,z -为z 的共轭复数,则z z --z -1=( )A.-2iB.-iC.iD.2i答案:B解析:【知识点:复数的四则运算,共轭复数】解:B 依题意得z z --z -1=(1+i)(1-i)-(1+i)-1=-i.7.设456121z i i i i =++++L ,456121z i i i i =⋅⋅⋅L 则12,z z 的关系是()A .12z z =B .12z z =-C .121z z =+D .无法确定答案:A解析:【知识点:复数的四则运算,等比数列的前n 项和,等比数列的前n 项和】491(1)1111i i i z i i--===--,456127221z i i ++++===L 故选A. 8.已知2()i i (i 1,n n f n n -=-=-∈N ),集合{}()f n 的元素个数是( ) A.2B.3C.4D.无数个答案:C解析:【知识点:复数的四则运算】00-12-23-31(0)i -i 0,(1)i-i =i-=2i,(2)i -i 0,(3)i -i =-2i.i f f f f ======9.在复平面内,复数6+5i,-2+3i 对应的点分别为A ,B.若C 为线段AB 的中点,则点C 对应的复数是( )A.4+8iB.8+2iC.2+4iD.4+i答案:C解析:【知识点:复数的加减法的几何意义】A 点坐标为(6,5),B 点坐标为(-2,3),则中点C 的坐标为(2,4),∴C 点对应的复数为2+4i.10.设i 是虚数单位,z 表示复数z 的共轭复数.若z =1+i ,则z i +i ·z 等于( )A.-2B.-2iC.2D.2i解析:【知识点:复数的四则运算,共轭复数,复数的模】∵z =1+i ,∴z =1-i ,z i =1+i i =-i 2+i i =1-i ,∴ z i +i ·z =1-i +i (1-i )=(1-i )(1+i )=2.故选C.11.若复数z 满足(3-4i )z =|4+3i |,则z 的虚部为( )A.-4B.-45C.4D.45答案:D解析:【知识点:复数的四则运算,共轭复数,复数的模】设z =a +b i ,故(3-4i)(a +b i)=3a +3b i -4a i +4b =|4+3i|,所以⎩⎨⎧ 3b -4a =0,3a +4b =5,解得b =45. 故选D12.若复数z 满足z1-i =i ,其中i 为虚数单位,则z 等于( )A.1-iB.1+iC.-1-iD.-1+i答案:A解析:【知识点:复数的四则运算,共轭复数】∵z 1-i =i ,∴z =i (1-i )=i -i 2=1+i ,∴z =1-i .故选A.13.如图,在复平面内,点A 表示复数z ,则图中表示z 的共轭复数的点是()A.AB.BC.CD.D解析:【知识点:复数的概念,复平面,共轭复数】表示复数z 的点A 与表示z 的共轭复数的点关于x 轴对称,∴B 点表示z .选B.14.设z =(2-i )2(i 为虚数单位),则复数z 的模为 .答案:5解析:【知识点:复数的四则运算,共轭复数,复数的模】15. i 为虚数单位,设复数1z ,2z 在复平面内对应的点关于原点对称,若1z =2-3i,则2z = . 答案:2z = -2+3i解析:【知识点:复数的几何意义】由于z 1对应的点的坐标为(2,-3),所以z 2对应的点的坐标为(-2,3), 2z = -2+3i .16.(1) i 是虚数单位,若复数(1-2i)(a +i)是纯虚数,则实数a 的值为________.(2)已知复数z =(5+2i )2(i 为虚数单位),则z 的实部为________.答案:-2;21解析:【知识点:复数的四则运算,复数的概念】(1)(1-2i )(a +i )=a +2+(1-2a )i ,由已知,得a +2=0,1-2a ≠0,∴a =-2(2)因为z =(5+2i )2=25+20i +(2i )2=25+20i -4=21+20i ,所以z 的实部为21. 17.⎝ ⎛⎭⎪⎫1+i 1-i 2 016=________. 答案:1解析:【知识点:复数的四则运算,共轭复数】⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫1+i 1-i 2 1 008=⎝ ⎛⎭⎪⎫1+2i +i 21-2i +i 2 1 008=1. 18.-23+i 1+23i +⎝ ⎛⎭⎪⎫21-i 2 016=________. 答案:1i +解析:【知识点:复数的四则运算,共轭复数】原式=i(1+23i)1+23i +⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫21-i 2 1 008=i +⎝ ⎛⎭⎪⎫2-2i 1 008=i +i 1 008=i +i 4×252=1+i . 19.已知f (x )=⎩⎨⎧ 1+x ,x ∈R ,(1+i)x ,x ∉R ,则f [f (1-i )]=________. 答案:3∵f (1-i )=(1+i )(1-i )=2,∴f [f (1-i )]=f (2)=1+2=3.20.已知复数z 满足|z |=5,且(3+ 4i )z 是纯虚数,求z .答案:见解析解析:【知识点:复数的四则运算,复数的概念,复数的相等,复数的模】设z =x +y i (x, y ∈R ),∵ |z |=5,∴ x 2+y 2=25.又(3+4i)z =(3+4i)(x +y i)=(3x -4y )+(4x +3y )i 是纯虚数,∴340,430,x y x y -=⎧⎨+≠⎩联立三个关系式解得4,3,x y =⎧⎨=⎩或4,3.=-⎧⎨=-⎩x y∴ z =4+3i 或z =-4-3i21.设1zz +是纯虚数,求复数z 对应的点的轨迹方程.答案:见解析解析:【知识点:复数的四则运算,复数的概念,复数的相等,共轭复数,复数的模】 ∵1z z + 是纯虚数,∴011z z z z ⎛⎫+= ⎪++⎝⎭,即20(z 1)(z 1)zz z z ++=++, 设(x,y R)z x yi =+∈,则222()20x y x ++=∴ 2211(y 0)24x y ⎛⎫++=≠ ⎪⎝⎭.它为复数z 对应点的轨迹方程. 22.如图所示,平行四边形OABC ,顶点O ,A ,C 分别表示0,3+2i ,-2+4i ,试求:①AO→、BC →所表示的复数; ②对角线CA →所表示的复数; ③B 点对应的复数. 答案:见解析解析:【知识点:复数的概念,复平面,复数的向量表示】①AO→=-OA →,∴AO →所表示的复数为-3-2i . ∵BC →=AO →,∴BC →所表示的复数为-3-2i . ②CA→=OA →-OC →,∴CA →所表示的复数为(3+2i )-(-2+4i )=5-2i . ③OB→=OA →+AB →=OA →+OC →,∴OB →所表示的复数为(3+2i )+(-2+4i )=1+6i , 即B 点对应的复数为1+6i .点评: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.23.已知z 是复数,z +2i 、z 2-i均为实数(i 为虚数单位),且复数(z +ai )2在复平面内对应的点在第一象限,求实数a 的取值范围.答案:见解析解析:【知识点:复数的概念,复平面,复数的向量表示】设z =x +yi (x 、y ∈R ),∴z +2i =x +(y +2)i ,由题意得y =-2.∵z 2-i =x -2i 2-i=15(x -2i )(2+i )=15(2x +2)+15(x -4)i ,由题意得x =4.∴z =4-2i . ∵(z +ai )2=(12+4a -a 2)+8(a -2)i ,根据条件,可知⎩⎨⎧12+4a -a 2>0,8(a -2)>0,解得2<a <6, ∴实数a 的取值范围是(2,6).三、数学视野以复数作为自变量和因变量的函数就叫做复变函数,而与之相关的理论就是复变函数论.解析函数是复变函数中一类具有解析性质的函数,复变函数论主要就研究复数域上的解析函数,因此通常也称复变函数论为解析函数论.复变函数论产生于十八世纪.1774年,欧拉在他的一篇论文中考虑了由复变函数的积分导出的两个方程.而比他更早时,法国数学家达朗贝尔在他的关于流体力学的论文中,就已经得到了它们.因此,后来人们提到这两个方程,把它们叫做“达朗贝尔-欧拉方程”.到了十九世纪,上述两个方程在柯西和黎曼研究流体力学时,作了更详细的研究,所以这两个方程也被叫做“柯西-黎曼条件”.复变函数论的全面发展是在十九世纪,就像微积分的直接扩展统治了十八世纪的数学那样,复变函数这个新的分支统治了十九世纪的数学.当时的数学家公认复变函数论是最丰饶的数学分支,并且称为这个世纪的数学享受,也有人称赞它是抽象科学中最和谐的理论之一. 为复变函数论的创建做了最早期工作的是欧拉、达朗贝尔,法国的拉普拉斯也随后研究过复变函数的积分,他们都是创建这门学科的先驱.后来为这门学科的发展作了大量奠基工作的要算是柯西、黎曼和德国数学家维尔斯特拉斯了.二十世纪初,复变函数论又有了很大的进展,维尔斯特拉斯的学生,瑞典数学家列夫勒、法国数学家庞加莱、阿达玛等都作了大量的研究工作,开拓了复变函数论更广阔的研究领域,为这门学科的发展做出了贡献.复变函数论在应用方面,涉及的面很广,有很多复杂的计算都是用它来解决的.比如物理学上有很多不同的稳定平面场,所谓场就是每点对应有物理量的一个区域,对它们的计算就是通过复变函数来解决的.比如俄国的茹柯夫斯基在设计飞机的时候,就用复变函数论解决了飞机机翼的结构问题,他在运用复变函数论解决流体力学和航空力学方面的问题上也做出了贡献.复变函数论不但在其他学科得到了广泛的应用,而且在数学领域的许多分支也都应用了它的理论.它已经深入到微分方程、积分方程、概率论和数论等学科,对它们的发展很有影响.。
复数的乘除法总结
x3=1在复数集范围内的解是不是只有x=1,
如果不是,你能求出其他的解吗?
一些常用的计算结果
①如果n∈N*有:i4n=1;i4n+1=i,i4n+2=-1;i4n+3=-i. (事实上可以把它推广到n∈Z.)
__ 1 3 3 2 2 ②设 i,则有: 1; ;1 0. 2 2
2 2i i i 2 2 i 1 3i
二、复数除法的法则
复数的除法是乘法的逆运算,满足 (c+di)(x+yi)=(a+bi) (c+di≠0)的复数 x+yi , 叫做复数a+bi除以复数c+di的商,
a+bi
记作 c+di
例1、复数 z 满足(3-4i)×z = 1+2i,求z 。
1.知识
(1)复数的乘法; (2)复数的除法; ( 3)共轭复数。 通过本节课的学习,你有哪些收获?
归 纳 小 结
2.思想方新
1 3 1 3 i, =- - i 练习2 设 - 2 2 2 2
2 2 3
( 计算( 1 ) ( , 2) , 3 ) , (4) 。
1 i i. 1 i
1 i 8 ) . 练习 计算( 1 i 8 2 1 i ( 1 i ) 8 解 ( ) 1 i ( (1 i ) 1 - i)
2i 8 ( ) 2
i 1
8
2009浙江(理)
2 2 例4.设z 1 i (i是虚数单位),则 z z A. 1 i B. 1 i C.1 i D.1 i
a b2
2 2
9.1复数及其四则运算(第1课时)高一数学(沪教版2020必修第二册)
解:(1) (7 6i)( 3i) 21i 18i 2 18 21i;
(2) (3 4i)( 2 3i) 6 9i 8i 12i 2 6 17i;
(3) (1 2i)(3 4i)( 2 i) (11 2i)( 2 i) 20 15i.
工作者与许多领域的科技人员熟练掌握并广泛应用的基本数学工具.
新课讲解
为了解决负数的开平方问题,数学家引入了一个不同于实数的新数i,
称为虚数单位(imaginaryunit),并规定
2 = −1,
即规定i是-1的一个平方根.更一般地,把任意b∈R与虚数单位i的
乘积记为bi,并规定虚数单位与实数间的乘法满足交换律与结合律.对
解:
2
1 i 1 i
2020
2020
; 2 1 i i 2 i 3 i 2019 .
2 2i 2
1
i1 i
- 2i 2i
i
1010
1 i 1 2 i
理,即得
+
+ +
+ + −
=
=
+
+ −
2 + 2
+ −
= 2
+ 2
2
2
+
+
例2 计算:
3+
1
;
2−
2
1 + 2
1 − 2
3+
复数的运算和复数的模
共轭复数的四则运算法则
和差的共轭复数等于共轭复数
z1 z2 z1 z2 的和差.
z1 z2 z1 z2 积的共轭复数等于共轭复数的积.
z1 z2
z1 z2
(z2
0)
商的共轭复数等于共轭复数的商.
zn (z)n
乘方的共轭复数等于共轭复数 的乘方.
例题 例1.下列命题中 (1)若b为实数,且Z bi,则 z b. (2)若Z为纯虚数,且 Z b,则Z bi. (3)若 Z1 Z2 ,则Z1 Z2.
求证:3z1-z2为实数。
例8.复数z1、z2 ,满足10z12+5z22=2z1z2, 且z1+2z2为纯虚数,
求证:3z1-z2为实数。 证明:10z12+5z22=2z1z2
(z12+4z1z2+4z22)+(9z12-6z1z2+z22)=0 (z1+2z2)2+(3z1-z2)2=0 (3z1-z2)2=-(z1+2z2)2 ∵z1+2z2是纯虚数,∴(z1+2z2)2<0, 即(3z1-z2)2>0,∴3z1-z2∈R
一.复数的模
复平面上复数表示的点到原点 的距离。而实数的绝对值是数
y
Z(a,b)
轴上的点到原点的距离,所以
复数的模是实数绝对值概念的 o
x
扩充。|z|=|OZ|=|OZ |
对复数的模有:|z|=|a+bi|= a2 b2 ≥0;
|z|2=|z2|=| z |2=z·z =a2+b2
两个复数差的模|z1-z2|可以理解 为平面上两点间的距离。
证明:由复数模的性质,
|
z| 1 |z|
复数的运算(2)最新版
数轴上的点) 表—解示—方坐—程标x—2平=—-面1 —上—的点— 虚数
2. 对 虚数单位i 的规定 ① i2=-1; ② i可以与实数一起进行四则运算,并且加、乘法运算律不变.
3. 根据对虚数单位i的规定把下列运算的结果都化为 a+bi(a、bR)的形式. 3(2+i)= 6+3i ; (3-i)i= 1+3i ;i = 0+i ;-5= -5+0i ; 0= 0+0i ;2-i= 2+(-1)i .
z=a+bi
•Z
用来表示复数的直角坐标平面
其中, x轴 叫实轴,
(a,b)
y轴除去原点 叫虚轴
O
x
注意:虚轴不包含原点
复数的几何意义 复数集C与 复平面上的点集是一一对应的.
5. 口答P1795、6、7 6. 共轭复数 实部相同,虚部相反的两个复数
复数z=a+bi的共轭复数记为 zabi 口答P1798、9
复 数 的 概 念
第一课
基础知识
1. 数的发展 计数的需要 自然数 (正整数和零) —表示—解相方—反程—意x—+义3—=的1—量负数
—测量—解、—方分—程配—3中x—的=5—等分—分数(分数集 有理数集循环小数集)
—解度—方量—程—x2=—2 无理数(实数集 小数集
_循__环_小__数____ 不__循__环__小__数__
4 3
、y=
3 2
3. 全体实数集与 数轴上的点集 形成一一对应; 复数z=a+bi与有序实数对(a,b)形成 一一对应 ;
有序实数对(a,b)与 直角坐标平面上的点形成一一对应.
因此,复数z=a+bi可以用 坐标平面上的点 表示.
高中数学 复数的四则运算
复数的四则运算•复数的运算: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、复数的乘法运算规则:设z1=a+bi,z2=c+di(a、b、c、d∈R)是任意两个复数,那么它们的积(a+bi)(c+di)=(ac-bd)+(bc+ad)i,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i2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。
4、复数的除法运算规则:。
复数加法的几何意义:设为邻边画平行四边形就是复数对应的向量。
复数减法的几何意义:复数减法是加法的逆运算,设,则这两个复数的差对应,这就是复数减法的几何意义。
共轭复数:当两个复数的实部相等,虚部互为相反数时,这两个复数叫做互为共轭复数。
虚部不等于0的两个共轭复数也叫做共轭虚数。
复数z=a+bi和=a-bi(a、b∈R)互为共轭复数。
•复数的运算律:1、复数的加法运算满足交换律:z1+z2=z2+z1;结合律:(z1+z2)+z3=z1+(z2+z3);2、减法同加法一样满足交换律、结合律。
3、乘法运算律:(1)z1(z2z3)=(z1z2)z3;(2)z1(z2+z3)=z1z2+z1z3;(3)z1(z2+z3)=z1z2+z1z3•共轭复数的性质:我们把形如a+bi(a,b均为实数)的数称为复数,其中a称为实部,b称为虚部,i称为虚数单位。
当虚部等于零时,这个复数可以视为实数;当z的虚部不等于零时,实部等于零时,常称z 为纯虚数。
复数域是实数域的代数闭包,也即任何复系数多项式在复数域中总有根。
复数的定义数集拓展到实数范围内,仍有些运算无法进行(比如对负数开偶数次方),为了使方程有解,我们将数集再次扩充。
在实数域上定义二元有序对z=(a,b),并规定有序对之间有运算"+"、"×" (记z1=(a,b),z2=(c,d)):z1 + z2=(a+c,b+d)z1 ×z2=(ac-bd,bc+ad)容易验证,这样定义的有序对全体在有序对的加法和乘法下成一个域,并且对任何复数z,我们有z=(a,b)=(a,0)+(0,1) ×(b,0)令f是从实数域到复数域的映射,f(a)=(a,0),则这个映射保持了实数域上的加法和乘法,因此实数域可以嵌入复数域中,可以视为复数域的子域。
-高中数学 3.2复数的四则运算课件 苏教版选修2-2
z1 z 2 = z 2 z 1 交换律 ( z1 z2 ) z3 = z1 ( z2 z3 ) 结合律 乘法对加法的分配律 z1(z2+z3)= z1z2+z1z3
(2)在复数范围内,正整数指数幂的运算律仍然成立,即对于
m+n 任意复数z,z1,z2和正整数m,n,有zmzn= z , (zm)n =
解 (1)5i-[(3+4i)-(-1+3i)]
=5i-(4+i)=-4+4i. (2)(a+bi)-(2a-3bi)-3i =(a-2a)+[b-(-3b)-3]i =-a+(4b-3)i.
题型二 复数的乘除运算
【例2】 计算下列各题: 1+i7 1-i7 3-4i2+2i3 (1) + - ; 1-i 1+i 4+3i
(3)法一
(1-2i)+(-2+3i)+(3-4i)+(-4+5i)+…+
(-2 008+2 009i)+(2 009-2 010i) =[(1-2)+(3-4)+…+(2 007-2 008)+2 009]+[(-2 +3)+(-4+5)+…+(-2 008+2 009)-2 010]i =(-1 004+2 009)+(1 004-2 010)i=1 005-1 006i.
2 4 1
1 = -2+
3 34 i +(-8+8 3i) 2
=1-8+8 3i=-7+8 3i.
对于复数的运算,除了应用四则运算法则之外, 对于一些简单的算式要知道其结果,这样起点就高,计算 过程就可以简化,达到快速简捷出错少的效果.比如下列 结果,要记住: 1+i 1-i 1 ① i =-i;② =i;③ =-i;④a+bi=i(b-ai). 1-i 1+i
5.复数的除法法则 给出两个复数a+bi,c+di(c+di≠0),将满足等式 (c+di) (x+yi)=a+bi(c+di≠0) 的复数 x + yi 叫做复数 a + bi 除以 c a+bi +di所得的 商 ,记作 c+di 或者 (a+bi)÷(c+di) .
复数代数形式的加减运算及其几何意义 课件
1.复数的加法法则 (1)设z1=a+bi,z2=c+di是任意两个复数,那么 (a+bi)+(c+di)=_(_a_+_c_)_+_(_b_+_d_)_i_._
(2)复数加法的运算律 对任意z1,z2,z3∈C,z1+z2=_z_2_+_z_1 ,(z1+z2)+z3=_z_1+_(_z_2_+_z_3_). (3)复数加法的几何意义 复数的加法可以按照向量的_加__法__来进行.
2.方法一:设z=x+yi(x,y∈R),因为z+1-3i=5-2i,所以x+yi
+(1-3i) =5-2i ,即x+1=5且y-3=-2,解得x=4,y=1,所以z=4+i.
方法二:因为z+1-3i=5-2i,所以z=(5-2i)-(1-3i)=4+i.
3.设z=x+yi(x,y∈R),则|z|= x2 y又2,|z|+z=1+3i,所以
1 sin2 1 cos2
3 2(sin cos) 3 2 2sin( )
4 32 2.
1.对复数加、减法的理解 (1)复数的加、减法法则是在复数的代数形式下进行的; (2)复数的加、减法运算结果仍为复数; (3)实数的移项法则在复数中仍然成立.
2.对复数加、减法几何意义的理解 (1)复数的加、减运算可以通过向量的加、减运算进行;反之, 向量的加、减运算也可以通过复数的加、减运算进行; (2)利用复数加、减法的几何意义可以直观地解决复数问题.
【解析】1.因为|z-z0|= 所2,以复数z所对应的点Z在以C(2,2)
复数的加减法
∴满足|Z+ 2- 2i |≤1 所对应的点Z,
组成以C(- 2, 2)点为圆心,以r为半
x
径的圆的内部(如图), |Z|就是圆
C及其内部各点到圆点的距离,使|Z|取得最大值与最小值
的点就是OC与圆C的两个交点。
直线OC的方程是y=-x,圆C的方程是
(x+ 2)²+(y+ 2)² =1 18
二、复数加法与减法运算的几何意义
同理可证: Z1-=Z2 -Z1 Z2 .
7
二、复数加法与减法运算的几何意义
1、复数加法的运算的几何意义
设:oz, 1
o分#43;di
,
8
二、复数加法与减法运算的几何意义
(1) o,z 不oz共线
1
2
y
Z
Z2
Z1
S
0
QP
R
x
ZZ1S~= Z2OQ , 且 Z1 PRS 是矩形,因此
3
一、复数加法与减法的运算法则
2、复数减法的运算法则 复数减法规定是加法的逆运算 (a+bi )-(c+di) = x+yi ,
(c+di )+(x+yi) = a+bi ,
由复数相等定义,有 c+x=a , d+y=b
由此,x=a-c , y=b-d ∴ (a+bi )-(c+di) = (a-c) + (b-d)i
14
二、复数加法与减法运算的几何意义
y
B
0
A
C
x
(3)
如图(3),在 OBAC中, =OC =BA -OA OB
∴ C对O 应的复数是
复数的乘法与除法
例6计算
( 1 3i ) 3 6 (1 i )
( 1 3i ) 3 解: (1 i ) 6
1 3 3 2 ( i) 2 2 3 ( 2i )
3
8 1 i. 3 8i i
4 例7 求复数 z,使 z 为实数,且 | z 2 | 2. z 解:设 z a bi , ( a , b R , a 2 b 2 0) 4 4 z a bi z a bi 4( a bi ) a bi 2 2 a b 4a 4b a 2 (b 2 )i 2 2 a b a b
(a+bi)(c-di) a+bi = c+di (c+di)(c-di) = (ac+bd)+(bc-ad)i c2+d2
= ac+bd + bc-ad i (c+di ≠0) c2+d2 c2+d2 因为c+di ≠0 即 c2+d2 ≠0, a+bi 所以商 是唯一确定的复数. c+di
例3 计算: (1) (1+2i)(3-4i)
(4 3i )( 1 7i ) 例4:已知z ,求 z 2 i
(4 3i )( 1 7i ) 解: z 2 i
| 4 3i || 1 7i | | 2 i |
5 8 10 6 . 3 3
i的乘方规律
i i, i 1, i i i i, i 1
1 2 3 2 4
从而对任意
n N
4n2
,
4 n3
i
4 n 1
i, i
1, i
i , i
复数的运算
例7.已知复数 z 2, 求复数1 3i z的 模的最大值与 最小值.
0 z1 2 4
y
2 o x
1.复数加减法的运算法则 2、复数的乘法法则 3、复数的乘法运算律 4、复数的除法法则 5、复数的一个重要性质
两个共轭复数z,z的积是一个实数,这个实数等于每一 个复数的模的平方,即z z=|z|2=|z|2.
特别的当 a=0 时 纯虚数
a=0是z=a+bi(a、bR)为纯虚数的 必要但不充分 条件.
显然,实数集R是复数集C的真子集,即R C.
5. 两个复数相等
a c 设z1=a+bi,z2=c+di(a、b、c、dR),则 z1=z2 b d ,
即实部等于实部,虚部等于虚部. 特别地,a+bi=0 a=b=0 .
1 1 i 1 i i; i. ③ (1 i ) 2i; i; i 1 i 1 i
2
__
__
4、复数的除法法则 把满足(c+di)(x+yi) =a+bi (c+di≠0) 的复数 x+yi 叫做复数 a+bi 除以复数c+di的商,
4、复数的除法法则
设 z1 a bi ,2 c di是任意两个复数, z 那么它们的商
ac bd bc ad i a bi c di c d c d
2
所以 x 3 .
a bi 记做 (a bi ) (c di )或 . c di a bi (a bi)(c di) (a bi) (c di) c di (c di)(c di) ac bd (bc ad ) 2 c d c d c d
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复数基础——复数的基本运算_2
回顾复数
复数的基本运算
回顾复数
将下列数字写成复数形式:
简单复习一下,复数是包含实数部分和虚数部分的数。
如果有a+bi,a是实数,b是实数,这是复数。
a是实部,bi是虚数部分(注:虚部不包括i)。
为什么bi是虚部?因为bi带有特殊系数i,这个虚数单位,这个特殊的数i,在这里乘以了b。
我相信大家都会觉得怪诞,不过根据定义:在此之前,不存在对某个数取平方后得到-1,现在取i的平方,得到-1,关于虚数(单位)的特别的知识点是它的平方是负数。
复数有用之处在于它使我们有能力解决很多方程,这些方程在只允许实数解的情况下无解。
复数在很多方面都有用,特别是在工程领域,还有其他领域,比如物理等等。
现在,我们不会花很多心思讨论复数定义,在大家处理更多数字后,特别是接触到某些工程应用后,希望大家明白虚数的价值。
回到问题中来,把上面的数字写成复数形式。
怎么把它写成复数呢?把它写成实部和虚部的组合。
可以写成:
-21 = -21+0i
0i等于0,所以它仍等于-21,实际上这里没有虚部,-21本身就是复数形式,很简单。
同样的:
7i是虚数形式的,所以这里没有实部,实部是0,虚部是7i,所以等于0 + 7i。
复数的基本运算
很多时候解方程都会碰到根号下负数的情况,比如根号下-1或者-9:由于如何实数的平方不是0就是正数,所以以上两个数这些没有定义,为了定义这些数,人们引入i的概念,i是虚数单位,i的定义是:这就是解决了根号下负数的问题,这样一来,根号下-9是多少呢?它等于i乘以根号9,即3i,
为什么,想想3i平方是多少?
这是指数性质。
所以,这样的定义就拓展到了,所有负数开根号的情况:
3i是所谓的虚数,它其实也不比其他数“虚”,某种意义上,负数真的存在吗?只不过是将负号放在前面表示抽象含义,负号只是表示它和大小的关系。
任何数乘以虚数单位i都是虚数。
解二次方程时,你会发现结果有时会实数和虚数并存(有实数部分和虚数部分),举个例子:这不能化简了,因为实数和虚数不能相加,大家可以把这当作不同维度,一个数有实部5,还有虚部2i,这叫做复数。
复数可以在平面中表示:虚数也就是虚轴,在纵轴2i,上图表示为2个单位。
实数也就是实轴,在实轴5,上图表示为5个单位。
所以这个图形表示为:5+2i。
在以后讲复数应用时,我还会举更多例子,现在只需要知道定义即可。
看看有什么运算,两复数相加怎么做:a是实部,bi是虚部,另一个复数是:
通常像方程的未知数,这样的一般性实数,人们喜欢用x,而复数的惯例是用z表示。
比如:
表示任意某个复数,那么等于多少呢?
复数相加只需要分别把实部和虚部相加即可,这等于:
那么两个复数相减呢?如下:
这就是新的复数。
那么两个复数相乘呢?如下:
教科书的方法称为FOIL,大概是八九年级的方法,我不怎么喜欢它,我喜欢将这看成是两次使用分配率,这里,可以将(c+di)分配到(a+bi)中的a和bi这2项中。
我们得到:
分解得:
化简得:
实数很简单,下一次我们会谈到实数。
这里的关键是使用分配率,然后实部相加,实数和虚数不可相加,然后虚部相加,记住,两个虚数相乘时,i和i相乘会得到-1。
那么两个复数相除呢?
我们要用到一个性质,但愿大家学过:
如果这两个复数相乘:
那么是多少?。
我们最后得到,非常有趣,这是一个复数乘以另外一个复数,两个复数很像,只是虚部方向相反。
两者相乘得到一个实数,i 都消去了。
例子用的是,即,那么称为?的共轭复数。
这个术语需要了解,共轭的
符号是顶上一横,?的共轭是,反过来的共轭是,如下:
两者互为共轭。
的共轭是,共轭其实只是改变虚轴上的方向。
好了,回到之前的题目。
共轭只是做除法时需要的工具。
复数乘以其共轭等于实数,我们还知道,任意数乘以1还是该数,那么,分子分母同时乘以分母的共轭复数,看看得到什么:
我们将得到什么?
这是结果,代数运算的话,只能实部和实部相加,虚部和虚部相加,化简,先看实部:
这看起来也许不像复数,将实部和虚部分开就像了。
注意加减时,实部和虚部间不可以合并,顶多只能数乘虚数,这就是我们所做的。
这里乘,写成字母形式,除法有点复杂。
下面举个例子,实际数例就不会显得那么复杂了:
乘以分母的共轭复数:
这是1,不会改变值,分母很容易求出:
然后写成一般形式:
复数除以复数,结果仍是复数。
你们可以练习一下,随便找一下复数,在复平面画一下,看加减乘除时是什么情况,看数乘和取共轭时又是什么情况,这能让大家更好地理解复数。
——请不断重复练习、练习、练习、再练习。
?
friend ostream operator (ostream,Complex);--声明重载运算符“”
DivisionException::DivisionException(string message, MyComplex divident, MyComplex divisor) :runtime_error(message)
复数的减法按照以下规定的法则进行:设z1=a+bi,z2=c+di是任意两个复数,
除了必须的符号外,,为了解决输入命令太过于繁琐复杂的问题,采取很多符号;
------------------------------------------------------------------------------------------------------
cout"z1*z2-z1="z1*z2-z1endl;
ComplexNumber operator+(ComplexNumber z);
=a-bi(a,b∈R)。
共轭复数所对应的点关于实轴对称。
两个复数:x+yi与x-yi称为共轭复数,它们的实部相等,虚部互为相反数。
57 double a22=in.nextDouble();
Complex(double real, double imag) {。