浙江省衢州市高三数学《数系的扩充与复数的引入(第一课时)》说课稿.doc
1数系的扩充和复数的概念说课稿
3.1.1《数系的扩充和复数的概念》说课稿一:学习目标分析学习目标是教学中最先要考虑的因素,明晰学习目标,做到有的放矢,是课堂教学的第一要素。
我从以下几个方面考虑来制定本节课的学习目标:(1)明确《课程标准》要求;(2)分析教材;(3)分析学情。
1、本节课的《课程标准》要求:(1)在问题情境中了解数系的扩充过程,体会实际需求与数学内部的矛盾(数的运算规则、方程求根)在数系扩充过程中的作用,感受人类理性思维的作用以及与现实世界的联系。
(2)理解复数的基本概念以及复数相等的充要条件。
2、分析教材复数的引入实现了中学阶段数系的最后一次扩充.本节课的学习,一方面让学生回忆数系扩充的过程,体会虚数引入的必要性和合理性.另一方面,让学生理解复数的有关概念,掌握复数相等的充要条件,为今后的学习奠定基础.因此,本节课具有承前启后的作用,是本章的重点内容.3、分析学情在学习本节之前,学生对数的概念已经扩充到实数,也已清楚各种数集之间的包含关系等内容,但知识是零碎、分散的,对数的生成发展的历史和规律缺乏整体认识与理性思考,知识体系还未形成。
另一方面学生对方程解的问题会默认为在实数集中进行,缺乏严谨的思维习惯。
4、考情分析从近几年的高考试题来看,复数部分是高考必考内容之一,主要考查复数的有关概念和运算.复数在高考中题型多为选择题和填空题,均为容易题基于以上分析,本节课的学习目标如下:(1)通过回忆数系的扩充过程,观察所列举的复数能简述复数的定义,并能说出复数的实部与虚部。
(2)通过比较给出的两个复数能归纳出复数相等的充要条件,并能解决与例题相似的题目。
(3)通过小组讨论能将复数归类,并能用语言或图形表达复数的分类,会解决含有字母的复数的分类问题。
二:重点、难点分析:本节课是人教版《选修1-2》第三章第一课时,复数的概念为学生学习复数的表示、复数的运算及后继知识奠定了坚实的基础,因此,复数的概念是本节课学习的重点。
象x2=-1这样的方程没有实数解在学生心目中已成定论,负数不能开平方是学生固有的思维模式,而虚数单位i的引入会引起学生认知上的冲突、心理上的排斥。
数系的扩充和复数的概念 说课稿 教案 教学设计
目标定位:数的概念的发展与数系扩充是数学发展的一条重要线索.数系扩充的过程体现了数学的发现和创造过程,也体现了数学发生、发展的客观需要.复数作为数系扩充的结果引入,体现了实际需求与数学内部的矛盾在数系扩充过程中的作用,以及数系扩充过程中数系结构与运算性质的变化.《标准》在选修1-2与选修2-2中设计了数系的扩充与复数的引入的内容,突出数系的扩充过程,实现了基础教育数学课程中数系从实数到复数的又一次扩充.《标准》强调复数的代数表示法及代数形式的加减运算的几何意义,淡化烦琐的计算和技巧性训练,从而体会数学体系的建构过程、数形结合思想以及人类理性思维在数学发展中的作用,有助于发展学生的创新意识.引进虚数,把实数集扩充到复数集,这是中学课程里数的概念的最后一次扩充.虚数的引入,虽然最先是由于数学本身的需要,但也只有当复数表示平面上的点这一几何解释出现之后,在解决实际问题中才得到广泛的应用,复数才被人们承认并且巩固了下来.复数与平面向量有着密切的联系.复数的向量形式是它的几何意义之一;借助向量,我们可以得到复数的加法法则,并赋予其几何意义;复数减法的几何意义与向量减法也是一致的.这种数形结合的思想丰富了我们研究问题和解决问题的范围和手段.同时,复数作为一种新的“数学语言”也为我们今后用代数方法解决几何问题提供了可能.数系的扩充与复数的引入与2002年颁布的《全日制普通高级中学数学教学大纲》相比,删去了复数的三角形式以及复数三角形式的乘法、除法、乘方、开方等内容,突出了数系的扩充过程、复数的代数表示法、代数形式的四则运算以及加减运算的几何意义.教材解读:复数的内容是高中数学课程中的传统内容.对于复数,《标准》要求在问题情境中了解数系的扩充过程,体会实际需求与数学内部的矛盾(数的运算规则、方程求根)在数系扩充过程中的作用,感受人类理性思维的作用以及数与现实世界的联系;理解复数的基本概念以及复数相等的充要条件;了解复数的代数表示法及其几何意义;能进行复数代数形式的四则运算,了解复数代数形式的加、减运算的几何意义.注重提高学生的数学思维能力是高中数学课程的基本理念之一,也是高中数学教育的基本目标之一.人们在学习数学和运用数学解决问题时,不断地经历直观感知、观察发现、归纳类比、空间想象、抽象概括、符号表示、运算求解、数据处理、演绎证明、反思与建构等思维过程.它们是数学思维能力的具体体现.数系的扩充与复数的引入具体地综合体现了上述数学思维过程.这些使得学生可以在以往具体经历各种数学思维方式的基础上,在更高层次上加以理解.本章教学内容虽然不多,但中学阶段重要的数学思想方法都有所体现.时,常用到待定系数法建立相应的方程组来解决.这充分体现了转化化归思想和方程思想.复数包括实数和虚数两部分,虚数还分纯虚数和非纯虚数.解决与复数概念有关的问题时,对虚部b的讨论十分关键.要合理地加以分类讨论,要注意不重复且不遗漏.复数的四则运算可类比实数运算来学习,但它不是实数运算合情推理的结果,而是一种“规定”,是新的定义.复数的四则运算本身也是一个建构的过程,其前提是对虚数单位i的两个规定,从而形成了一个具有公理化结构特点的小系统.公理化思想的有机渗透,对学生体会数学精神,感悟数学本质很有教育价值.。
数系的扩充和复数的概念 说课稿 教案 教学设计
数系的扩充与复数的引入教学目标【知识目标】使学生了解数的发展史,以及数集扩充到复数集的必要性;理解复数的相关概念和复数相等的充要条件。
【能力目标】通过师生共同探索、发现数集扩充的原因,培养学生(通过查阅资料)独立获取数学知识的能力,以及类比思考问题的能力;通过对复数相关概念的自学,培养学生的自学能力和对概念的认知能力。
【情感目标】通过了解数系的扩充过程,使学生感受到人类理性思维在数系扩充过程中的作用,以及数和现实世界的联系,从而激发学生对数学研究的热情。
教学重点和难点【教学重点】复数的相关概念,复数的分类以及复数相等的充要条件。
【教学难点】虚数单位i的引入以及复数的概念的理解。
教学策略教师始终在学生知识的“最近发展区”设置问题,启发、引导学生自主探究和交流,让学生在师生互动、生生互动的过程中,完成对知识的探索。
学法指导学生通过动手、动口、动脑等活动,主动探索、发现问题;互动合作,解决问题;归纳概括,形成能力。
教学过程一、设置问题情景,导入新课复习回顾:到目前为止,我们都学习过哪些数的集合?它们之间有着怎样的关系?(学生回答)设置问题:数的集合是如何由自然数集扩充为实数集的呢?实数集是否是最大的数集呢?师:带着这两个问题,今天,我们就一起来学习《数系的扩充与复数的引入》二、探究、发现数系扩充的过程和原因问题1:目前,我们所学习的最大数集是什么?实数是如何分类的?(学生回答,教师借助多媒体展示实数的分类过程。
)(教师以实数的分类“逆过程”为主线,引导学生发现数集的扩充过程) 问题2:如果我们逆过来看实数的分类过程,是一个数集的什么过程?(学生回答)问题3:观察实数的分类(图),能否说出哪些数的产生推动了数系的一次次扩充呢?(学生回答)问题4:在数的产生和发展过程中,自然数、分数、负数以及无理数产生的原因是什么?同学们能否根据课下所查找的相关资料,用简练的语言来概述一下呢?(同学之间可以相互交流)活动1:学生之间互动交流活动2:师生之间互动交流通过活动1,活动2,师生共同探讨得出数的产生和发展的原因(多媒体展示):师:通过了解自然数、分数、负数以及无理数的产生原因,我们不难看出,数系的每一次扩充都是人们生产和生活的需要,而对数学学 而言,数系的每一次扩充,也是数学自身发展和完善的需要。
高中数学第四章数系的扩充与复数的引入1数系的扩充与复数的引入1.1数的概念的扩展课件
课前预习学案
课堂互动讲义
课后演练提升
1.复数的有关概念
(1)复数 ①定义:形如a+bi的数叫做复数,其中a、b_∈__R__,i叫做 _虚__数__单__位__.a叫做复数的__实__部__,b叫做复数的_虚__部___. ②表示方法:复数通常用_小__写__字__母__z_表示,即__z=__a_+__b_i_. (2)复数集 ①定义:_复__数___的全体组成的集合叫做复数集. ②表示:通常用大写字母__C__表示.
(2)由题意mm22- +23mm- +22>=00 ,得 m=-1 或 m=-2.
数学D 选修1-2
第四章 数系的扩充与复数的引入
课前预习学案
课堂互动讲义
课后演练提升
课堂互动讲义
数学D 选修1-2
第四章 数系的扩充与复数的引入
课前预习学案
课堂互动讲义
课后演练提升
复数的有关概念
下列命题中,正确命题的个数是(
课堂互动讲义
课后演练提升
提示: (1)当mm≠2-02m=0 , 即 m=2 时,复数 z 是实数; (2)当 m2-2m≠0, 即 m≠0 且 m≠2 时,复数 z 是虚数; (3)当m2+mm-6=0 ,
m2-2m≠0 即 m=-3 时,复数 z 是纯虚数.
数学D 选修1-2
第四章 数系的扩充与复数的引入
数学D 选修1-2
第四章 数系的扩充与复数的引入
课前预习学案
课堂互动讲义
课后演练提升
3.以 3i- 2的虚部为实部,以 3i2+ 2i 的实部为虚部的 复数是________.
解析: 3i- 2的虚部为 3,3i2+ 2i 的实部为-3,所以所 求复数为 3-3i.
2017-2018版高中数学 第3章 数系的扩充与复数的引入 3.1 数系的扩充教案 苏教版选修1-
3.1数系的扩充和复数的引入【教材分析】教材地位和作用:数系扩充的过程体现了数学的发现和创造过程,体现了数学发生发展的客观需求.通过学习,学生在问题情景中了解数系扩充的过程以及引入虚数的必要性,体会人类理性思维在数系扩充中的作用,有助于提高学生的数学素养.复数的引入是中学阶段数系的最后一次扩充.学习复数的一些基本知识,为学习复数的四则运算和几何意义做好知识储备.教材处理办法:精心设计制作教学课件,直观形象地展示数系扩充的过程.化抽象为具体,使学生真实体验数系扩充的必要性及数系扩充要遵循的法则.在这个过程中了解复数、虚数、纯虚数、复数的实部、虚部等相关概念就水到渠成了.重点:数系扩充的过程和方法,复数的相关概念.难点:数系扩充的过程和方法,虚数的引入.【教学目标】知识目标:了解数系的扩充过程,感受人类理性思维的作用以及数与现实世界的联系;了解复数的相关概念.能力目标:发展学生独立获取数学知识的能力和创新意识.情感目标:初步认识数学的应用价值、科学价值和人文价值,崇尚数学具有的理性精神和科学态度,树立辩证唯物主义世界观.【教学方法】教学模式:“4+1”教学模式教学方法:开放式探究,启发式引导,互动式讨论,反馈式评价.学习方法:自主探究,观察发现,合作交流,归纳总结。
教学手段:结合多媒体网络教学环境,构建学生自主探究的教学平台【教学程序】以问题为载体,以学生活动为主线.自主学习合作探究成果展示精讲点拨巩固提高小结与作业1、【自主学习】(课前完成)阅读教材《§3.1.1 数系的扩充与复数的概念》内容,思考:(1) 你对数的发展的了解(2) 由得你有,何困惑?(3)方根2-=0无实根的原因是什么?如果扩充数系,使之有解,如何扩充?(4)虚数单位i的性质?i与实数的运算性质?(5)复数的有关概念?(6)实数集R与复数C的关系?2、【合作探究】探究任务一:数系的扩充过程。
问题1:回顾归纳从小学到昨天为止数系的扩充过程。
高中数学_3.1数系的扩充与复数的引入(一)教学设计学情分析教材分析课后反思
《数系的扩充与复数的引入(一)》教学设计执教者学情分析数系的扩充与复数的引入是选修1-2与选修2-2的内容,是高中生的共同数学基础之一。
学生在小学、初中分别学习了自然数、整数、有理数、实数等不同类型的数,并对这些数的关系有了初步的认识。
在这个基础上能初步的概括出:自然数集N →整数集Z →有理数集Q →实数集R ,数集的每一次扩充解决了某些代数方程在原有数集中不可以解决的矛盾,通过数系扩充过程的概括体现了数学的发现和创造过程,同时了解了数学产生、发展的客观需求,为复数的引入做好了铺垫。
这部分的学习,有助于学生体会理论产生与发展的过程,认识到数学产生和发展既有来自外部的动力,又有来自数学内部的动力,从而形成正确的数学观,有助于发展学生的全新意识和创新能力。
效果分析通过课前准备环节,有理数到实数集扩充的引入,体现数系扩充的过程的特征,通过问题让学生感受的更加的明显,为复数自然而然的引入铺垫好了基础,在本节中,学生在问题情境中了解数系扩充的过程以及引入复数的必要性,学习复数的一些基本知识,体会人类理性思维在数系扩充中的作用。
在思考与讨论环节中,通过学生的讨论充分挖掘学生的思维,发挥集体智慧,加强学生的认识,效果比较突出,突破本节的复数的分类这个难点内容。
在学生的展现环节,通过学生的上台板演,充分发挥学生的积极主动意思,有助于学生学习积极主动性的提高。
教材分析本节的主要内容是数系的扩充和复数的概念。
教学目标:(1) 在问题情境中了解数系的扩充过程,体会实际需求与数学内部的矛盾(数的运算规则、方程理论)在数系扩充中的作用,感受人类理性思维的作用以及数与现实世界的联系。
(2) 理解复数的基本概念。
(3) 了解复数的代数表示法。
(4) 理解复数相等的充要条件。
教学重点:(3) 数系的扩充过程。
(4) 复数的概念、复数的分类和复数相等的充要条件。
教学难点:(2) 虚数单位i 的引入。
(3) 复数与实数、虚数的关系。
数系的扩充和复数的概念说课稿 教案 教学设计
数系的扩充和复数的概念(1)实数系经过扩充后得到的新数集是什么?复数集如何分类?(2)复数能否比较大小?复数相等的充要条件是什么?纯虚数、虚数、实数、复数关系如何?1.复数的有关概念(1)复数①定义:形如a+b i(a,b∈R)的数叫做复数,其中i叫做虚数单位,满足i2=-1,实部是a,虚部是b.②表示方法:复数通常用字母z表示,代数形式为z=a+b i(a,b∈R).(2)复数集①定义:全体复数所成的集合.②表示:通常用大写字母C表示.[点睛]复数概念的三点说明(1)复数集是最大的数集,任何一个数都可以写成a+b i(a,b∈R)的形式,其中0=0+0i.(2)复数的虚部是实数b而非b i.(3)复数z =a +b i 只有在a ,b ∈R 时才是复数的代数形式,否则不是代数形式.2.复数相等在复数集C ={}a +b i|a ,b ∈R 中任取两个数a +b i ,c +d i(a ,b ,c ,d ∈R),我们规定:a +b i 与c +d i 相等的充要条件是a =c 且b =d .3.复数的分类对于复数a +b i ,当且仅当b =0时,它是实数;当且仅当a =b =0时,它是实数0;当b ≠0时,叫做虚数;当a =0且b ≠0时,叫做纯虚数.这样,复数z =a +b i 可以分类如下:复数z ⎩⎪⎨⎪⎧实数(b =0),虚数(b ≠0)(当a =0时为纯虚数). [点睛] 复数集、实数集、虚数集、纯虚数集之间的关系复数的概念及分类[典例] (1)给出下列三个命题:①若z ∈C ,则z 2≥0;②2i -1的虚部是2i ;③2i 的实部是0.其中真命题的个数为( )A .0B .1C .2D .3(2)当m 为何实数时,复数z =m 2-m -6m +3+(m 2-2m -15)i.①是虚数;②是纯虚数.[解析] (1)对于①,当z ∈R 时,z 2≥0成立,否则不成立,如z =i ,z 2=-1<0,所以①为假命题;对于②,2i -1=-1+2i ,其虚部是2,不是2i ,②为假命题;对于③,2i =0+2i ,其实部是0,③为真命题.故选B.[答案] B(2)①当⎩⎪⎨⎪⎧m +3≠0,m 2-2m -15≠0, 即m ≠5且m ≠-3时,z 是虚数. ②当⎩⎪⎨⎪⎧m 2-m -6m +3=0,m 2-2m -15≠0, 即m =3或m =-2时,z 是纯虚数.[一题多变]1.[变设问]本例(2)中条件不变,当m 为何值时,z 为实数?解:当⎩⎪⎨⎪⎧m +3≠0,m 2-2m -15=0,即m =5时,z 是实数. 2.[变设问]本例(2)中条件不变,当m 为何值时,z >0.解:因为z >0,所以z 为实数,需满足⎩⎪⎨⎪⎧ m 2-m -6m +3>0,m 2-2m -15=0,解得m =5.3.[变条件]已知z =log 2(1+m )+ilog 12(3-m )(m ∈R),若z 是虚数,求m 的取值范围.解:∵z 是虚数,∴log 12(3-m )≠0,且1+m >0,即⎩⎪⎨⎪⎧ 3-m >0,3-m ≠1,1+m >0,∴-1<m <2或2<m <3.∴m 的取值范围为(-1,2)∪(2,3).复数分类的关键(1)利用复数的代数形式,对复数进行分类,关键是根据分类标准列出实部、虚部应满足的关系式.求解参数时,注意考虑问题要全面,当条件不满足代数形式z =a +b i(a ,b ∈R)时应先转化形式.(2)注意分清复数分类中的条件设复数z =a +b i(a ,b ∈R),则①z 为实数⇔b =0,②z 为虚数⇔b ≠0,③z 为纯虚数⇔a =0,b ≠0.④z =0⇔a =0,且b =0. 复数相等[典例] (1)已知x 2-y 2+2xy i =2i ,求实数x ,y 的值;(2)关于x 的方程3x 2-a 2x -1=(10-x -2x 2)i 有实根,求实数a 的值.[解] (1)∵x 2-y 2+2xy i =2i ,∴⎩⎪⎨⎪⎧x 2-y 2=0,2xy =2, 解得⎩⎪⎨⎪⎧ x =1,y =1或⎩⎪⎨⎪⎧x =-1,y =-1. (2)设方程的实数根为x =m ,则3m 2-a 2m -1=(10-m -2m 2)i ,∴⎩⎨⎧ 3m 2-a 2m -1=0,10-m -2m 2=0,解得a =11或a =-715. 复数相等问题的解题技巧(1)必须是复数的代数形式才可以根据实部与实部相等,虚部与虚部相等列方程组求解.(2)根据复数相等的条件,将复数问题转化为实数问题,为应用方程思想提供了条件,同时这也是复数问题实数化思想的体现.(3)如果两个复数都是实数,可以比较大小,否则是不能比较大小的.。
数系的扩充与复数的引入说课稿课后
3.1《数系的扩充和复数的引入》说课稿今天我说课的内容是《数系的扩充与复数的引入》。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学模式、教学方法、教学设计、板书设计和教学反思八个方面进行陈述。
一.教材分析教材的地位与作用复数的引入实现了中学阶段数系的最后一次扩充。
引入复数以后,这不仅可以使学生对于数的概念有一个初步的、完整的认识,也为进一步学习数学打下了基础。
通过本节课学习,要使学生在问题情境中了解数系扩充的过程以及引入复数的必要性,学习复数的一些基本知识,体会人类理性思维在数系扩充中的作用。
本节课的内容主要包括数系的扩充的发展简介,复数的代数形式,复数的分类以及复数的相等条件。
二.学情分析在学习本节之前,学生对数的概念已经扩充到了实数,也已清楚各数集之间的包含关系等内容。
但知识是零碎的、分散的,对数的生成发展的历史和规律缺乏整体认识与理性思考,知识体系还未形成。
另一方面学生对方程解的问题会默认为在实数集中进行,缺乏严谨的思维习惯。
三.教学目标1.我能说出复数的概念以及代数表示方法(重点)2.我能说出复数的分类,判断复数相等的充要条件(难点)四.教学模式以问题导入为起点,结合实际生活探究数系的产生和发展,设置有效可行的活动方式,让学生独立思考,提高学生的探究能力。
培养学生的问题意识,提高分析、解决问题的能力。
通过同桌合作学习,促进学生的独学和群学,共同达成教学目标的教学活动。
五.教学方法本节课运用引导探究法,在教师引导下学生进行自主探究的教学方法。
在教学过程中,让学生在自主探究、独立思考、小组交流、全班展示的过程中,逐步得出猜想并证明它,使学生达到理解和掌握数学知识、培养能力、获得学习方法,最后形成学生能积极主动的学习态度。
学法上采用了:推理法、讨论法等方法是解决问题的关键方法.六.教学设计我将依次按照课堂结构设计的六个环节进行说明1.学习目标(1)我能说出复数的概念以及代数表示方法(重点)(2)我能说出复数的分类,判断复数相等的充要条件(难点)设计意图:了解本节知识要点,明确学习最终目的2.预习、检查与导入问题导入:引导学生回顾过去所学知识结合实际问题探究数系的产生与发展,引发学生进行独立自主的思考,结合实际问题,使学生对新内容的学习变得生动有趣,自发地总结数系每次扩充的基本原则。
高中数学教案 选修1-2教案 第三章 数系的扩充与复数的引入 3.1.1数系的扩充与复数的概念
3.1.1 数系的扩充与复数的概念教学要求: 理解数系的扩充是与生活密切相关的,明白复数及其相关概念。
教学重点:复数及其相关概念,能区分虚数与纯虚数,明白各数系的关系。
教学难点:复数及其相关概念的理解教学过程:一、复习准备:1. 提问:N 、Z 、Q 、R 分别代表什么?它们的如何发展得来的?(让学生感受数系的发展与生活是密切相关的)2.判断下列方程在实数集中的解的个数(引导学生回顾根的个数与∆的关系):(1)2340x x --= (2)2450x x ++= (3)2210x x ++= (4)210x +=3. 人类总是想使自己遇到的一切都能有合理的解释,不想得到“无解”的答案。
讨论:若给方程210x +=一个解i ,则这个解i 要满足什么条件?i 是否在实数集中?实数a 与i 相乘、相加的结果应如何?二、讲授新课:1. 教学复数的概念:①定义复数:形如a bi +的数叫做复数,通常记为z a bi =+(复数的代数形式),其中i 叫虚数单位,a 叫实部,b 叫虚部,数集{}|,C a bi a b R =+∈叫做复数集。
出示例1:下列数是否是复数,试找出它们各自的实部和虚部。
23,84,83,6,,29,7,0i i i i i i +-+--规定:a bi c di a c +=+⇔=且b=d ,强调:两复数不能比较大小,只有等与不等。
②讨论:复数的代数形式中规定,a b R ∈,,a b 取何值时,它为实数?数集与实数集有何关系?③定义虚数:,(0)a bi b +≠叫做虚数,,(0)bi b ≠叫做纯虚数。
④ 数集的关系:0,0)0)0,0)Z a a ⎧⎪≠≠⎧⎨≠⎨⎪≠=⎩⎩实数 (b=0)复数一般虚数(b 虚数 (b 纯虚数(b 上述例1中,根据定义判断哪些是实数、虚数、纯虚数?2.出示例题2:(引导学生根据实数、虚数、纯虚数的定义去分析讨论)练习:已知复数a bi +与3(4)k i +-相等,且a bi +的实部、虚部分别是方程2430x x --=的两根,试求:,,a b k 的值。
高中数学课件 第三章 数系的扩充与复数的引入 1.1数系的扩充与复数的概念
(2)x2 4 0
(4)x2 2 0
(5)x2 1 0 .
(3)3x 1 0
(1)x 2
(2)x 2或x 2
(3)x 1 3
(4)x 2或x 2
(5)实数集内无解
如何使方程(5)有解呢?类比引进 2 ,就可以解
决方程 x2 2 0 在有理数中无解的问题,就有必要
扩充数集,大家一起学习“数系的扩充”.
计数的需要
自然数(正整数与零)
表示相反意义的量 解方程x+3=1
测量、分配中的等分 解方程3 x=5 度量的需要 解方程x2=2
整数 有理数 实数
RQ Z N
解方程x2=-1
合情推理,类比扩充
x 1 一元二次方程 2
在实数集
范围内的解是 ?
我们能否将实数集进行扩充,使得在新的数集 中,该问题能得到圆满解决呢?
2 3i , 8 4i , 8 0i , 6 , i , (2 9i) ( 2 1) , 7i , 0 .
3
2 .设 a , bR .“ a 0 ”是“复数 a bi 为纯虚数”的 ()
A .充分而不必要条件
B .必要而不充分条件
C .充分必要条件
D .既不充分也不必要条件
3.规定:如果两个复数的实部和来自部分别相等, 那么我们就说这两个复数相等.
若a,b, c, d R,
a bi c di
注:1) a bi 0 a 0 且 b 0
2) 一般来说,两个复数只能说相等或不相
等,而不能比较大小.
(1) i 与 1的关系: i2 1,即方程 x2 1的两
b
高中数学数系的扩充和复数的引入数系的扩充与复数的概念数系的扩充和复数的概念数学.doc
3.1.1 数系的扩充和复数的概念1.虚数单位i在实数集R中添加新数i,规定:(1)i2=□01-1,其中i叫做02四则运算,且原有的加、乘运算虚数单位;(2)i可与实数进行□律仍然成立.2.复数的相关概念集合C={a+b i|a∈R,b∈R}中的数,即形如a+b i(a,b∈R) 03复数,其中i叫做□04虚数单位.全体复数的集合C叫做的数叫做□05复数集.□复数通用字母z表示,即z=a+b i(a,b∈R),这一表示形式06复数的代数形式.其中的a与b分别叫做复数z的□07实部与叫做□虚部.3.复数的分类对于复数z=a+b i,当且仅当□08b=0时,它是实数;当且仅当09a=b=0时,它是实数0;当且仅当□10b≠0时,叫做虚数;当□11□a=0,且b≠0时,叫做纯虚数.4.复数相等的充要条件在复数集C={a+b i|a,b∈R}中任取两个数a+b i,c+d i(a,b,c,d∈R),规定:a+b i与c+d i的充要条件是□12a=c且b=d(a,b,c,d∈R).复数相等的充要条件(1)两个复数相等的充要条件中,注意前提条件是a,b,c,d ∈R,若忽略这一条件,则不能成立.因此解决复数相等问题时,一定要把复数的实部与虚部分离出来,再利用相等条件.(2)复数相等的条件是把复数问题转化为实数问题是重要依据,是复数问题实数化这一重要数学思想方法的体现.利用这一结论,可以把“复数相等”这一条件转化为两个实数等式,为应用方程思想提供了条件,这一思想在解决复数问题中非常重要.1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)若a,b为实数,则z=a+b i为虚数.( )(2)若z=m+n i(m,n∈C),则当且仅当m=0,n≠0时,z为纯虚数.( )(3)b i是纯虚数.( )(4)如果两个复数的实部的差和虚部的差都等于0,那么这两个复数相等.( )答案(1)×(2)×(3)×(4)√2.做一做(1)若a+b i=0,则实数a=________,实数b=________.(2)(1+3)i的实部与虚部分别是________.(3)若复数(a+1)+(a2-1)i(a∈R)是实数,则a=________.答案(1)0 0 (2)0,1+ 3 (3)±1探究1复数的有关概念例1 给出下列四个命题:①两个复数不能比较大小;②若x,y∈C,则x+y i=1+i的充要条件是x=y=1;③若实数a与a i对应,则实数集与纯虚数集一一对应;④纯虚数集相对复数集的补集是虚数集.其中真命题的个数是________.[解析]①中当这两个复数都是实数时,可以比较大小;②由于x,y都是复数,故x+y i不一定是复数的代数形式,不符合复数相等的充要条件;③若a=0,则a i不是纯虚数;④由纯虚数集、虚数集、复数集之间的关系知,所求补集应是非纯虚数集与实数集的并集.[答案]0拓展提升数集从实数集扩充到复数集后,某些结论不再成立.如:两数大小的比较,某数的平方是非负数等.但i与实数的运算及运算律仍成立.【跟踪训练1】下列命题中:①若a∈R,则(a+1)i是纯虚数;②若a,b∈R且a>b,则a+i>b+i;③若(x2-1)+(x2+3x+2)i是纯虚数,则实数x=±1;④两个虚数不能比较大小.其中,正确命题的序号是( )A.① B.② C.③ D.④答案D解析对于复数a+b i(a,b∈R),当a=0且b≠0时为纯虚数.在①中,若a=-1,则(a+1)i不是纯虚数,故①错误;在②中,两个虚数不能比较大小,故②错误;在③中,若x=-1,x2+3x+2≠0不成立,故③错误;④正确.探究2 复数的分类例2 当实数m 为何值时,复数z =m 2+m -6m+(m 2-2m )i 为:(1)实数?(2)虚数?(3)纯虚数?[解](1)当⎩⎪⎨⎪⎧m 2-2m =0,m ≠0,即m =2时,复数z 是实数;(2)当m 2-2m ≠0,即m ≠0且m ≠2时,复数z 是虚数;(3)当⎩⎪⎨⎪⎧m 2+m -6m =0,m 2-2m ≠0,即m =-3时,复数z 是纯虚数.[条件探究] 是否存在实数m ,使z =(m 2-2m )+m 2+m -6mi 是纯虚数?[解] 由z =(m 2-2m )+m 2+m -6m i 是纯虚数,得⎩⎪⎨⎪⎧m 2-2m =0,m 2+m -6m≠0,解得m ∈∅.即不存在实数m ,使z =(m 2-2m )+m 2+m -6mi 是纯虚数.拓展提升利用复数的分类求参数的值或取值范围的一般步骤(1)判定复数是否为a +b i(a ,b ∈R )的形式,实部与虚部分别为哪些;(2)依据复数的有关概念将复数问题转化为实数问题; (3)解相应的方程(组)或不等式(组);(4)求出参数的值或取值范围.【跟踪训练2】 已知m ∈R ,复数z =m m +2m -1+(m 2+2m -3)i ,当m 为何值时,(1)z 为实数? (2)z 为虚数? (3)z 为纯虚数?解 (1)要使z 为实数,需满足m 2+2m -3=0,且m m +2m -1有意义,即m -1≠0,解得m =-3.(2)要使z 为虚数,需满足m 2+2m -3≠0,且m m +2m -1有意义,即m -1≠0,解得m ≠1且m ≠-3.(3)要使z 为纯虚数,需满足m m +2m -1=0,且m 2+2m -3≠0,解得m =0或m =-2.探究3 复数相等例3 已知M ={1,(m 2-2m )+(m 2+m -2)i},P ={-1,1,4i},若M ∪P =P ,求实数m 的值.[解] ∵M ∪P =P ,∴M ⊆P ,即(m 2-2m )+(m 2+m -2)i =-1或(m 2-2m )+(m 2+m -2)i =4i.由(m 2-2m )+(m 2+m -2)i =-1,得⎩⎪⎨⎪⎧m 2-2m =-1,m 2+m -2=0,解得m =1.由(m 2-2m )+(m 2+m -2)i =4i ,得⎩⎪⎨⎪⎧m 2-2m =0,m 2+m -2=4,解得m =2.∴实数m 的值为1或2. 拓展提升复数相等的充要条件是实部相等且虚部相等.复数问题实数化多用来求参数,其步骤是:分别确定两个复数的实部和虚部,利用实部与实部、虚部与虚部分别相等,列方程组.【跟踪训练3】 已知A ={1,2,a 2-3a -1+(a 2-5a -6)i},B ={-1,3},A ∩B ={3},求实数a 的值.解 由题意知,a 2-3a -1+(a 2-5a -6)i =3(a ∈R ),∴⎩⎪⎨⎪⎧a 2-3a -1=3,a 2-5a -6=0.解得⎩⎪⎨⎪⎧a =4或a =-1,a =6或a =-1,∴a =-1.故实数a 的值为-1.1.在复数a +b i 中,a ,b 必须是实数,否则不是复数的代数形式.2.复数的虚部是实数而不是虚数,即为“b ”,不是“b i”,更不是“i”.3.当且仅当b ≠0且a =0时,复数a +b i 才是纯虚数,解题时不能只注意a =0而忽视了b ≠0的限制.4.复数相等的充要条件是把复数问题转化为实数问题的重要依据,是复数问题实数化这一重要数学思想的体现.1.“a =0”是“复数a +b i(a ,b ∈R )是纯虚数”的( )A.必要不充分条件B.充分不必要条件C.充要条件D.既不充分也不必要条件答案A解析因为复数a+b i(a,b∈R)是纯虚数⇔a=0且b≠0,所以“a=0”是“复数a+b i(a,b∈R)是纯虚数”的必要不充分条件.2.以3i-2的虚部为实部,以3i2+2i的实部为虚部的复数是( )A.3-3i B.3+iC.-2+2i D.2+2i答案A解析3i-2的虚部为3,3i2+2i的实部为-3,所以所求复数为3-3i.3.已知复数z=a2-(2-b)i的实部和虚部分别是2和3,则实数a,b的值分别是________.答案±2,5解析由题意得:a2=2,-(2-b)=3,所以a=±2,b=5.4.设复数z=1m+5+(m2+2m-15)i为实数,则实数m的值是________.答案3解析依题意有⎩⎪⎨⎪⎧m 2+2m -15=0,m +5≠0,解得m =3.5.如果log 12 (m +n )-(m 2-3m )i≥-1,求自然数m ,n 的值.解 ∵log 12(m +n )-(m 2-3m )i≥-1,∴⎩⎪⎨⎪⎧log 12 m +n ≥-1,-m 2-3m =0.∴⎩⎪⎨⎪⎧0<m +n ≤2,m =0或m =3.∵m ,n ∈N ,∴m =0,n =1或n =2.。
高中数学苏教版选修2-2第三章《数系的扩充与复数的引入》word导学案(含解析)
第 3 章 数系的扩充与复数的引入第1课时 数系的扩充教学过程随着生产和科学发展的需要数集逐步扩充,它的每一次扩充,对数学学科本身来说,也解决了在原有数集中某种运算不是永远可以实施的矛盾,分数解决了在整数集中不能整除的矛盾,负数解决了在正有理数集中不够减的矛盾,无理数解决了开方开不尽的矛盾.一、 问题情境怎样将实数集进行扩充,使得x 2=-1之类方程在新的数集中有解呢?二、 数学建构问题1 怎样解决-1也能开平方的问题?解 引入虚数单位i ,规定:① i 2=-1;① 实数可以与它进行四则运算,进行四则运算时,原有加、乘运算律仍然成立.i 是-1的一个平方根.问题2 根据虚数单位的规定,得到形如a+b i (a ,b ∈R )的数,这样的新数由两部分组成,用怎样的名词定义这样的新数?解 ① 复数的定义:形如a+b i (a ,b ∈R )的数叫复数,a 叫复数的实部,b 叫复数的虚部,全体复数所成的集合叫做复数集,用字母C 表示.① 复数的代数形式:复数通常用字母z 表示,即z=a+b i (a ,b ∈R ),把复数表示成a+b i 的形式,叫做复数的代数形式.问题3 复数与实数有什么关系?解 对于复数a+b i (a ,b ∈R ),当且仅当b=0时,复数a+b i (a ,b ∈R )是实数a ;当b ≠0时,复数z=a+b i 叫做虚数;当a=0且b ≠0时,z=b i 叫做纯虚数;当且仅当a=b=0时,z 就是实数0.(图1)学生分组活动活动1 复数集C 和实数集R 之间有什么关系? 活动2 如何对复数a+b i (a ,b ∈R )进行分类? 活动3 复数集、实数集、虚数集、纯虚数集之间的关系,可以用韦恩图表示出来吗? 问题4 a=0是z=a+b i 为纯虚数的充分条件吗? 解 是必要不充分条件. 问题5 两个复数相等的充要条件是什么? 解 两个复数相等的定义: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,如果a,b,c,d∈R,那么a+b i=c+d i∈a=c,b=d.问题6:任何两个复数都能比较大小吗?解如果两个复数都是实数,就可以比较大小;当两个复数不全是实数时,不能比较大小.三、数学运用【例1】(教材第110页例1)写出复数4,2-3i,0,-+i,5+i,6i的实部与虚部,并指出哪些是实数,哪些是虚数,哪些是纯虚数.[1](见学生用书P54)[处理建议]让学生口答,根据复数的定义,学生一般能回答这个问题,指出复数由两部分组成.[规范板书]解4,2-3i,0,-+i,5+i,6i的实部分别是4,2,0,-,5,0;虚部分别是0,-3,0,, ,6.4,0是实数;2-3i,-+i,5+i,6i是虚数,其中6i是纯虚数.[题后反思]对于复数z=a+b i(a,b∈R),既要从整体的角度去认识它,把复数z看成一个整体,又要从实部与虚部的角度分解成两部分去认识它.这是解复数问题的重要思路之一.变式实数0是复数吗?i2的实部与虚部分别是什么?[规范板书]解0是复数;由i2=-1知,i2实部为-1,虚部为0.【例2】(教材第110页例2)实数m取什么值时,复数z=m(m-1)+i(m-1)是:(见学生用书P54)(1)实数?(2)虚数?(3)纯虚数?[2][处理建议]先分析,注意字母的取值范围.由m∈R可知(m-1),m(m-1)都是实数,根据复数的分类分别确定m的值.然后让学生上黑板板书,看学生是否是先列式后求解.尤其观察学生有没有对纯虚数分实部、虚部两个方面列式.[规范板书]解(1)当m-1=0,即m=1时,复数z是实数.(2)当m-1≠0,即m≠1时,复数z是虚数.(3)当m(m-1)=0,且m-1≠0,即m=0时,复数z是纯虚数.[题后反思]判断一个含有参数的复数在什么情况下是实数、虚数、纯虚数,首先要观察参数的取值范围,然后正确列式、解方程或不等式.变式m取何实数时,复数z=+(m2-2m-15)i 是:(1)实数?(2)虚数?(3)纯虚数?[规范板书]解(1)由解得所以当m=5时,z是实数.(2)由得所以当m≠5且m≠-3时,z是虚数.(3)由得所以当m=3或m=-2时,z是纯虚数.[题后反思]判断一个含有参数的复数在什么情况下是实数、虚数、纯虚数,首先要保证参数值有意义,如果忽略了实部是含参数的分式中的分母m+3≠0,就会酿成根本性的错误;其次对参数值的取舍,是取“并”还是“交”,非常关键,多与少都是不对的,解答后进行验算是很有必要的.【例3】(教材第111页例3)已知(x+y)+(x-2y)i=(2x-5)+(3x+y)i,求实数x,y的值.[3](见学生用书P54)[处理建议]要让学生规范表达和书写,把复数相等转化为求实数方程组的解.[规范板书]解根据两个复数相等的充要条件,可得解得[题后反思]复数问题实数化.变式已知M={1,(m2-2m)+(m2+m-2)i},P={-1,1,4i},若M∈P=P,求实数m的值.[规范板书]解因为M∈P=P,所以M∈P.①由(m2-2m)+(m2+m-2)i=-1,得解得m=1.①由(m2-2m)+(m2+m-2)i=4i,得解得m=2.综上可知m=1或m=2.[题后反思](1)复数相等的条件,是求复数值及在复数集内解方程的重要依据.(2)根据复数相等的定义可知,在a=c,b=d中,只要有一个不成立,那么a+b i≠c+d i.所以,一般地,两个复数只有说相等或不相等,而不能比较大小,例如,1+i和3+5i不能比较大小.*【例4】已知复数z=k2-3k+(k2-5k+6)i(k∈R),且z<0,求k的值.[4][处理建议]分析条件,由z<0知z∈R且实部为负数.[规范板书]解因为z<0,k∈R,所以所以k=2.[题后反思]只有两个复数都是实数时,才能比较大小.一般地,两个复数只有说相等或不相等,而不能比较大小,例如,2i和3i不能比较大小.四、课堂练习1.设C={x|x为复数},A={x|x为实数},B={x|x为纯虚数},全集U=C,那么下列结论正确的是①.(填序号)①A∈B=C;①∈U A=B;①A∩∈U B=∈;①B∈∈U B=C.2.已知a,b∈R,则a=b是(a-b)+(a+b)i为纯虚数的必要不充分条件.3.已知复数z=m2(1+i)-(m+i)(m∈R),若z是实数,则m的值为±1;若z是虚数,则m的取值范围是(-∞,-1)∈(-1,1)∈(1,+∞);若z是纯虚数,则m的值为0.提示z=(m2-m)+(m2-1)i.当m2-1=0,即m=±1时,复数z是实数.当m2-1≠0,即m≠±1时,复数z是虚数.当m2-m=0,且m2-1≠0,即m=0时,复数z是纯虚数.4.若实数x,y满足(x+y)+(x-y)i=2,则xy的值是1.提示由(x+y)+(x-y)i=2(x,y∈R)得所以所以xy=1.五、课堂小结1.本节课我们学习了虚数单位i及它的两条性质,复数的定义、实部、虚部及有关分类问题,复数相等的充要条件等概念.2.基本思想是:利用复数的概念,联系以前学过的实数的性质,对复数的知识形成较完整的认识,以及利用转化的思想将复数问题转化为实数问题.第2课时复数的四则运算(1)教学过程一、问题情境由(2+3x)+(1-4x)=3-x类比猜想,能否按同样的法则实施复数的加法呢?例如,(2+3i)+(1-4i)=3-i是否合理?二、数学建构问题1在复数集中两个复数如何进行加法运算?解在引入虚数单位i的过程中,规定i与实数一起可以按照实数的运算法则进行四则运算.在对复数的加法进行运算时,又作一次新的规定:规定:若z1=a+b i,z2=c+d i,则z1+z2=(a+b i)+(c+d i)=(a+c)+(b+d)i.问题2在实数范围内,两个数的加法满足哪些运算律?在复数范围内,能否也成立?问题3怎样理解复数的减法法则?解复数减法是复数加法的逆运算.设(a+b i)-(c+d i)=x+y i(x,y∈R),即复数x+y i为复数a+b i减去复数c+d i的差.由规定,得(x+y i)+(c+d i)=a+b i,依据加法法则,得(x+c)+(y+d)i=a+b i,依据复数相等定义,得即故(a+b i)-(c+d i)=(a-c)+(b-d)i.从而记z1=a+b i,z2=c+d i,得z1-z2=(a+b i)-(c+d i)=(a-c)+(b-d)i.问题4初中学习了多项式乘以多项式,你们能化简(a+b)(c+d)吗(a,b,c,d是有理数)?积还是无理数吗?若将“”换为“i”,其中i是虚数单位,能化简吗?(a,b,c,d都是实数)解(a+b)(c+d)=ac+ad+bc+bd··=(ac+2bd)+(ad+bc).因为a,b,c,d∈Q,所以ac,2bd,ad,bc都是有理数.所以ac+2bd∈Q,ad+bc∈Q.而是无理数,当ad+bc≠0时,(a+b)(c+d)是无理数.又(a+b i)(c+d i)=ac+ad i+bc i+bd i2=(ac-bd)+(ad+bc)i.(因为i2=-1,所以才能合并)因为a,b,c,d∈R,所以ac-bd∈R,ad+bc∈R.所以(ac-bd)+(ad+bc)i是复数.这就是两个复数的代数形式的乘法运算法则,于是规定复数的乘法按照以下的法则进行:设z1=a+b i,z2=c+d i(a,b,c,d∈R)是任意两个复数,那么它们的积(a+b i)(c+d i)=(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.问题5实数的乘法满足哪些运算律?复数中能类比吗?解实数中的乘法运算满足交换律、结合律以及分配律.这些在复数集中的乘法运算也是成立的,即z1,z2,z3∈C,有(1)z1·z2=z2·z1;(2)(z1·z2)·z3=z1·(z2·z3);(3)z1(z2+z3)=z1z2+z1z3.复数的代数式相乘,可按多项式类似的办法进行,只是在运算过程中把i2换成-1,然后把实部与虚部分别合并,不必去记公式.问题6复数z=a+b i的共轭复数是什么?特别地,实数a的共轭复数是什么?解=a-b i;实数的共轭复数是它本身.三、数学运用【例1】(教材第114页例1)计算:(1-3i)-(2+5i)+(-4+9i).[1](见学生用书P55)[处理建议]类比多项式合并同类项法则,把实部与虚部分别相加减.[规范板书]解原式=(1-2-4)+(-3-5+9)i=-5+i.[题后反思]不要省略步骤,提高运算的正确率.变式计算(1-2i)+(-2+3i)+(3-4i)+(-4+5i)+…+(-2019+2019i)+(2019-2019i).[规范板书]解法一原式=(1-2+3-4+...-2019+2019)+(-2+3-4+5+ (2019)2019)i=(2019-1001)+(1001-2019)i=1002-1003i.解法二因为(1-2i)+(-2+3i)=-1+i,(3-4i)+(-4+5i)=-1+i,…(2019-2019i)+(-2019+2019i)=-1+i,相加得(共有1001个式子):原式=1001(-1+i)+(2019-2019i)=(2019-1001)+(1001-2019)i=1002-1003i.【例2】(教材第114页例2)计算(-2-i)(3-2i)(-1+3i).[2](见学生用书P56)[处理建议]3个复数相乘,先计算其中两个复数的积,再与第3个复数相乘.[规范板书]解原式=(-8+i)(-1+3i)=5-25i.[题后反思]也可以计算后两个复数的积,再与第1个复数相乘,从而验证复数乘法满足结合律.【例3】(教材第114页例3)计算(a+b i)(a-b i).[3](见学生用书P56)[处理建议]类比多项式平方差公式,要记得把i2换成-1.[规范板书]解原式=a2-(b i)2=a2+b2.[题后反思]在复数集内,两个实数的平方和也能分解因式.变式在复数范围内分解因式:(1)x2+4;(2)x4-4.[规范板书]解(1)x2+4=(x+2i)(x-2i).(2)x4-4=(x2+2)(x2-2)=(x+i)(x-i)(x+)(x-).*【例4】已知z=(3i-1)i,则=-3+i.[4][处理建议]先进行乘法运算,然后根据共轭复数的定义求出结果.[规范板书]解z=(3i-1)i=-3-i,所以=-3+i.[题后反思]认清符号表示z的共轭复数.*【例5】已知z-3i=1+3i,求复数z.[5][处理建议]这是一道复数方程,利用复数相等的充要条件把复数方程转化为实数方程组.[规范板书]解设z=a+b i(a,b∈R),则a2+b2-3i(a-b i)=1+3i,所以有a2+b2-3b=1且-3a=3,解得a=-1,b=0或b=3,故z=-1或z=-1+3i.[题后反思]待定系数法解复数方程.四、课堂练习1.计算:(6+6i)+(3-i)-(5-3i)=4+8i.提示(6+6i)+(3-i)-(5-3i)=(6+3-5)+(6-1+3)i=4+8i.2.复数z=i2(1+i)的虚部为-1.提示z=i2(1+i)=(-1)·(1+i)=-1-i,所以虚部为-1.3.若复数z=-1+2i,则复数的虚部是-2.提示因为z=-1+2i,所以=-1-2i,所以虚部为-2.4.把复数z的共轭复数记作,i为虚数单位,若z=1+i,则(1+z)·=3-i.提示(1+z)·=(2+i)(1-i)=3-i.5.(教材第115页练习6)求满足下列条件的复数z:(1)z+i-3=3-i;(2)+(3-4i)=1;(3)(3-i)z=4+2i;(4)(-i)z=+i.解(1)z=6-2i.(2)=-2+4i,z=-2-4i.(3)z===1+i.(4)z===+i.五、课堂小结1.这节课我们学习了复数代数形式的加、减法运算及乘法运算.2.基本思想是:类比多项式的运算,理解复数的相关运算.[6]第3课时复数的四则运算(2)教学过程一、问题情境在实数中,除法运算是乘法的逆运算.类似地,可以怎样定义复数的除法运算?二、数学建构问题1复数的除法法则是什么?解设复数a+b i(a,b∈R)除以c+d i(c,d∈R),其商为x+y i(x,y∈R),其中c+d i≠0,即(a+b i)÷(c+d i)=x+y i.因为(x+y i)(c+d i)=(cx-dy)+(dx+cy)i,所以(cx-dy)+(dx+cy)i=a+b i.由复数相等的定义可知解这个方程组,得于是有(a+b i)÷(c+d i)=+i.由于c+d i≠0,所以c2+d2≠0,可见两个复数的商仍是一个复数.利用待定系数法和等价转化的思想来推导除法法则,最后再利用两个复数相等的定义解.问题2初中我们学习的化简无理分式时,采用的分母有理化的思想方法,而c+d i的共轭复数是c-d i,能否模仿分母有理化的方法对复数商的形式进行分母实数化?解====+i.所以(a+b i)÷(c+d i)=+i.三、数学运用【例1】i+i2+i3+…+i2 010+i2 011+i2 012.[1](见学生用书P57)[处理建议]i n是周期出现的,i n+i n+1+i n+2+i n+3=0(n∈N*).[规范板书]解原式=(i+i2+i3+i4)+(i5+i6+i7+i8)+…+(i2 009+i2 010+i2 011+i2 012)=0.[题后反思]可能有学生考虑用等比数列求和公式.原式==0,这个方法也很好.变式计算i+2i2+3i3+…+1 997i1 997.[规范板书]解原式=(i-2-3i+4)+(5i-6-7i+8)+(9i-10-11i+12)+…+(1993i-1994-1995i+1996)+1 997i=499·(2-2i)+1 997i=998+999i.【例2】(教材第116页例4)设ω=-+i,求证:(1) 1+ω+ω2=0;(2)ω3=1;(3)ω2=,=ω.[2](见学生用书P57)[处理建议]先计算ω2,再做加法.[规范板书]证明(1) 1+ω+ω2=1++=+i+-2××i+=+i+-i-=0.(2)ω3==+3··i+3··+=-+i+-i=+i=1.(3)ω=1,由(2)知ω2===,同理=ω.[题后反思]对于第(2)小题,也可以这样做,要证ω3=1,只要证ω3-1=0即可.由ω3-1=(ω-1)·(ω2+ω+1)=(ω-1)·0=0,由此可知,1有3个立方根:1,ω,.变式设z=+i,求证:(1) 1-z+z2=0;(2)z3=1;(3)z2=-.[规范板书]解由例2知z=+i=-,所以=-ω.(1) 1-z+z2=1++(-)2=1++ω=0.(2)z3=(-)3=1.(3)z2=(-)2=ω=-.【例3】计算:(1+2i)÷(3-4i).[3](见学生用书P58)[处理建议]用两种方法做复数的除法运算.[规范板书]解法一设(1+2i)÷(3-4i)=x+y i,所以1+2i=(3-4i)(x+y i),1+2i=(3x+4y)+(3y-4x)i.所以3x+4y=1且3y-4x=2.所以x=-,y=.所以(1+2i)÷(3-4i)=-+i.解法二(1+2i)÷(3-4i)=====-+i.[题后反思]解法一根据复数相等的充要条件应用待定系数法求复数,是常用的方法之一;解法二体现了复数问题实数化的基本思想.变式计算.解原式======1-i.*【例4】计算+.[4][处理建议]先计算=-i,再利用i n的周期性;对于,不易发现分子与分母的关系,可先启发寻找a+b i与b-a i之间的关系.[规范板书]解原式=+=-i+(-i)1997=-2i.[题后反思]在学习过程中积累一些常用结论,可以更有效地简化计算,提高计算速度.又如(1+i)2=2i,(1-i)2=-2i,=-i,===i.变式计算:i2 007+(+i)8-+.解原式=i4×501+3+[2(1+i)2]4-+=i3+(4i)4-+i=-i+256++i=256+=256-i.*【例5】已知z2=8+6i,求复数f(z)=z3-16z-的值.[5][处理建议]利用待定系数法,求出z,再代入求f(z).[规范板书]解设z=x+y i(x,y∈R),所以由①得y=,代入①得x2-=8,所以x4-8x2-9=0,所以x2=9或x2=-1(舍去).所以x=±3.当x=3时,y=1;当x=-3时,y=-1.所以z=±(3+i).当z=3+i时,f(3+i)=(3+i)3-16(3+i)-=33+3·32·i+3·3·i2+i3-48-16i-=27+27i-9-i-48-16i-30+10i=-60+20i.当z=-3-i时,f(-3-i)=(-3-i)3-16(-3-i)-=-(27+27i-9-i)+48+16i+=60-20i.[题后反思]通过此例,会求任意一个复数的平方根,会在复数范围内求函数式的值.四、课堂练习1.复数-i+=-2i .提示-i+=-i-i=-2i.2.计算:(1);(2).解(1)===-i.(2)解法一====i.解法二===i.3.=-i.解=i2 011=i3=-i.4.在复数范围内写出方程x4=1的根.解x4-1=(x2-1)(x2+1)=(x+1)(x-1)(x+i)(x-i),所以方程x4=1的根为1,-1,i,-i.五、课堂小结1.在进行复数四则运算时,我们既要做到会做,会解,更要做到快速解答.在学习过程中积累一些常用结论,可以更有效地简化计算,提高计算速度,例如:(1+i)2=2i,(1-i)2=-2i,=i,=-i;若ω=-+i,则1+ω+ω2=0,ω3=1;===i.2.在进行复数的四则运算时,容易出现的错误有:(1)由于对i的性质掌握不准确致误.如“i2=1”“i4=-1”等在计算中是常见的错误.事实上,i2=-1,i4=1.(2)在计算除法运算时出错.因为复数的除法运算是四则运算中最麻烦的一种,常会出现一些计算上的错误.第4课时复数的几何意义教学过程一、问题情境实数可以用数轴上的点来表示.实数数轴上的点.类比实数的表示,复数能否也用点来表示?二、数学建构问题1怎样用平面内的点表示复数?怎样理解复平面、实轴、虚轴?解复数z=a+b i(a,b∈R)与有序实数对(a,b)是一一对应关系,而有序实数对(a,b)与平面直角坐标系中的点Z(a,b)是一一对应的,复数集与平面直角坐标系中的点集之间可以建立一一对应的关系.复数z=a+b i(a,b∈R)可用点Z(a,b)表示,这个建立了直角坐标系来表示复数的平面叫做复平面,也叫高斯平面,x轴叫做实轴,y轴叫做虚轴.实轴上的点都表示实数.因为原点对应的有序实数对为(0,0),它所确定的复数是z=0+0i=0表示是实数.故除了原点外,虚轴上的点都表示纯虚数.问题2复数与从原点出发的向量是如何对应的?解复数z=a+b i(a,b∈R)的对应向量是以原点O为起点的,否则就谈不上一一对应.问题3我们知道任何一个实数都有绝对值,它表示数轴上与这个实数对应的点到原点的距离;那么我们可以给出复数的绝对值的概念吗?复数可以用向量表示,任何一个向量都有模(或绝对值),它表示向量的长度,那么复数的模与向量的模有什么联系?复数的模的几何意义是什么?解|z|==||,表示复平面内该点到原点的距离.问题4既然复数可以用向量表示,那么复数的加法有什么几何意义呢?[1]问题5复数减法是复数加法的逆运算,怎样利用向量减法的几何意义来认识复数减法的几何意义?两个复数差的模有什么几何意义?[2]解|z1-z2|表示复平面内与这两个复数对应的两点间的距离.通过该部分内容的学习,认识到复数加、减法的法则与平面向量加、减法的坐标形式是完全一致的,将数学不同知识之间建立起了联系.三、数学运用【例1】(教材第121页例1)在复平面内,分别用点和向量表示下列复数:4,2+i,-i,-1+3i,3-2i.[3](见学生用书P59)[处理建议]让学生上黑板画图,体会复数z=a+b i(a,b∈R)可用点Z(a,b)表示,也可以用原点O为起点的向量表示.[规范板书]如图,点A,B,C,D,E分别表示复数4,2+i,-i,-1+3i,3-2i.(例1)与之对应的向量可用,,,,来表示.[题后反思]了解复数的两种几何表示,常把复数z=a+b i说成点Z或向量.变式1在复平面内分别用点表示复数2-3i,5i,-3,-5+3i及其共轭复数.[规范板书]解复数2-3i,5i,-3,-5+3i表示的点分别为A,B,C,D,其对应的共轭复数表示的点分别为A',B',C',D'.作图如下:(变式)[题后反思]z,在复平面内对应的点关于x轴对称.变式2已知z=(x+1)+(y-1)i 在复平面所对应的点在第二象限,求x与y的取值范围.[规范板书]解由题得所以【例2】(教材第121页例2)已知复数z1=3+4i,z2=-1+5i,试比较它们模的大小.[4](见学生用书P60)[处理建议]要求学生口答复数模的计算公式.思考:z1,z2不能比较大小,为什么它们的模可以比较大小?[规范板书]解因为|z 1|==5,|z2|==,所以|z1|<|z2|.[题后反思]正确记忆复数模的计算公式,防止出现|z|=a2+b2;任意两个复数,它们的模都可以比较大小,但是两个复数,只要其中有一个不是实数,它们就不能比较大小.从自然数集逐步扩展到实数集,顺序性始终都是保持着的,但是在复数集中这一性质失去了.变式1已知复数z=(x-1)+(2x-1)i的模小于,那么实数x的取值范围是.提示由题意知(x-1)2+(2x-1)2<10,解得-<x<2.变式2已知复数z1=a+b i,z2=1+a i(a,b∈R),若|z1|<z2,则b的取值范围是(-1,1).提示因为|z1|<z2,所以z2为实数,故a=0,所以<1,即|b|<1,-1<b<1,所以b的取值范围是(-1,1).【例3】(教材第121页例3)设z∈C,满足下列条件的点Z的集合是什么图形?[5](1)|z|=2;(2) 2<|z|<3.(见学生用书P60)[处理建议]区分关于复数模的等式与不等式的几何意义.[规范板书](1)因为|z|=2,即||=2,所以满足|z|=2的点Z的集合是以原点为圆心、以2为半径的圆,如图(1).(例3(1))(例3(2))(2)不等式2<|z|<3可化为不等式组,不等式|z|>2的解集是圆|z|=2外部所有点组成的集合,不等式|z|<3的解集是圆|z|=3内部所有点组成的集合,这两个集合的交集就是上述不等式组的解集.因此,满是条件2<|z|<3的点Z的集合是以原点为圆心、分别以2和3为半径的两个圆所夹的圆环,但不包括圆环的边界,如图(2).[题后反思]了解复数模的几何意义,|z|表示复平面内该点到原点的距离.关于复数模的不等式组的几何意义是圆环(要区分是否包括边界).变式已知复数z满足条件z=x+y i,x<0,y>0,且x2+y2<9,求此复数在复平面内表示的图形.[规范板书]解如图所示,所求图形是以原点O为圆心的半径为3个单位长度的扇形OAB的内部,不包括边界和半径OA,OB.(变式)*【例4】设全集U=C,A={z|||z|-1|=1-|z|,z∈C},B={z||z|<1,z∈C},若z∈A∩(∈U B),求复数z 在复平面内对应的点的轨迹.[6][处理建议]求复数z在复平面内对应的点的轨迹,由复数模的几何意义可知,只需求出|z|所满足的条件即可.而这由z∈A∩(∈U B)及集合的运算即可得出.[规范板书]解因为z∈C,所以|z|∈R,所以1-|z|∈R,由||z|-1|=1-|z|,得1-|z|≥0,即|z|≤1,所以A={z||z|≤1,z∈C}.又因为B={z||z|<1,z∈C},所以∈U B={z||z|≥1,z∈C}.因为z∈A∩(∈U B)等价于z∈A 且z∈∈U B,所以成立,则有|z|=1,由复数模的几何意义知,复数z在复平面内对应的点的轨迹是以原点为圆心、以1为半径的圆.[题后反思]对于复数的模,可以从以下两个方面进行理解:一是任何复数的模都表示一个非负的实数;二是复数的模表示该复数在复平面内对应的点到原点的距离.所以复数的模是实数的绝对值概念由一维空间向二维空间的一种推广.四、课堂练习1.下面给出4个不等式,其中正确的是①.(填序号)①3i>2i;①|2+3i|>|1-4i|;①|2-i|>2i4;①i2>-i.提示由两个复数如果不都是实数就不能比较大小可知①①错误.又因为|2+3i|=== ,|1-4i|==,所以|2+3i|<|1-4i|,故①错误.|2-i|=>2i4=2,故①正确.2.复数z=(i为虚数单位)在复平面内对应的点所在的象限为第四象限.提示因为z===-i,所以复数z对应的点的坐标为,在第四象限.3.若复数3-5i,1-i和-2+a i在复平面上对应的点在同一条直线上,则实数a的值为5.提示复数3-5i,1-i和-2+a i在复平面内对应的点分别为(3,-5),(1,-1),(-2,a),所以由三点共线的条件可得=,解得a=5.4.已知z1,z2为复数,且|z1|=1,若z1+z2=2i,则|z1-z2|的最大值是4.提示由z1+z2=2i得z1=2i-z2,代入|z1|=1得|2i-z2|=1,所以|z2-2i|=1,即z2轨迹是以(0,2)为圆心、以1为半径的圆(如图).又z1轨迹为以原点为圆心、以1为半径的圆,故|z1-z2|为两圆上点的距离,最大值为4.(第4题)五、课堂小结1.复数z=a+b i(a,b∈R)的对应点的坐标为(a,b),而不是(a,b i).2.复数z=a+b i(a,b∈R)的对应向量是以原点O为起点的,否则就谈不上一一对应.3.|z|==||.4.复数z=a+b i、点Z(a,b)和向量之间的关系如下图所示.正因如此,常把复数z=a+b i说成点Z或向量.这种对应关系架起了联系复数与解析几何之间的桥梁,使得复数问题可以用几何方法解决,而几何问题也可以用复数方法解决(即数形结合法),这增加了解决复数问题的途径.(图1)。
2021-2022年高中数学第三章数系的扩充与复数的引入3.1.1数系的扩充和复数的概念说课稿新人教
念说课稿新人教A版选修教学准备1. 教学目标1、了解数系扩充的过程及引入复数的定义,并能说出复数的实部与虚部2、掌握复数的有关概念和代数符号形式、复数的分类方法及复数相等的问题3、通过比较给出的两个复数能归纳出复数相等的充要条件,并能解决与例题相似的题目2. 教学重点/难点教学重点:引入复数的必要性与复数的相关概念、复数的分类,复数相等的充要条件教学难点:虚数单位i的引进和复数的概念3. 教学用具多媒体设备4. 标签教学过程1 复习引入【师】我们在必修一学习了集合,还记得的数集有哪些?分别用什么记号表示?【生】回答问题【师】大家能说说自然数整数有理数实数之间的关系呢?【生】回答问题;自然数→ 整数→有理数→ 实数2 新知介绍【师】解方程【生】【师】我们发现此方程在实数范围内无解,说明现有的数集不能满足我们得需求,那么我们必须把数集进一步扩充,【板书/PPT】为了解决负数开平方问题,数学家们引入了一个i,把i叫做虚数单位,并且规定(1)(2)实数可以与i进行四则运算,在进行四则运算时,原有的加法与乘法的运算律仍然成立[2]复数的概念【板书/ppt】形如a=bi(a,b∈R)的数叫做复数,通常用字母z表示,全体复数所形成的集合叫复数集一般用字母C表示复数的代数形式Z=a+bi(a∈R,b∈R)其中a为实部b为虚部[3]复数的分类【板书/PPT】【师】我们来看一个例题实数m取什么值时,复数为(1)实数?(2)虚数(3)纯虚数【生】思考交流【师】(1)当m-1=0,即m=1时,复数z是实数(2)当m-1≠0,即m≠1时,复数z是虚数(3)当即m=-1时,复数z是纯虚数[4]复数相等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,【师】我们做一下这个题【板书/PPT】已知,其中x,y∈R,求x与y 【生】做题【师】根据复数相等的定义,得方程组 33573 8325 茥22942 599E 妞21964 55CC 嗌32765 7FFD 翽32318 7E3E 績 30448 76F0 盰31064 7958 祘 40355 9DA3 鶣a239016 9868 顨。
【高中教育】高中数学3.1数系的扩充与复数的概念教案.doc
3.1《数系的扩充与复数的概念》教案教学目标1、经历数的概念的发展和数系扩充的过程,体会数学发现和创造的过程,以及数学发生、发展的客观需求。
[来源~@#:*zzste&]2、理解复数的基本概念以及复数相等的充要条件。
[来&源:@~中教^#网]教重难点:重点:复数的基本概念.难点:虚数单位i的引进及复数的概念。
教学过程:一、课题引入数的概念是从实践中产生和发展起来的.早在人类社会初期,人们在狩猎、采集果实等劳动中,由于计数的需要,就产生了1,2,3,4等数以及表示“没有”的数0.自然数的全体构成自然数集N随着生产和科学的发展,数的概念也得到发展为了解决测量、分配中遇到的将某些量进行等分的问题,人们引进了分数;为了表示各种具有相反意义的量以及满足记数的需要,人们又引进了负数.这样就把数集扩充到有理数集Q.显然N Q.如果把自然数集(含正整数和0)与负整数集合并在一起,构成整数集Z,则有Z Q、N Z.如果把整数看作分母为1的分数,那么有理数集实际上就是分数集有些量与量之间的比值,例如用正方形的边长去度量它的对角线所得的结果,无法用有理数表示,为了解决这个矛盾,人们又引进了无理数.所谓无理数,就是无限不循环小数.有理数集与无理数集合并在一起,构成实数集R.因为有理数都可看作循环小数(包括整数、有限小数),无理数都是无限不循环小数,所以实数集实际上就是小数集[来^%&源@:中#教网]因生产和科学发展的需要而逐步扩充,数集的每一次扩充,对数学学科本身来说,也解决了在原有数集中某种运算不是永远可以实施的矛盾,分数解决了在整数集中不能整除的矛盾,负数解决了在正有理数集中不够减的矛盾,无理数解决了开方开不尽的矛盾.但是,数集扩到实数集R以后,像x2=-1这样的方程还是无解的,因为没有一个实数的平方等于-1.由于解方程的需要,人们引入了一个新数i,叫做虚数单位.并由此产生的了复数1、思考:我们知道,对于实系数一元二次方程ax2+bx+c=0,当b2-4ac<0时,没有实数根.我们能否将实数集进行扩充,使得在新的数集中,该问题能得到圆满解决呢?2、引入一个新数i,i叫做虚数单位,并规定:(1)它的平方等于-1,即21i=-;(2)实数可以与i进行四则运算,进行四则运算时,原有的加、乘运算律仍然成立。
数系的扩充和复数的概念说课稿22
《数系的扩充和复数的概念》说课稿一、教学内容分析:1本质、地位及作用复数的引入实现了中学阶段数系的最大也是最后一次扩充。
但是,复数它完全没有按照现行教材所描述的逻辑连续性。
生活实际的需要使实数具有很强的真实感,看得见也摸得着。
可是,复数的情形却不一样,是纯理论的创造。
课程中复数内容突出复数的代数表示,同时也强调了复数的几何意义。
它的内容是分层设计的:先将复数看成是一有序实数对,再把复数看成是复平面上的点或向量,最后介绍复数代数形式的加、减、乘、除四则运算。
同时,复数作为一种新的数学语言,也为我们今后用代数的方法解决几何问题提供了新的工具和方法,体现了数形结合思想。
本节课的学习,一方面让学生回顾数系扩充的过程,体会虚数引入的必要性和合理性。
另一方面,让学生理解复数的有关概念,掌握两复数相等的充要条件,为今后的学习奠定基础。
因此,本节课具有承前启后的作用,是本章的重点内容。
2 教学重点、难点根据教学内容分析及中职学生已有的认知基础,本节课的教学重点、难点确定为:重点:感受数系扩充的过程,理解复数的有关概念,掌握两复数相等的充要条件。
难点:数系扩充的过程与原则。
二、教学目标分析:遵循课程标准,本节课的教学目标确定如下:1 知识与技能理解复数的概念及复数的代数表示,掌握两复数相等的充要条件。
2 过程与方法让学生回顾并感知数系扩充的过程,感悟数系扩充的基本方法,领悟复数的有关理论。
3 情感、态度与价值观通过问题情境感受虚数引入的必要性,体会人类理性思维的作用,形成学习数学知识的积极态度。
三、教学对象分析:根据相似性原理,结合学生已有的认知基础,预测学生在学习本节内容时可能产生的认知障碍与学习困难:为什么要引入i?如何引入?i究竟是什么?根据教与学的关系,学生的学可以促进教师的教。
学生通过学习数系的扩充历史,了解数系扩充的原则与方法,从而为虚数单位i的引入奠定理论基础;虚数的引入虽然最先由于数学本身的需要,但也只有当德国数学家高斯用i+形a b式表示时,复数在解决实际问题中才得到广泛的应用,渐渐地为大家接受。
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浙江省衢州市仲尼中学高三数学《数系的扩充与复数的引入(第一课
时)》说课稿
教材分析:从近两年的高考试题来看,复数的基本概念、复数相等的充要条件以及复数的代数运算是高考的热点,主要考查对复数概念的理解以及复数的加减乘除四则运算。
学情分析:学生对复数的基本概念、复数相等的充要条件以及复数的代数运算比较好,只是容易遗忘,运算能力还需要加强。
教学目标:
1. 知识与技能:了解引进复数的必要性;理解并掌握虚数的单位i
2. 过程与方法:理解并掌握虚数单位与实数进行四则运算的规律
3. 情感、态度与价值观:理解并掌握复数的有关概念(复数集、代数形式、虚数、纯虚数、实部、虚部) 理解并掌握复数相等的有关概念
教学重点:复数的基本概念、复数相等的充要条件以及复数的代数运算 教学难点:复数的基本概念、复数相等的充要条件以及复数的代数运算 教学过程: 一、知识梳理: 1、复数的有关概念 ①虚数单位: 12
-=i
②复数的定义:形如),(R b a bi a Z ∈+=的数叫复数,a 叫复数的实部,b 叫复数的虚部,全体复数所成的集合叫做复数集,用字母C 表示.对于复数,当且仅当b=0时,复数a+bi(a 、b ∈R)是实数a ;当b≠0时,复数z=a+bi 叫做虚数;当a=0且b≠0时,z=bi 叫做纯虚数;当且仅当a=b=0时,z 就是实数0.
③ 两个复数相等的定义: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,这就是说,如果a ,b ,c ,d ∈R ,那么a+bi=c+di ⇔a=c ,b=d ④共轭复数:a+bi 与c+di 共轭⇔a=b 且c=-d (a ,b ,c ,d ∈R ) ⑤复数的模:22b a bi a Z +=
+=
2.复数的几何意义:复数),(R b a bi a Z ∈+=与复平面内点(a,b)与平面向量→
oz 是一一对应的关系。
3.复数的运算
①运算法则:21Z Z +;21Z Z -;
2
1
Z Z ②几何意义:复数的加减法可按向量的平行四边形或三角形法则进行。
二、讲练结合
C 例1、命题:“任何两个复数都不能比较大小”对吗?
解:不对 如果两个复数都是实数,就可以比较大小 只有当两个复数不全是实数时才不能比较大小
C 例2 、复数-2i+3.14的实部和虚部是什么?
答:实部是3.14,虚部是-2.
易错为:实部是-2,虚部是3.14!
B 例3、实数m 取什么数值时,复数z=m+1+(m -1)i 是:(1)实数;(2)虚数;(3)纯虚数; B 例4、设i 为虚数单位,求
i
i
+-15的值。
C 练习1、若复数i a a a )1()23(2
-++-是纯虚数,求a 的值。
C 练习2、设i 为虚数单位,计算=++3
2
i i i 。
B 练习3、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+8i B. 8+2i C. 2+4i D.4+i 三、归纳小结
1、复数的有关概念 2.复数的几何意义 3.复数的运算 四、布置作业
C/B1、已知复数i z 21-=,那么z
1
= 。
C/B2、设i 为虚数单位,求i
i
-+13的值。
B3、已知
i b i
i
a +=+2),(R
b a ∈,其中i 为虚数单位,则a+b=( ) A .-1 B.1 C. 2 D.3 A4、已知
i b i
i
a +=+2),(R
b a ∈,其中i 为虚数单位, 则复数z=a+bi 对应的点位于第 象限。
五、板书设计。