【】第三章复数的加减法运算
复数的加减运算及其几何意义zhy
4.(i +i)+ i (1 i )
2
5. 5i (3 4i ) ( 1 3i )
变式1: 设z1 x 2i , z2 3 yi ( x , y R ),
且z1 z2 5 6i , 求z 2 x yi
若f ( z) 2z 3i, 求f ( z1 z2 )
(2)若z C , z 2, 求 z 2 3i 的最大值和最小值 .
(3)若z C, 且 z 2 2i 1, 求 z 3 4i 的最大值 和最小值.
例7, (1)设z C, 且 z 1 z i , 求 z 2 i 的最小值
(2)设z C, 且 z i z i 2, 求 z 1 i 的 最小值
Z2(c,d)
Z1(a,b)ຫໍສະໝຸດ o|z1-z2|表示什么?
x
表示复平面上两点Z1 ,Z2的距离
1.如图的向量OZ对应的复数是 z,试 作出下列运算的结果对 应的向量. (2) z i (3) z (2 i )
y
( 1 )z 1
O
x
例 2. 在复平面内, 复数6 5i,3 4i对应的
已知复数z满足z z 2 8i , 求复数z 变式2:
2.复数加法运算的几何意义? OZ1+OZ2 = OZ 表示复数z1+ z2
符合 向量 加法 的平 行四 边形 法则.
y
Z2(c,d)
Z(a+c,b+d)
Z1(a,b)
o
x
3.复数减法运算的几何意义?
复数z2-z1
y
向量Z1Z2
符合 向量 减法 的三 角形 法则.
复数的运算
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。
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复数的加减法运算
例:已知复数 z = x + yi ( x , y ∈ R )满足 | z − ( −1 + 3 i ) |= 1, y (1)求 | z | 的范围 (2)求 的范围 x (1 ) z 对应的点表示以 ( − 1, 3 )为圆心, 为半径的圆 为圆心, 1
| z | 表示该圆上一点与原点 的距离
∴ 整理得:( x − 1 ) 2 + ( y + 1 ) 2 = 2 整理得:
∴ 轨迹是以 (1, − 1)为圆心, 2为半径的圆 为圆心,
复数的减法运算: 复数的减法运算:
如果两个复数 z1 = a + bi , z 2 = c + di (a , b, c , d ∈ R )
则定义: 则定义: z 1 − z 2 = ( a − c ) + ( b − d ) i
∴ Re( x ) = ± 1
且 xy = | x | ⇒ Im( x ) = ± | x | − (Re( x )) = ± 1
2 2 2
∴ x = 1 + i , y = 1 − i或 x = 1 − i , y = 1 + i 或 x = − 1 + i , y = − 1 − i或 x = − 1 − i , y = − 1 + i
5 − 4 a ∈ [1 , 3 ]
5 − 4a
∴| z − 2 |∈ [1, 3 ]
∵ a ∈ [ − 1,1] ⇒
法二: 法二:几何法
∴| z − 2 |∈ [1, 3 ]
( 2,0 )
法三: 法三:利用 | z 1 | − | z 2 |≤ | z 1 ± z 2 |≤ | z 1 | + | z 2 | ∴|| z | − 2 |≤ | z − 2 |≤ | z | + 2 ∴| z − 2 |∈ [1, 3 ]
复数的加法和减法课件
让我们一起探索复数的奥秘,学习复数的加法和减法,在数学的海洋中畅游!
课前问题引入
• 什么是复数? • 复数有什么特点? • 为什么要学习复数的加法和减法?
复数的定义
• 复数的表示形式 • 复数的实部和虚部
复数的加法
• 复数的加法公式 • 复数加法的几何意义
复数的减法
• 复数的减法公式 • 复数减法源自几何意义练习题计算给定的复数加减法运算,并画出复平面图表示计算结果。
总结和回顾
• 复数加减法的关键点回顾 • 课程所涉及的数学思想和知识点总结
课后作业
• 完成指定练习题 • 扩展阅读相关数学内容,如实数、实数运算等。
总结
复数的加减法是数学学科中的重要内容,理解其概念和计算方法对数学学科的学习和应用具有重要意义。
复数的加法与减法
的取值范围是[0,2].
二、复数加减法的几何意义:
1.复数的加法可以按向量的加法法则进行, 即遵循平行四边形法则. 2.两个复数的差z1-z2(即OZ1-OZ2)与连结 两个向量终点并指向被减数的向量对应. 3.两点间的距离公式 (1)设复数z1、z2在复平面内对应的点分别为Z1、Z2, 则Z1、Z2两点间的距离公式为d=|z1-z2|. (2)以复数p的对应点为圆心,r为半径的圆的方程为: |z-p|=r.
故z+3-4i的对应点的轨迹是以3-4i的对应点为圆心, 2为半径的圆.
三、小结:
1.复数加、减法的运算法则是复数集中最基本的运算, 可结合多项式运算记忆法则,运算过程中应善于利用 共轭复数及模的概念与性质,以达到化繁为简的目的. 2.复数的模及其运算的几何意义是复数问题几何化的 保证,必须熟练把握. 3.复数轨迹问题的求法有二: (1)设轨迹上任一点,对应的复数为z=x+yi(x,y∈R),把 问题转化为解析几何中的求轨迹问题. (2)直接建立轨迹上的点Z对应的复数z的方程,据方程 所呈现的几何特征给出轨迹形状.
(3)以复数z1、z2的对应点为端点的线段的垂直平分线 方程为:|z-z1|=|z-z2|.
(4)方程|z-z1|+|z-z2|=2a,当|z1-z2|<2a时表示以z1、z2 的对应点为焦点,2a为长轴长的椭圆; 若|z1-z2|=2a,则以z1、z2的对应点为端点的线段. (5)方程|z-z1|-|z-z2|= 2a,当|z1-z2|>2a时表示以z1、 z2的对应点为焦点,2a为实轴长的双曲线.若|z1-z2| =2a,则表示两条射线. 4.复数模的两个重要性质:
4.根据复数差及模的几何意义可知,两复数差的模即为 其在复平面内对应的两点间距离,所以解析几何中,凡 是用距离定义的曲线,其方程都可用复数的形式来表 示,如圆、椭圆、双曲线、线段及其垂直平分线等.
复数运算公式知识点总结
复数运算公式知识点总结1. 复数的加减法复数的加减法和实数的加减法类似,只需将实部和虚部分别相加或相减即可。
例如,对于两个复数z1=a1+b1i和z2=a2+b2i,它们的和与差分别为:z1+z2 = (a1+a2) + (b1+b2)iz1-z2 = (a1-a2) + (b1-b2)i2. 复数的乘法复数的乘法可以使用分配律进行计算,即将复数的实部和虚部分别进行乘法运算,然后再相加。
例如,对于两个复数z1=a1+b1i和z2=a2+b2i,它们的乘积为:z1*z2 = (a1*a2 - b1*b2) + (a1*b2 + a2*b1)i3. 复数的除法复数的除法可以通过乘以复数的共轭来实现。
给定两个复数z1=a1+b1i和z2=a2+b2i,其中z2≠0,它们的商为:z1/z2 = (a1*b2 + b1*a2)/(a2²+b2²) + (b1*a2 - a1*b2)/(a2²+b2²)i4. 复数的模复数的模表示复数与原点之间的距离,通常用|z|表示。
对于复数z=a+bi,它的模为:|z| = √(a²+b²)5. 复数的幂运算复数的幂运算可以通过将复数化为指数形式实现。
给定一个复数z=a+bi和一个自然数n,它们的幂为:zⁿ = |z|ⁿ*(cos(n*θ) + i*sin(n*θ))其中,|z|表示复数z的模,θ表示复数z的幅角。
6. 复数的共轭复数的共轭表示将复数的虚部取相反数得到的新复数。
对于复数z=a+bi,它的共轭为:z* = a-bi7. 复数的实部和虚部给定一个复数z=a+bi,它的实部和虚部分别为a和b。
实部用Re(z)表示,虚部用Im(z)表示。
综上所述,复数运算规则包括加减法、乘除法、模和幂运算等内容。
学生在学习复数运算时需要掌握这些规则,并通过练习加深理解,以提高对复数运算的熟练度。
同时,掌握复数的性质和运算规则可以帮助学生更好地理解数学问题和解决实际应用中的计算问题。
高中数学第三章3.2复数的四则运算(第一课时)复数的加减与乘法运算讲义(含解析)苏教版选修2_2
3.2复数的四则运算第一课时复数的加减与乘法运算复数的加减法已知复数z1=a+b i,z2=c+d i(a,b,c,d∈R).问题1:多项式的加减实质是合并同类项,类比想一想复数如何加减?提示: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).问题2:复数的加法满足交换律和结合律吗?提示:满足.1.复数的加法、减法法则设z1=a+b i,z2=c+d i(a,b,c,d∈R),则z1+z2=(a+b i)+(c+d i)=(a+c)+(b+d)i,z1-z2=(a+b i)-(c+d i)=(a-c)+(b-d)i.即两个复数相加(减)就是把实部与实部、虚部与虚部分别相加(减).2.复数加法的运算律(1)交换律:z1+z2=z2+z1;(2)结合律:(z1+z2)+z3=z1+(z2+z3).复数的乘法设z1=a+b i,z2=c+d i,(a,b,c,d∈R)问题1:如何规定两复数相乘?提示:两个复数相乘,类似于两个多项式相乘,只要在所得的结果中把i2换成-1,并且把实部与虚部分别合并即可.即z1z2=(a+b i)(c+d i)=ac+bc i+ad i+bd i2=(ac-bd)+(bc+ad)i.问题2:试验复数乘法的交换律.提示:z1z2=(a+b i)(c+d i)=(ac-bd)+(bc+ad)i,z2z1=(c+d i)(a+b i)=(ac-bd)+(bc+ad)i.故z1z2=z2z1.1.复数的乘法设z 1=a +b i ,z 2=c +d i 是任意两个复数,那么它们的积(a +b i)(c +d i)=ac +bc i +ad i +bd i 2=(ac -bd )+(ad +bc )i(a ,b ,c ,d ∈R ).2.复数乘法的运算律 对于任意z 1、z 2、z 3∈C ,有交换律 z 1·z 2=z 2·z 1结合律 (z 1·z 2)·z 3=z 1·(z 2·z 3)乘法对加法的分配律z 1(z 2+z 3)=z 1z 2+z 1z 3共轭复数问题:复数3+4i 与3-4i ,a +b i 与a -b i(a ,b ∈R )有什么特点? 提示:两复数的实部相等,虚部互为相反数.1.把实部相等,虚部互为相反数的两个复数叫做互为共轭复数. 2.复数z =a +b i 的共轭复数记作z -,即z -=a -b i.3.当复数z =a +b i 的虚部b =0时,z =z -,也就是说,实数的共轭复数仍是它本身.1.复数加、减法的规定:实部与实部相加(减)、虚部与虚部相加(减).两个复数的和或差仍是一个复数.2.复数的乘法与多项式的乘法是类似的,有一点不同即必须在所得结果中把i 2换成-1,再把实部,虚部分别合并、两个复数的积仍是一个复数,可推广到任意多个复数,任意多个复数的积仍然是一个复数.[对应学生用书P38]复数的加减运算[例1] 计算: (1)(3+5i)+(3-4i); (2)(-3+2i)-(4-5i);(3)(5-5i)+(-2-2i)-(3+3i).[思路点拨] 解答本题可根据复数加减运算的法则进行.[精解详析] (1)(3+5i)+(3-4i)=(3+3)+(5-4)i=6+i.(2)(-3+2i)-(4-5i)=(-3-4)+[2-(-5)]i=-7+7i.(3)(5-5i)+(-2-2i)-(3+3i)=(5-2-3)+[-5+(-2)-3]i=-10i.[一点通] 复数加减运算法则的记忆方法:(1)复数的实部与实部相加减,虚部与虚部相加减.(2)把i看作一个字母,类比多项式加减中的合并同类项.1.(3-5i)+(-4-i)-(3+4i)=________.解析:(3-5i)+(-4-i)-(3+4i)=(3-4-3)+(-5-1-4)i=-4-10i.答案:-4-10i2.若(-7i+5)-(9-8i)+(x+y i)=2,则x+y=________. 解析:(-7i+5)-(9-8i)+(x+y i)=(5-9+x)+(-7+8+y)i=(x-4)+(y+1)i.∴(x-4)+(y+1)i=2,即x-4=2,y+1=0.∴x=6,y=-1.∴x+y=5.答案:53.计算:(1)(1+2i)+(3-4i)-(5+6i);(2)5i-[(3+4i)-(-1+3i)].解:(1)原式=(4-2i)-(5+6i)=-1-8i;(2)原式=5i-(4+i)=-4+4i.复数的乘法[例2] 计算:(1)(1-i)(1+i)+(-1+i);(2)(2-i)(-1+5i)(3-4i)+2i.[思路点拨] 应用复数的乘法法则及乘法运算律来解.[精解详析] (1)(1-i)(1+i)+(-1+i)=1-i 2-1+i =1+i. (2)(2-i)(-1+5i)(3-4i)+2i =(-2+10i +i -5i 2)(3-4i)+2i =(-2+11i +5)(3-4i)+2i =(3+11i)(3-4i)+2i =(9-12i +33i -44i 2)+2i =53+21i +2i =53+23i.[一点通] (1)三个或三个以上的复数相乘,可按从左向右的顺序运算,或利用结合律运算.混合运算的顺序与实数的运算顺序一样.(2)平方差公式,完全平方公式等在复数范围内仍然成立.一些常见的结论要熟悉:i 2=-1,(1±i)2=±2i.4.(浙江高考改编)已知i 是虚数单位,则(-1+i)(2-i)=________. 解析:(-1+i)(2-i)=-2+i +2i -i 2=-1+3i. 答案:-1+3i5.若(1+i)(2+i)=a +b i ,其中a ,b ∈R ,i 为虚数单位,则a +b =________. 解析:∵(1+i)(2+i)=1+3i =a +b i ,∴a =1,b =3, 故a +b =4. 答案:46.计算下列各题. (1)(1+i)2;(2)(-1+3i)(3-4i); (3)(1-i)⎝ ⎛⎭⎪⎫-12+32i (1+i).解:(1)(1+i)2=1+2i +i 2=2i.(2)(-1+3i)(3-4i)=-3+4i +9i -12i 2=9+13i. (3)法一:(1-i)⎝ ⎛⎭⎪⎫-12+32i (1+i)=⎝ ⎛⎭⎪⎫-12+32i +12i -32i 2(1+i)=⎝ ⎛⎭⎪⎫3-12+3+12i (1+i)=3-12+3+12i +3-12i +3+12i 2=-1+3i.法二:原式=(1-i)(1+i)⎝ ⎛⎭⎪⎫-12+32i=(1-i 2)⎝ ⎛⎭⎪⎫-12+32i =2⎝ ⎛⎭⎪⎫-12+32i =-1+3i.共轭复数的概念[例3] 已知z ∈C ,z 为z 的共轭复数,若z ·z -3i z =1+3i ,求z . [思路点拨]设z =a +b i (a ,b ∈R )―→z =a -b i(a ,b ∈R )―→代入等式利用复数相等的条件求解.[精解详析] 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 =-1,b =0或⎩⎪⎨⎪⎧a =-1,b =3,所以z =-1或z =-1+3i. [一点通](1)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. (2)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.7.已知复数z =1+i ,z 为z 的共轭复数,则z ·z -z -1=________. 解析:∵z =1+i ,∴z =1-i , ∴z ·z =(1+i)(1-i)=2,∴z ·z -z -1=2-(1+i)-1=2-1-i -1=-i. 答案:-i8.复数z 满足(1+2i)z =4+3i ,则z =________. 解析:设z =a +b i ,则z =a -b i. ∴(1+2i)(a -b i)=4+3i ,∴a -b i +2a i +2b =4+3i , 即(a +2b )+(2a -b )i =4+3i ,∴⎩⎪⎨⎪⎧a +2b =4,2a -b =3,解之得a =2,b =1.∴z =2+i. 答案:2+i9.已知复数 z =1+i ,求实数 a ,b 使 az +2b z =(a +2z )2成立. 解:∵z =1+i ,∴az +2b z =(a +2b )+(a -2b )i , (a +2z )2=(a +2)2-4+4(a +2)i =(a 2+4a )+4(a +2)i. ∵a ,b 都是实数, ∴由 az +2b z=(a +2z )2,得⎩⎪⎨⎪⎧a +2b =a 2+4a ,a -2b =4(a +2).两式相加,整理得 a 2+6a +8=0.解得 a 1=-2,a 2=-4,对应得 b 1=-1,b 2=2. ∴所求实数为 a =-2,b =-1 或 a =-4,b =2.1.复数的加减运算把复数的代数形式z =a +b i 看作关于“i”的多项式,则复数的加法、减法运算,类似于多项式的加法、减法,只需要“合并同类项”就行,不需要记加、减法法则.2.复数的乘法运算复数的乘法可以把虚数单位i 看作字母,按多项式乘法的法则进行,注意要把i 2化为-1,进行最后结果的化简.[对应学生用书P40]一、 填空题1.计算(-i +3)-(-2+5i)的结果为________. 解析:(-i +3)-(-2+5i) =-i +3+2-5i =-6i +5.答案:5-6i2.若复数z =1-2i ,(i 为虚数单位)则z ·z +z 的实部是________. 解析:∵z =1-2i , ∴z =1+2i ,∴z ·z =(1-2i)(1+2i)=5, ∴z ·z +z =5+1-2i =6-2i. 答案:63.已知3+i -(4+3i)=z -(6+7i),则z =________. 解析:∵3+i -(4+3i)=z -(6+7i) ∴z =3+i -(4+3i)+(6+7i) =(3-4+6)+(1-3+7)i =5+5i. 答案:5+5i4.(北京高考)若(x +i)i =-1+2i(x ∈R ),则x =________. 解析:(x +i)i =-1+x i =-1+2i ,由复数相等的定义知x =2. 答案:25.已知z 1=3+4i ,z 2=t +i ,且z 1·z 2是实数,则实数t =________. 解析:∵z 2=t +i , ∴z 2=t -i ,∴z 1·z 2=(3+4i)(t -i) =3t -3i +4t i -4i 2=(3t +4)+(4t -3)i , 又∵z 1·z 2是实数, ∴4t -3=0,即t =34.答案:34二、解答题6.计算:(1)⎝ ⎛⎭⎪⎫2-12i +⎝ ⎛⎭⎪⎫12-2i ; (2)(3+2i)+(3-2)i ;(3)(6-3i)+(3+2i)-(3-4i)-(-2+i).解:(1)原式=⎝ ⎛⎭⎪⎫2+12-⎝ ⎛⎭⎪⎫12+2i =52-52i ;(3)(3+2i)+(3-2)i =3+(2+3-2)i =3+3i ;(3)(6-3i)+(3+2i)-(3-4i)-(-2+i) =[6+3-3-(-2)]+[-3+2-(-4)-1]i =8+2i. 7.计算:(1)⎝ ⎛⎭⎪⎫12+32i (4i -6)+2+i ; (2)⎝ ⎛⎭⎪⎫-12+32i ⎝ ⎛⎭⎪⎫32+12i (1+i). 解:⎝ ⎛⎭⎪⎫12+32i (4i -6)+2+i =2i +6i 2-3-9i +2+i =-7-6i.(2)⎝ ⎛⎭⎪⎫-12+32i ⎝ ⎛⎭⎪⎫32+12i (1+i) =⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫-34-34+⎝⎛⎭⎪⎫34-14i (1+i)=⎝ ⎛⎭⎪⎫-32+12i (1+i) =⎝⎛⎭⎪⎫-32-12+⎝ ⎛⎭⎪⎫12-32i =-1+32+1-32i.8.(江西高考改编)z 是z 的共轭复数.若z +z =2,(z -z )i =2(i 为虚数单位),求z .解:法一:设z =a +b i(a ,b ∈R ),则z =a -b i , ∵z +z =2a =2,∴a =1. 又(z -z )i =2b i 2=-2b =2. ∴b =-1. 故z =1-i.法二:∵(z -z )i =2,∴z -z =2i=-2i又z+z=2.∴z-z+(z+z)=-2i+2,∴2z=-2i+2,∴z=1-i.。
高中数学第三章3.2复数代数形式的四则运算3.2.1复数代数形式的加减运算及其几何意义讲义新人教A版选修2_2
3.2.1 复数代数形式的加、减运算及其几何意义1.复数的加法与减法 (1)复数的加减法运算法则(a +b i)±(c +d i)=□01(a ±c )+(b ±d )i. (2)复数加法的运算律复数的加法满足□02交换律、□03结合律,即对任何z 1,z 2,z 3∈C ,有z 1+z 2=□04z 2+z 1;(z 1+z 2)+z 3=□05z 1+(z 2+z 3). 2.复数加、减法的几何意义 (1)复数加法的几何意义若复数z 1,z 2对应的向量OZ 1→,OZ 2→不共线,则复数z 1+z 2是以OZ 1→,OZ 2→为邻边的平行四边形的对角线OZ →所对应的复数.(2)复数减法的几何意义复数z 1-z 2是连接向量OZ 1→,OZ 2→的□06终点,并指向被减向量的向量Z 2Z 1→所对应的复数. (3)复平面内的两点间距离公式:d =□07|z 1-z 2|. 其中z 1,z 2是复平面内的两点Z 1和Z 2所对应的复数,d 为Z 1和Z 2间的距离.1.两点间的距离公式结合模的知识可得复平面上两点间的距离公式,设z 1=x 1+y 1i ,z 2=x 2+y 2i ,则|Z 2Z 1→|=|z 1-z 2|=|(x 1+y 1i)-(x 2+y 2i)|=|(x 1-x 2)+(y 1-y 2)i|=x 1-x 22+y 1-y 22.2.复数模的两个重要性质(1)||z 1|-|z 2||≤|z 1±z 2|≤|z 1|+|z 2|; (2)|z 1+z 2|2+|z 1-z 2|2=2|z 1|2+2|z 2|2.1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)复数与向量一一对应.( )(2)复数与复数相加减后结果只能是实数.( )(3)因为虚数不能比较大小,所以虚数的模也不能比较大小.( ) 答案 (1)× (2)× (3)× 2.做一做(1)计算:(3+5i)+(3-4i)=________. (2)(5-6i)+(-2-2i)-(3+3i)=________.(3)已知向量OZ 1→对应的复数为2-3i ,向量OZ 2→对应的复数为3-4i ,则向量Z 1Z 2→对应的复数为________.答案 (1)6+i (2)-11i (3)1-i探究1 复数的加减运算例1 计算:(1)(3-5i)+(-4-i)-(3+4i); (2)(-7i +5)-(9-8i)+(3-2i).[解] (1)原式=(3-4-3)+(-5-1-4)i =-4-10i. (2)原式=(5-9+3)+(-7+8-2)i =-1-i. 拓展提升复数代数形式的加减法运算,其运算法则是对它们的实部和虚部分别进行加减运算.在运算过程中应注意把握每一个复数的实部和虚部.这种运算类似于初中的合并同类项.【跟踪训练1】 计算:(1)(1+2i)+(-2+i)+(-2-i)+(1-2i); (2)(i 2+i)+|i|+(1+i).解 (1)原式=(-1+3i)+(-2-i)+(1-2i) =(-3+2i)+(1-2i)=-2. (2)原式=(-1+i)+0+12+(1+i) =-1+i +1+(1+i)=1+2i. 探究2 复数加减运算的几何意义例2 已知ABCD 是复平面内的平行四边形,且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.[解] 解法一:设D 点对应复数为x +y i(x ,y ∈R ),则D (x ,y ). 又由已知A (1,3),B (0,-1),C (2,1),∴AC 中点为⎝ ⎛⎭⎪⎫32,2,BD 中点为⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2,y -12.∵平行四边形对角线互相平分, ∴⎩⎪⎨⎪⎧32=x 2,2=y -12,∴⎩⎪⎨⎪⎧x =3,y =5.即点D 对应的复数为3+5i.解法二:设D 点对应的复数为x +y i(x ,y ∈R ).则AD →对应的复数为(x +y i)-(1+3i)=(x -1)+(y -3)i , 又BC →对应的复数为(2+i)-(-i)=2+2i. 由已知AD →=BC →,∴(x -1)+(y -3)i =2+2i ,∴⎩⎪⎨⎪⎧x -1=2,y -3=2,∴⎩⎪⎨⎪⎧x =3,y =5,即点D 对应的复数为3+5i.[条件探究] 若一个平行四边形的三个顶点对应的复数分别为1+3i ,-i,2+i ,求第四个顶点对应的复数.[解] 设1+3i ,-i,2+i 对应A ,B ,C 三点,D 为第四个顶点,则①当ABCD 是平行四边形时,D 点对应的复数是3+5i.②当ABDC 是平行四边形时,D 点对应的复数为1-3i.③当ADBC 是平行四边形时,D 点对应复数为-1+i.拓展提升(1)根据复数的两种几何意义可知:复数的加减运算可以转化为点的坐标运算或向量运算.(2)复数的加减运算用向量进行时,同样满足平行四边形法则和三角形法则. (3)复数及其加减运算的几何意义为数形结合思想在复数中的应用提供了可能. 【跟踪训练2】 已知复平面内平行四边形ABCD ,A 点对应的复数为2+i ,向量BA →对应的复数为1+2i ,向量BC →对应的复数为3-i ,求:(1)点C ,D 对应的复数; (2)平行四边形ABCD 的面积.解 (1)因为向量BA →对应的复数为1+2i ,向量BC →对应的复数为3-i , 所以向量AC →对应的复数为(3-i)-(1+2i)=2-3i. 又OC →=OA →+AC →,所以点C 对应的复数为(2+i)+(2-3i)=4-2i. 因为AD →=BC →,所以向量AD →对应的复数为3-i ,即AD →=(3,-1), 设D (x ,y ),则AD →=(x -2,y -1)=(3,-1),所以⎩⎪⎨⎪⎧x -2=3,y -1=-1,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =5,y =0.所以点D 对应的复数为5. (2)因为BA →·BC →=|BA →||BC →|cos B ,所以cos B =BA →·BC →|BA →||BC →|=3-25×10=152=210.所以sin B =752=7210,所以S =|BA →||BC →|sin B =5×10×7210=7.所以平行四边形ABCD 的面积为7. 探究3 复数加减运算的几何意义的应用 例3 已知|z 1|=|z 2|=|z 1-z 2|=1,求|z 1+z 2|.[解]解法一:设z1=a+b i,z2=c+d i(a,b,c,d∈R),∵|z1|=|z2|=|z1-z2|=1,∴a2+b2=c2+d2=1,①(a-c)2+(b-d)2=1.②由①②得2ac+2bd=1.∴|z1+z2|=a+c2+b+d2=a2+c2+b2+d2+2ac+2bd= 3.解法二:设O为坐标原点,z1,z2,z1+z2对应的点分别为A,B,C.∵|z1|=|z2|=|z1-z2|=1,∴△OAB是边长为1的正三角形,∴四边形OACB是一个内角为60°,边长为1的菱形,且|z1+z2|是菱形的较长的对角线OC的长,∴|z1+z2|=|OC|=|OA|2+|AC|2-2|OA||AC|cos120°= 3.拓展提升掌握以下常用结论:在复平面内,z1,z2对应的点为A,B,z1+z2对应的点为C,O为坐标原点,则四边形OACB:①为平行四边形;②若|z1+z2|=|z1-z2|,则四边形OACB为矩形;③若|z1|=|z2|,则四边形OACB为菱形;④若|z1|=|z2|且|z1+z2|=|z1-z2|,则四边形OACB为正方形.【跟踪训练3】若复数z满足|z+i|+|z-i|=2,求|z+i+1|的最小值.解解法一:设复数-i,i,-(1+i)在复平面内对应的点分别为Z1,Z2,Z3.如图,因为|z+i|+|z-i|=2,|Z1Z2|=2,所以复数z对应的点Z的集合为线段Z1Z2.问题转化为:动点Z在线段Z1Z2上移动,求|ZZ3|的最小值,由图可知|Z1Z3|为最小值且最小值为1.解法二:设z=x+y i(x,y∈R).因为|z+i|+|z-i|=2,所以x2+y+12+x2+y-12=2,又x2+y+12=2-x2+y-12≥0,所以0≤1-y=x2+y-12≤2,即(1-y)2=x2+(y-1)2,且0≤1-y≤2.所以x=0且-1≤y≤1,则z=y i(-1≤y≤1).所以|z+i+1|=|1+(y+1)i|=12+y+12≥1,等号在y=-1即z=-i时成立.所以|z+i+1|的最小值为1.1.复数的加法规定:实部与实部相加,虚部与虚部相加,两个复数的和仍是一个复数,这一法则可以推广到多个复数相加.2.因为复数可以用向量来表示,所以复数加法的几何意义就是向量加法的平行四边形法则.3.复数的减法可根据复数的相反数,转化为复数的加法来运算.1.复数z 1=3+i ,z 2=1-i ,则z 1-z 2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 ∵z 1-z 2=(3+i)-(1-i)=2+2i , ∴z 1-z 2在复平面内对应的点位于第一象限. 2.已知|z |=3,且z +3i 是纯虚数,则z 等于( ) A .-3i B .3i C .±3i D.4i 答案 B解析 设z =x +y i(x ,y ∈R ),由z +3i =x +(y +3)i 为纯虚数,得x =0,且y ≠-3,又|z |=x 2+y 2=|y |=3,∴y =3.故选B.3.非零复数z 1,z 2分别对应复平面内的向量O A →,O B →,若|z 1+z 2|=|z 1-z 2|,则( ) A .O A →=O B → B .|O A →|=|O B →| C .O A →⊥O B →D .O A →,O B →共线答案 C解析 如图,由向量的加法及减法法则可知,O C →=O A →+O B →,B A →=O A →-O B →.由复数加法及减法的几何意义可知,|z 1+z 2|对应O C →的模,|z 1-z 2|对应B A →的模.又|z 1+z 2|=|z 1-z 2|,所以四边形OACB 是矩形,则O A →⊥O B →.4.复数z 满足z -(1-i)=2i ,则z 等于( )A .1+iB .-1-iC .-1+iD .1-i答案 A解析 z =2i +(1-i)=1+i.故选A.5.如图所示,平行四边形OABC 的顶点O ,A ,C 分别对应复数0,3+2i ,-2+4i.求:(1)向量AO →对应的复数; (2)向量CA →对应的复数; (3)向量OB →对应的复数.解 (1)因为AO →=-OA →,所以向量AO →对应的复数为-3-2i.(2)因为CA →=OA →-OC →,所以向量CA →对应的复数为(3+2i)-(-2+4i)=5-2i. (3)因为OB →=OA →+OC →,所以向量OB →对应的复数为(3+2i)+(-2+4i)=1+6i.。
复数的运算
复数的运算
我们可以借助实数的四则运算法则来定义复数的四则运算。
复数的加减法为(a+bi)+(c+di)=(a+c)+(b+d)i
注意到i2=-1,定义复数的乘法为
(a+bi)(c+di)=ac+adi+bci+bdi2
=(ac-bd+(ad+bc)i
可以看到,两个复数的乘积为0当且仅当其中一个复数为0,这与实数的情况是一样的。
特别称a-bi为a+bi的共扼,两个共扼复数的乘积为实数,即
(a+bi)(a-bi)=a2+b2
当c和d不同时为零时,令分子分母同乘分母的共钜,定义复数的除法为
(a+bi)/(c+di)=(ac+bd)/(c2+d2)+[(bc-ad)/(c2+d3)]i
有了上面的定义,我们就可以求任意二次方程的解了,比如
x2-2x+20,由韦达公式可以得到两个解为x1=1+i和x2=1-i。
高斯非常认真地研究了复数,他在1801年发表地《算术研究》中考虑了复整数地问题,即复数a+bi中a和b均为整数的问题;他考虑了复素数的问题,所谓的复素数是指:不能分解为除+1和+i以外复整数乘积的形式的复数。
这样,在实数集合R中的素数在复数集合C中就不一定是复素数了,比如5在实数集合是一个素数,但在复数集合中却可以表示为两个共扼数乘积的形式,即
5=(1+2i)(1-2i),因此,5在C中就不是素数。
特别是,高斯证明
了我们在《数的性质》一讲中提到的“任何一个整数都可以唯表示为若千个素数的乘积的形式”这个事实对于复整数也成立,于是,就开辟了今天被称为代数数论的新的研究邻域.。
第3章 3.2.13.2.1 复数代数形式的加减运算及其几何意义
z2+z1 , (2)对任意z1,z2,z3∈C,有z1+z2=________ z1+(z2+z3) (z1+z2)+z3=__________.
填一填· 知识要点、记下疑难点
3.2.1
2.复数加减法的几何意义 → → 如图:设复数z1,z2对应向量分别为 OZ 1, OZ 2,四边形 → OZ1ZZ2为平行四边形,则与z1+z2对应的向量是______, OZ → Z2Z1 . 与z1-z2对应的向量是______
答 仍然是个复数,且是一个确定的复数;
研一研· 问题探究、课堂更高效
3.2.1
问题2 当b=0,d=0时,与实数加法法则一致吗?
本 课 时 栏 目 开 关
答
一致.
研一研· 问题探究、课堂更高效
3.2.1
问题3 它的实质是什么?类似于实数的哪种运算方法?
本 课 时 栏 目 开 关
答 实质是实部与实部相加,虚部与虚部相加,类似于 实数运算中的合并同类项.
填一填· 知识要点、记下疑难点
3.2.1
1.复数加法与减法的运算法则
本 课 时 栏 目 开 关
(1)设z1=a+bi,z2=c+di是任意两个复数,则z1+z2= (a-c)+(b-d)i (a+c)+(b+d)i ,z1-z2=________________. ________________
3.2.1
方法二 设O为坐标原点, z1,z2,z1+z2对应的点分别为A,B,C. ∵|z1|=|z2|=|z1-z2|=1,
本 课 时 栏 目 开 关
∴△OAB是边长为1的正三角形, ∴四边形OACB是一个内角为60° ,边长为1的菱形,
且|z1+z2|是菱形的较长的对角线OC的长, → ∴|z +z |=|OC|
高二数学复数的加减运算
二.复数的加减法及几何意义
3、共轭复数:
实部相等而虚部互为相反数的两个复数,叫做 互为共轭复数,也称这两个复数互相共轭。
Z的共轭复数用Z来表示即Z a bi时, Z a bi
复数的加减运算 及其几何意义
一.回顾复数的几何意义
一一对应
复数z=a+bi
直角坐标系中的点Z(a,b)
(数)
(ห้องสมุดไป่ตู้)
一一对应 平面向量 OZ
|z|=|a+bi|
点Z(a,b)到原点的距离
(数)
(形)
一一对应 平面向量 OZ 的模|OZ |.
| z z0 | 复平面上点Z(a,b)到Z0 (a’,b’)的距离
例2:证明:1 | Z || Z |
Z Z
2 Z1 Z2 Z1 Z2
Z1 Z2 Z1 Z2
例3.(1)若Z1 3 i, Z2 4i 1, Z1 Z Z2, 求Z
(2)设f (Z ) Z , Z1 3 4i, Z2 i 2,则求f (Z1 Z2 ).
(3)已知Z C,且2Z 3Z 1 3i,求复数Z.
;宁波象山出海捕鱼 宁波象山出海捕鱼 ;
不影响其存在和意义。 地址是死的,地点是活的。地址仅仅被用以指示与寻找,地点则用来生活和体验。 安东尼·奥罗姆是美国社会学家,他有个重大发现:现代城市太偏爱“空间”却漠视“地点”。在他看来,地点是个正在消失的概念,但它担负着“定义我们生存状态”的使命。 “地点是人类活动最重
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复数加法的几何意义就是按平行四
边形或三角形法则求解即如下图:
y Z2
Z1+Z1
0
Z1
x
(2)复数减法的几何意义;复
数的减法是加法的逆运算,
两复数相减,方向指向被减
向量。如图:
y Z1
Z1+Z2
0 i1 i2 i 1
2020/4/8
2020/4/8
练习
(1)3 4i 5 9i
(2)10 4i (8 10i)
复数的加法与减法满足下面的结 论,希望同学们要记清
2( z 1
2
2
z2 )
Z1 Z2
2 Z1 Z2 2
2020/4/8
【探究】 i 的指数变化规律
i1 i , i2 1 , i3 i , i4 1
i5 __ , i6 __ , i7 __ , i8 __
你能发现规律吗?有怎样的规律?
i4n 1 , i4n1 i ,
i4n2 1 , i4n3 i
2020/4/8
【例3】求值:i i2 i3 i2006
解:原式(i i2 i3 i4) (i5 i6 i7 i8) ... (i2001 i2002 i2003 i2004) i2005 i2006
那么: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).
(2)复数的加法满足交换律、结合律,
即对任何z1,z2,z3∈C,有
z1+z2=z2+z1, (z1+z2)+z3=z1+(z2+z3).
例1.计算 (5 6i) (2 i) (3 4i)
i 实部 什么关系?
实数b 0
R C
复数a+bi虚数b
纯虚数a 0非纯虚数 a
0,b 0 0,b
0
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.
若a,b, c, d R,
a c
a bi c di b d
特别地,a+bi=0 a=b=0 .
问题:
a=0是z=a+bi(a、bR)为 纯虚数的 必要不充分条件
注意:一般地,两个复数只能说相等 或不相等,而不能比较大小.
思考:对于任意的两个复数到底能否 比较大小? 答案:当且仅当两个复数都是实数 时,才能比较大小.
1.复数加减法的运算法则:
(1)运算法则:设复数z1=a+bi,z2=c+di,
3.2 复数的加法与减 法运算
复数的加法与减法
2020/4/8
复习:
我们引入这样一个数i ,把i 叫做
虚数单位,并且规定: i21;
形如a+bi(a,b∈R)的数叫做复数.
全体复数所形成的集合叫做复数 集,一般用字母C表示 .
复数的代数形式: 通常用字母 z 表示,即
z a bi (a R,b R)
0
Z2
x
例2:计算 (1)a bi c di
(2)(a bi) (c di)
解(1) (a bi) (c di) a c (b d)i
(2)
(a bi) (c di) a c (b d)i
(3)(1 2i)(3 4i)(2 i)
(1 2i)(3 4i)(2 i) (11 2i)(2 i) 20 15i