江蘇省蘇州市第五中學(xué)高中數(shù)學(xué) 第三章 數(shù)系的擴(kuò)充與復(fù)數(shù)的引入學(xué)案(無(wú)答案)蘇教版選修2-2
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1、第3章 數(shù)系的擴(kuò)充與復(fù)數(shù)的引入 3.1 數(shù)系的擴(kuò)充 一、學(xué)習(xí)內(nèi)容、要求及建議 知識(shí)、方法 要求 建議 數(shù)系的擴(kuò)充 了解 在問(wèn)題情境中了解數(shù)系的擴(kuò)充過(guò)程,體會(huì)實(shí)際需求與數(shù)學(xué)內(nèi)部的矛盾(數(shù)的運(yùn)算規(guī)則、方程理論)在數(shù)系擴(kuò)充過(guò)程中的作用,感受人類(lèi)理性思維的作用以及數(shù)與現(xiàn)實(shí)世界的聯(lián)系. 復(fù)數(shù)的概念 理解 學(xué)習(xí)復(fù)數(shù)的相關(guān)概念;體會(huì)復(fù)數(shù)a+bi是實(shí)數(shù)、虛數(shù)和純虛數(shù)的條件. 復(fù)數(shù)的相等 理解 理解兩個(gè)復(fù)數(shù)相等的充要條件. 二、預(yù)習(xí)指導(dǎo) 1.預(yù)習(xí)目標(biāo) 了解數(shù)系的擴(kuò)充過(guò)程;理解復(fù)數(shù)的基本概念、代數(shù)表示法以及復(fù)數(shù)相等的充要條件. 2.預(yù)習(xí)提綱 (1)回憶、歸納數(shù)系擴(kuò)充的
2、過(guò)程,體會(huì)實(shí)際需要與數(shù)學(xué)內(nèi)部的矛盾對(duì)數(shù)系擴(kuò)充的作用,感受數(shù)與現(xiàn)實(shí)世界的聯(lián)系. (2)對(duì)引入的新數(shù)有哪兩項(xiàng)規(guī)定? ①______________ ; ②______________ . (3)a=0是復(fù)數(shù)z=a+b為純虛數(shù)的充分條件嗎? (4)兩個(gè)復(fù)數(shù)相等的充要條件是_____________. (5)閱讀課本第103頁(yè)至第105頁(yè)內(nèi)容,并完成課后練習(xí). (6)結(jié)合課本第104頁(yè)的例1,學(xué)習(xí)復(fù)數(shù)的相關(guān)概念;結(jié)合課本第104頁(yè)的例2,進(jìn)一步體會(huì)復(fù)數(shù)a+b是實(shí)數(shù)、虛數(shù)和純虛數(shù)的條件;結(jié)合課本第105頁(yè)的例3,感悟和體會(huì)兩個(gè)復(fù)數(shù)相等的充要條件. 3.典型例題 (1)復(fù)數(shù)的相關(guān)概念
3、 實(shí)數(shù)(b=0) 復(fù)數(shù)a+b(a,b∈R) 純虛數(shù)(a=0,且b≠0) 虛數(shù)(b≠0) 非純虛數(shù)(a≠0,且b≠0) 例1 實(shí)數(shù)x分別取什么值時(shí),復(fù)數(shù)z= x2 + x – 6 + (x2 – 2x – 15)是(1)實(shí)數(shù)?(2)虛數(shù)?(3)純虛數(shù)?(4)零? 分析:先明確復(fù)數(shù)的實(shí)部、虛部分別是什么,然后利用復(fù)數(shù)的相關(guān)概念即可. 解:由知:復(fù)數(shù)的實(shí)部為x2 + x – 6,虛部為x2 – 2x – 15. (1) 要使z是實(shí)數(shù),則x2 – 2x – 15=0,從而當(dāng)x= -3或5時(shí),z是實(shí)數(shù); (2) 要使z是虛
4、數(shù),則x2 – 2x – 150,從而當(dāng)時(shí),z是虛數(shù); (3)要使z是純虛數(shù),則 從而當(dāng)x=5時(shí),z是純虛數(shù); (4)要使z是0,則 從而當(dāng)x= -3時(shí),z是0. 點(diǎn)評(píng):一般地,對(duì)于復(fù)數(shù)a+b(a,b∈R).當(dāng)b=0時(shí),a+b為實(shí)數(shù);當(dāng)時(shí),a+b為虛數(shù);當(dāng)a=0且時(shí),a+b為純虛數(shù).對(duì)復(fù)數(shù)的分類(lèi)要嚴(yán)格按照上述規(guī)律進(jìn)行.在討論z為純虛數(shù)時(shí),不僅要考慮x2+x – 6=0而且要考慮x2 – 2x – 150,當(dāng)然a,b是實(shí)數(shù)的條件是必不可少的. (2)復(fù)數(shù)相等的充要條件 兩個(gè)復(fù)數(shù)相等的充要條件是它們的實(shí)部和虛部分別相等.一般地,兩個(gè)復(fù)數(shù)只能說(shuō)它們相等或不相等,而不能比較大小,只
5、有當(dāng)兩個(gè)復(fù)數(shù)都是實(shí)數(shù)時(shí),才能比較大小. 例2 求適合下列方程中的x與y(x,y∈R)的值. (1) x2 + 2 + (x –3) = y2 + 9 + (y – 2); (2) 2x2 – 5x + 3 + (y2 + y – 6)= 0. 分析:先明確復(fù)數(shù)的實(shí)部、虛部,然后利用兩個(gè)復(fù)數(shù)相等即實(shí)部、虛部分別相等. 解:(1)由x2 + 2 + (x –3)= y2 + 9 + (y – 2)得: 即: (2)由2x2 – 5x + 3 + (y2 + y – 6)= 0得: 即:從而 或或或 點(diǎn)評(píng):兩個(gè)復(fù)數(shù)相等的定義是實(shí)部、虛部分別相等,必須當(dāng)心的是形如a+b中的a,b是
6、否為實(shí)數(shù),否則容易引起錯(cuò)解. 例3 求使不等式m2–(m2–3m)<(m2– 4m+3)+10成立的實(shí)數(shù)m的值. 分析:本題抓住“復(fù)數(shù)能夠比較大小,必須都為實(shí)數(shù)”這一規(guī)則來(lái)求解. 解:由題意:解得所以m=3. 4.自我檢測(cè) (1)若實(shí)數(shù)集記為R,純虛數(shù)集記為I,復(fù)數(shù)集記為C,則下列各式中:①R∩I={0};②R∩I=;③C=R∩I;④,正確的序號(hào)有___________________. (2)若x、y是實(shí)數(shù),且2x–1+=y–(3-y),則x=___________,y=___________. (3)設(shè)復(fù)數(shù)z=ab+(a2+b2)(a、b∈R),則a、b滿足________
7、_____________時(shí),z是純虛數(shù). 三、課后鞏固練習(xí) A組 1. 若a、b是實(shí)數(shù),則a=0是復(fù)數(shù)a+b為純虛數(shù)的__________________條件. 2. 設(shè),是虛數(shù)單位,則“”是“復(fù)數(shù)為純虛數(shù)”的______條件. 3.若復(fù)數(shù)(a2-a-2)+(|a-1|-1)(a∈R)不是純虛數(shù),則a的取值范圍是______________. B組 4.滿足方程x2–2x–3+(9y2–6y+1)=0的實(shí)數(shù)對(duì)(x,y)表示的點(diǎn)的個(gè)數(shù)是______. 5. 下列命題:①–1的平方根只有一個(gè);②i是1的四次方根;③設(shè)復(fù)數(shù)z1=a+b,z2=c+d,則z1=z2的充要條件是a=c且
8、b=d;④若=0,則z1=z2=0;⑤若a、b∈R且a=b,則(a–b)+(a+b)是純虛數(shù).其中正確的個(gè)數(shù)為_(kāi)_____________. 6.當(dāng)實(shí)數(shù)m分別取何值時(shí),復(fù)數(shù)z = (1+)m2+(5–2)m+6–15i是:(1)實(shí)數(shù);(2)虛數(shù);(3)純虛數(shù);(4)零. 7.已知a是實(shí)數(shù),b是純虛數(shù),且滿足(2–2a)+(1–3b) i=b–i,求a、b. 8.已知x,y,t∈R,t≠-1,且t≠0,求滿足時(shí),點(diǎn)(x,y)的軌跡方程. C組 9.已知關(guān)于x的方程x2+(1+2i)x-(3m-1)i=0有實(shí)根,求純虛數(shù)m的值. 10.設(shè)復(fù)數(shù)z1=1+sinx+(1–cosx)i,z2
9、=,(x,y∈R),若z1 10、部分使它們的乘積等于40,這需要解方程x(10-x)=40.盡管他寫(xiě)出了兩個(gè)表達(dá)式,但卻認(rèn)為自己寫(xiě)的兩個(gè)表示式是沒(méi)有意義的、想象的、虛無(wú)飄渺的.給出“虛數(shù)”這一名稱的是法國(guó)數(shù)學(xué)家笛卡爾(1596-1650),他在《幾何學(xué)》(1637年發(fā)表)中使“虛的數(shù)”與“實(shí)的數(shù)”相對(duì)應(yīng),從此,虛數(shù)才流傳開(kāi)來(lái).
學(xué)完了本節(jié),你會(huì)解x(10-x)=40這個(gè)方程了嗎?
3.2 復(fù)數(shù)的四則運(yùn)算
一、學(xué)習(xí)內(nèi)容、要求及建議
知識(shí)、方法
要求
建議
復(fù)數(shù)的四則運(yùn)算
理解
結(jié)合多項(xiàng)式的四則運(yùn)算法則,理解并掌握復(fù)數(shù)代數(shù)形式的四則運(yùn)算法則,并能比較兩者的異同;能熟練地運(yùn)用復(fù)數(shù)的四則運(yùn)算法則進(jìn)行運(yùn)算.
共 11、軛復(fù)數(shù)
理解
弄清共軛復(fù)數(shù)的實(shí)部、虛部之間的關(guān)系.
二、預(yù)習(xí)指導(dǎo)
1.預(yù)習(xí)目標(biāo)
(1)了解復(fù)數(shù)的代數(shù)表示法;
(2)能進(jìn)行復(fù)數(shù)代數(shù)形式的四則運(yùn)算.
2.預(yù)習(xí)提綱
(1)復(fù)數(shù)四則運(yùn)算法則:
① 加法法則:______________ ;
② 減法法則:______________ ;
③ 乘法法則:______________ ;復(fù)數(shù)的乘法滿足交換律、結(jié)合律和分配律嗎?
④ 除法法則:______________ .
(2)復(fù)數(shù)的正整數(shù)指數(shù)冪的運(yùn)算律:
① ____________________ ;
② ____________________ ;
③ ____ 12、________________ .
(3)我們把實(shí)部相等、虛部互為相反數(shù)的兩個(gè)復(fù)數(shù)叫做互為_(kāi)_______;_____數(shù)的共軛復(fù)數(shù)仍是它本身.
(4)你能總結(jié)出i的正整數(shù)指數(shù)冪的規(guī)律嗎?
(5)你能寫(xiě)出方程x3=1的三個(gè)根嗎?
(6)閱讀課本第106頁(yè)至第110頁(yè)內(nèi)容,并完成課后練習(xí).
(7)結(jié)合課本第107頁(yè)的例1,學(xué)習(xí)復(fù)數(shù)的加法法則和減法法則;結(jié)合課本第107頁(yè)的例2,學(xué)習(xí)復(fù)數(shù)的乘法法則,體會(huì)復(fù)數(shù)的乘法滿足結(jié)合律;結(jié)合課本第107頁(yè)的例3,進(jìn)一步運(yùn)用復(fù)數(shù)的乘法法則,體會(huì)在復(fù)數(shù)范圍內(nèi),對(duì)x2+y2進(jìn)行分解因式;結(jié)合課本第108頁(yè)的例4,體會(huì)方程x3=1的三個(gè)根的相互關(guān)系;對(duì)于課本 13、第109頁(yè)的例5,解法1是運(yùn)用復(fù)數(shù)的除法法則,解法2是使分母“實(shí)數(shù)化”,將復(fù)數(shù)除法化歸為復(fù)數(shù)乘法,請(qǐng)仔細(xì)體會(huì),并將兩種解法作比較.
3.典型例題
(1)復(fù)數(shù)的加減運(yùn)算
兩個(gè)復(fù)數(shù)相加(減)就是把實(shí)部與實(shí)部、虛部與虛部分別相加(減).
復(fù)數(shù)的加法運(yùn)算是一種規(guī)定,減法是加法的逆運(yùn)算.復(fù)數(shù)的加減運(yùn)算可類(lèi)比多項(xiàng)式的加減運(yùn)算,但不是多項(xiàng)式運(yùn)算的合情推理,而是一種新的規(guī)定,它是數(shù)學(xué)建構(gòu)過(guò)程中的重要組成部分,運(yùn)算時(shí)可類(lèi)比多項(xiàng)式合并同類(lèi)項(xiàng)法則來(lái)理解和記憶.
例1 計(jì)算(2+3i)+(4-5i)- (-2-i)的值.
解:原式=(2+4+2)+(3-5+1)i=8-i.
(2)復(fù)數(shù)的乘法與乘方
14、復(fù)數(shù)的乘法運(yùn)算法則:
乘法運(yùn)算律:;(3);(4);(5);(6)
例2 計(jì)算:(1)(1-2i)(3+4i)(-2+i); (2)()3;(3)()6+()6.
分析:復(fù)數(shù)的乘法運(yùn)算與多項(xiàng)式的乘法運(yùn)算相類(lèi)似,先兩兩結(jié)合展開(kāi),利用化簡(jiǎn)后,
在再將復(fù)數(shù)的實(shí)部與虛部合并;而乘方運(yùn)算應(yīng)注意合理利用一些常用且有效的結(jié)論來(lái)處理.
解:(1)原式=(11-2i)(-2+i)=;
(2)原式== -1;
(3)原式=+= -2.
點(diǎn)評(píng):在運(yùn)算過(guò)程中,注意運(yùn)用常用技巧及規(guī)律,如有關(guān)復(fù)數(shù)的方冪:
①i的周期性:i4n+1=i;i4n+2= -1;i 4n+3= -i;i4n=1();
②若 15、,則,1,1+0.
(3)共軛復(fù)數(shù)
共軛復(fù)數(shù)的定義:實(shí)部相等,虛部互為相反數(shù)的兩個(gè)復(fù)數(shù)稱為共軛復(fù)數(shù).
共軛復(fù)數(shù)的性質(zhì):① ;② ;③ 對(duì)于復(fù)數(shù)z,z是實(shí)數(shù);④ 若z為純虛數(shù),則.
例3 已知復(fù)數(shù)是共軛復(fù)數(shù),求m的值.
分析:根據(jù)共軛復(fù)數(shù)的定義知:兩個(gè)共軛復(fù)數(shù)的實(shí)部相同,虛部互為相反數(shù).
解:由是共軛復(fù)數(shù)得:
解得:從而m=1.
即m=1時(shí),是共軛復(fù)數(shù).
點(diǎn)評(píng):共軛復(fù)數(shù)是復(fù)數(shù)集中比較重要且具有獨(dú)特性質(zhì)的復(fù)數(shù),應(yīng)準(zhǔn)確把握它的代數(shù)特征:虛部互為相反數(shù).
例4 已知f(z)=2z+-3i,f(+i)=6–3i,求f(-z)的值.
分析:先利用f(z)=2z+-3i,f(+i) 16、=6–3i,得到復(fù)數(shù)z滿足的等式,然后設(shè)z=a+bi
(),利用復(fù)數(shù)相等得到關(guān)于實(shí)數(shù)a,b的方程組,解方程組即可.
解: f(z) = 2z+-3i, f(+i)==.
又f(+i)=6–3i,=6– 3i,即=6-i.
設(shè),則,
,即3a-bi=6-i.
由復(fù)數(shù)相等的定義知:解得:z=2+i.
f(-z)=2(-2-i)+(-2+i)-3i= -6-4i.
點(diǎn)評(píng):本題中要求f(-z)的值關(guān)鍵先求出z,求復(fù)數(shù)z時(shí)通常設(shè)復(fù)數(shù),利用復(fù)數(shù)相等的定義將問(wèn)題實(shí)數(shù)化,從而使問(wèn)題得到解決.
(5)復(fù)數(shù)的除法
滿足(c+di)(x+yi)=(a+bi)的復(fù)數(shù)x+yi(x,y∈R)叫復(fù)數(shù)a 17、+bi除以復(fù)數(shù)c+di的商,記為:(a+bi)(c+di)或者.
一般地,我們有==.
例5 已知,求實(shí)數(shù)a,b.
分析:要求兩個(gè)未知數(shù)的值,必須列出兩個(gè)方程,這可以由兩個(gè)復(fù)數(shù)相等的充要條件而得到.因此我們先得將已知等式變形.
解:已知左邊==,
右邊=,
所以=5-6i.
由復(fù)數(shù)相等的定義知:
點(diǎn)評(píng):該例解答是否簡(jiǎn)便關(guān)鍵在于采取的變形方法.表面上看對(duì)已知等式作如下的變形:,再施行復(fù)數(shù)運(yùn)算較為簡(jiǎn)便.但事實(shí)上不如上述解答簡(jiǎn)捷.這是因?yàn)橐阎降淖筮叺姆质讲⒎请s亂無(wú)章的,只要我們仔細(xì)觀察就會(huì)發(fā)現(xiàn)它是一個(gè)按一定規(guī)律排列的關(guān)于a,b對(duì)稱的式子,因此就得到如此簡(jiǎn)捷的解法.
4.自我檢測(cè) 18、
(1)(1-2i)–(2–3i)+(3–4i)-…+(2020-2020i)=______________.
(2)已知復(fù)數(shù)滿足則復(fù)數(shù) ______________.
(3)設(shè),且為正實(shí)數(shù),則______________.
(4)復(fù)數(shù)______________.
(5)復(fù)數(shù)______________.
三、課后鞏固練習(xí)
A組
1. 若,其中為虛數(shù)單位,則_______.
2. 計(jì)算:=_______(i為虛數(shù)單位).
3. 若復(fù)數(shù)滿足,則_______.
4. 設(shè),,則的值為_(kāi)___.
5. 若復(fù)數(shù)z滿足,則z=______________.
6.已知,那么實(shí)數(shù) 19、______________.
7.如果復(fù)數(shù)是實(shí)數(shù),則實(shí)數(shù)______________.
8.若,其中a、b∈R,則=______________.
9.6=______________.
10.設(shè)則復(fù)數(shù)為實(shí)數(shù)的充要條件是______________.
11.設(shè)復(fù)數(shù):z1=1+i,z2=x+2i(x∈R),若z1 z2為實(shí)數(shù),則x= ______________.
12.若復(fù)數(shù)滿足方程,則______________.
13.分解為一次式的乘積為_(kāi)_____________.
14.復(fù)數(shù)-7+24i的平方根為_(kāi)_____________.
15.已知復(fù)數(shù)z滿足(+3i)z=3 20、i,則z=______________.
16.已知復(fù)數(shù),則______________.
17. 表示為a+bi(a,b∈R),則a+b= .
18.計(jì)算:(1); (2); (3)1+;
(4); (5) ; (6);
(7); (8); (9).
19.計(jì)算: (1) (1-i)+(2-i3)+(3-i5)+(4-i7);
(2) (-i)2+(+i)2;
(3) (a+bi)(a-bi)(-a+bi)(-a-bi).
20.計(jì)算: (1); (2);
(3) .
21、
B組
21.復(fù)數(shù)z=i+i2+i3+i4的值是______________.
22.已知,則z100+z50+1=______________.
23.i1i2i3i4…i2001= ,(1-i)11的實(shí)部為 ,2001的虛部為 .
24.已知是實(shí)數(shù),是純虛數(shù),則=______________.
25.復(fù)數(shù)為純虛數(shù),則實(shí)數(shù)為_(kāi)____ .
26.設(shè)復(fù)數(shù)滿足,則的實(shí)部是_________.
27.已知復(fù)數(shù)滿足,復(fù)數(shù)的虛部為,是實(shí)數(shù),則=———.
28.復(fù)數(shù)的虛部是______________.
29.若為純虛數(shù),則實(shí)數(shù)a的值為_(kāi)______ 22、_______.
30.已知其中m,n是實(shí)數(shù),則___________.
31.復(fù)數(shù)的共軛復(fù)數(shù)是______________.
32.復(fù)數(shù),為的共軛復(fù)數(shù),則____________ .
33.若,則復(fù)數(shù)=__________ .
34.設(shè)z1=2+3i,z2=4-5i,則= ______________.
35.若復(fù)數(shù)同時(shí)滿足-=2,=,則=______________.
36.設(shè)z的共軛復(fù)數(shù)是,若z+=4,z·=8,則=______________.
37.設(shè),已知z2的實(shí)部是,則z2的虛部為 .
38.若f(z)=,z1=3+4i,z2=-2+i,則的值為_(kāi)_ 23、____________.
39.設(shè)為實(shí)數(shù),且,求的值.
40.已知x,y∈R,復(fù)數(shù)(3x+2y)+5xi與復(fù)數(shù)相等,求x,y的值.
41.已知復(fù)數(shù)z=1+i,求實(shí)數(shù)a,b,使.
42.已知,.設(shè),且,求.
C組
43.已知求.
44.已知關(guān)于t的一元二次方程t2+(2+i)t+2xy+(x-y)i=0(x,y∈R).
(1)當(dāng)方程有實(shí)根時(shí),求點(diǎn)(x,y)的軌跡方程;
(2)求方程實(shí)根的取值范圍.
45.求同時(shí)滿足下列兩個(gè)條件的所有復(fù)數(shù):
(1)是實(shí)數(shù),且1<≤6;
(2)z的實(shí)部和虛部都是整數(shù).
46.設(shè)z為虛數(shù),是實(shí)數(shù),且-1<w<2,若設(shè)z=a+bi(b≠0). 24、
(1)求a2+b2的值,及a的取值范圍;
(2)設(shè),求證:u為純虛數(shù);
(3)求w-u2的最小值.
知識(shí)點(diǎn)
題號(hào)
注意點(diǎn)
復(fù)數(shù)的四則運(yùn)算
1~30,39
能熟練地運(yùn)用運(yùn)算律進(jìn)行復(fù)數(shù)的四則運(yùn)算.
共軛復(fù)數(shù)
31~38,
40~42
弄清共軛復(fù)數(shù)的實(shí)部、虛部之間的關(guān)系,會(huì)用共軛復(fù)數(shù)的性質(zhì)解題.
綜合問(wèn)題
43~46
注意復(fù)數(shù)知識(shí)的綜合運(yùn)用以及復(fù)數(shù)與其它知識(shí)的綜合.
四、學(xué)習(xí)心得
五、拓展視野
如果a,b,c,d都是實(shí)數(shù),那么關(guān)于x的方程:x2+(a+bi)x+(c+di)=0有實(shí)根的充要條件是什么?下面是某同學(xué)給出的解法:
由題意知x∈R 25、,且x2+ax+c+(bx+d)i=0,
∴
由(2)得,代入(1)得d2-abd+b2c=0.
以上解法是否正確?請(qǐng)給出你的評(píng)價(jià).
3.3 復(fù)數(shù)的幾何意義
一、學(xué)習(xí)內(nèi)容、要求及建議
知識(shí)、方法
要求
建議
復(fù)數(shù)的幾何意義
了解
回顧向量的有關(guān)知識(shí),了解復(fù)數(shù)的幾何意義,會(huì)用復(fù)平面內(nèi)的點(diǎn)和向量來(lái)表示復(fù)數(shù).
復(fù)數(shù)代數(shù)形式的加、減運(yùn)算的幾何意義
了解
了解復(fù)數(shù)代數(shù)形式的加、減運(yùn)算的幾何意義,增強(qiáng)數(shù)形結(jié)合的意識(shí).
二、預(yù)習(xí)指導(dǎo)
1.預(yù)習(xí)目標(biāo)
(1)了解復(fù)數(shù)的幾何意義;
(2)了解復(fù)數(shù)代數(shù)形式的加、減運(yùn)算的幾何意義.
2.預(yù)習(xí)提綱
(1)我 26、們把建立了直角坐標(biāo)系來(lái)表示復(fù)數(shù)的平面叫做________ ,x軸叫做________,y軸叫做_______.
(2)有序?qū)崝?shù)對(duì)(a,b)與平面直角坐標(biāo)系中的點(diǎn)是一一對(duì)應(yīng)的,我們可以用直角坐標(biāo)系中的點(diǎn)_________來(lái)表示復(fù)數(shù)z=a+bi.
(3)復(fù)數(shù)z=a+bi也可以用向量______來(lái)表示.
(4)你能畫(huà)出復(fù)數(shù)z=a+bi、復(fù)平面內(nèi)的點(diǎn)和平面向量之間的關(guān)系圖嗎?
(5)z,與|z|之間有什么關(guān)系?
(6)復(fù)數(shù)加法的幾何意義___________ ;
復(fù)數(shù)減法的幾何意義___________ .
(7)閱讀課本第112頁(yè)至第114頁(yè)內(nèi)容,并完成課后練習(xí).
(8)結(jié)合課本第1 27、13頁(yè)的例1,學(xué)習(xí)復(fù)數(shù)的幾何意義,學(xué)會(huì)用點(diǎn)和向量表示復(fù)數(shù);結(jié)合課本第113頁(yè)的例2,學(xué)習(xí)如何求復(fù)數(shù)的模,體會(huì)復(fù)數(shù)的模是實(shí)數(shù),它們可以比較大??;結(jié)合課本第113頁(yè)的例3,感悟復(fù)數(shù)的模的幾何意義,體會(huì)數(shù)形結(jié)合的思想方法.
3.典型例題
(1)復(fù)數(shù)的幾何形式
實(shí)數(shù)與數(shù)軸上的點(diǎn)是一一對(duì)應(yīng)的,因此實(shí)數(shù)可以用數(shù)軸上的點(diǎn)來(lái)表示.確定一個(gè)復(fù)數(shù)需要確定它的實(shí)部和虛部,即一個(gè)復(fù)數(shù)對(duì)應(yīng)著一個(gè)有序數(shù)對(duì),而有序數(shù)對(duì)與平面直角坐標(biāo)系中的點(diǎn)是一一對(duì)應(yīng)的,因此,可以用直角坐標(biāo)系中的點(diǎn)來(lái)表示復(fù)數(shù).
例1 復(fù)數(shù),設(shè)z在復(fù)平面內(nèi)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為Z.
(1)若點(diǎn)Z在第三象限,求x的取值范圍;
(2)若點(diǎn)Z在直線x-2y+1= 28、0上,求x的值.
解:由題意,
(1)若點(diǎn)Z在第三象限,則所以
解得.
(2)由題意,,
所以,
所以解得.
(2)復(fù)數(shù)代數(shù)形式的加、減運(yùn)算的幾何意義
由復(fù)數(shù)的幾何意義知,一個(gè)復(fù)數(shù)與平面內(nèi)的一個(gè)向量相對(duì)應(yīng),于是就可以得到復(fù)數(shù)加法的幾何意義:向量的加法法則也即平行四邊形法則.對(duì)于復(fù)數(shù)減法的幾何意義可通過(guò)加法來(lái)實(shí)現(xiàn).
例2 已知復(fù)數(shù),它們?cè)趶?fù)平面上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)分別為A、B、C,且A、B、C是一個(gè)正方形的三個(gè)頂點(diǎn),求這個(gè)正方形的第四個(gè)頂點(diǎn)D對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)z.
分析:(1)利用或者,求D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù).(2)利用正方形的兩條對(duì)角線交點(diǎn)是其對(duì)稱中心求解.
解:法1 設(shè),
則 .
又, 29、且,
所以
故第四個(gè)頂點(diǎn)D對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù).
解:法2 設(shè),
則點(diǎn)A與點(diǎn)C關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,原點(diǎn)O是正方形的中心.
O也是B、D連線的中點(diǎn),于是有-2+i+x+yi=0.
x=2,y=-1.
故第四個(gè)頂點(diǎn)D對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù).
點(diǎn)評(píng):解題時(shí)要善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題中可能被利用的條件,尋找最佳的解題方法.本題解法2正是利用正方形是中心對(duì)稱圖形這一特點(diǎn),尋得最佳解題思路.
(3)復(fù)數(shù)模的幾何意義
復(fù)數(shù)的模為,記作或,它表示復(fù)平面上復(fù)數(shù)z對(duì)應(yīng)的點(diǎn)Z到原點(diǎn)的距離(如圖),這就是復(fù)數(shù)模的幾何意義.
說(shuō)明:①?gòu)?fù)數(shù)的模是非負(fù)實(shí)數(shù),可以比較大小,但是,兩個(gè)復(fù)數(shù),只要其中有一個(gè)不是實(shí)數(shù),它們就不能比較大?。虎谌绻?, 30、那么就是實(shí)數(shù),它的模等于(即實(shí)數(shù)的絕對(duì)值);③兩個(gè)復(fù)數(shù)的差的模就是復(fù)平面內(nèi)與這兩個(gè)復(fù)數(shù)對(duì)應(yīng)的兩點(diǎn)間的距離.
例3 設(shè),求在復(fù)平面上滿足下列條件的點(diǎn)的集合所組成的圖形分別是什么?
(1);
(2).
分析:根據(jù)復(fù)數(shù)模的幾何意義,可以把復(fù)平面內(nèi)的某些圖形用適合某些條件的復(fù)數(shù)方程或不等式表示,反之,某些簡(jiǎn)單的復(fù)數(shù)方程或不等式也對(duì)應(yīng)復(fù)平面上的某些圖形.
解:(1)不等式的解在復(fù)平面中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的集合是以原點(diǎn)為圓心,以2為半徑的圓的內(nèi)部及其邊界.
滿足條件的點(diǎn)的集合是直線以上及以下的點(diǎn)組成的圖形.
兩者的公共部分即為所求,即以原點(diǎn)為圓心,2為半徑的圓被直線所截得的兩個(gè)弓形,但不包括邊界上的點(diǎn) 31、;
(2)方程的解在復(fù)平面中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的集合是為圓心,以3為半徑的圓周.
點(diǎn)評(píng):解這類(lèi)問(wèn)題,要認(rèn)真分析題設(shè)條件,正確理解復(fù)數(shù)的幾何意義、復(fù)數(shù)的模、復(fù)數(shù)的實(shí)部與虛部等概念,結(jié)合解析幾何中曲線的方程及一些函數(shù)性質(zhì),尋找解決問(wèn)題的突破口.
例4 集合,,.
(1)指出集合P在復(fù)平面內(nèi)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)表示的圖形;
(2)求集合P中復(fù)數(shù)模的最小值.
解:(1)由可知,集合M在復(fù)平面中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)表示以點(diǎn)
為圓心,1為半徑的圓的內(nèi)部及邊界;由可知,
集合N在復(fù)平面內(nèi)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)表示以和為端點(diǎn)的線段的
垂直平分線.因此,集合P是圓截直線所得的一條線段(如圖);
(2)過(guò)點(diǎn)O向引垂線,垂足在線段上,由(1) 32、知,的方程為,則O到 的距離為,因此集合P中復(fù)數(shù)模的最小值為.
點(diǎn)評(píng):利用復(fù)數(shù)模的幾何意義,可以將抽象的代數(shù)式轉(zhuǎn)化為具體的圖形,便于問(wèn)題的解決.
4. 自我檢測(cè)
(1)復(fù)數(shù)z=m2-3+(2-m2)i對(duì)應(yīng)點(diǎn)在第三象限,則實(shí)數(shù)m的取值范圍是______________.
(2)在復(fù)平面內(nèi),復(fù)數(shù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位于第________象限.
(3)在復(fù)平面內(nèi),復(fù)數(shù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)在第________象限.
(4)在復(fù)平面內(nèi),復(fù)數(shù)+(1+i)2對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位于第________象限.
(5)設(shè)z=1+i,則= .
三、課后鞏固練習(xí)
A組
1.已知復(fù)數(shù)的大小關(guān)系是 33、 .
2.復(fù)平面內(nèi)的平行四邊形ABCD中,A、B、C三點(diǎn)對(duì)應(yīng)復(fù)數(shù)分別為2+i,4+3i,3+5i,那么點(diǎn)D對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)為_(kāi)_____________,對(duì)角線對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)是______________.
3.已知平行四邊形的三個(gè)頂點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)復(fù)數(shù)2i、4–4i、2+6i,求第四個(gè)頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù).
4.已知是復(fù)數(shù),均為實(shí)數(shù)(為虛數(shù)單位),且復(fù)數(shù)在復(fù)平面上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)在第一象限,求實(shí)數(shù)的取值范圍.
5.復(fù)數(shù)z=在復(fù)平面內(nèi)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)所在象限為_(kāi)_______ .
B組
6.已知在復(fù)平面內(nèi),向量的復(fù)數(shù)為1+i,把向右平移一個(gè)單位得向量,則 對(duì)應(yīng)復(fù)數(shù)為_(kāi)_____________,點(diǎn)對(duì)應(yīng)復(fù)數(shù)為 34、______________.
7.已知復(fù)數(shù),則|z|=_____.
8.已知,復(fù)數(shù)的實(shí)部為,虛部為1,則的取值范圍是_____________.
9.若|z1|=5,z2=3+4i,且z1·z2為純虛數(shù),則復(fù)數(shù)z1= ______________.
10.若復(fù)數(shù)滿足為虛數(shù)單位,則在復(fù)平面內(nèi)所對(duì)應(yīng)的圖形的面積為_(kāi)___.
11.若|z|=1,則|z-2|的取值范圍是 .
12.復(fù)數(shù)z滿足2||=3|z-5|,則復(fù)數(shù)對(duì)應(yīng)點(diǎn)Z的軌跡方程為_(kāi)_____________.
13.若復(fù)數(shù)滿足|z-1|=|z-2|=|z-i|,則z=______________.
35、
14.若|z+i|+|z-i|=2,,則u的最大值為_(kāi)______,最小值為_(kāi)____.
15.已知關(guān)于x的方程x2+zx+4+3i=0有實(shí)數(shù)根,求復(fù)數(shù)z的模的最小值.
16.已知復(fù)數(shù)z滿足||z|-1|-|z|+1=0,且|z|2-3|z|-4≤0,求復(fù)數(shù)z對(duì)應(yīng)點(diǎn)構(gòu)成的圖形的面積.
17.若復(fù)數(shù)z滿足,求的最大值和最小值.
18.設(shè),當(dāng)取何值時(shí),分別取得最大值和最小值?并求出最大值與最小值.
19.若,求的最大值和最小值.
C組
20.若復(fù)數(shù)滿足,求復(fù)數(shù)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的軌跡方程.
21.若復(fù)數(shù)的實(shí)部為1, ,求:
(1)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)的軌跡;
(2)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)的軌跡;
(3)若,求的 36、對(duì)應(yīng)點(diǎn)所在區(qū)域的面積.
知識(shí)點(diǎn)
題號(hào)
注意點(diǎn)
復(fù)數(shù)的幾何意義
1~5
注意用復(fù)平面內(nèi)的點(diǎn)和向量來(lái)表示復(fù)數(shù).
復(fù)數(shù)代數(shù)形式的加、減運(yùn)算的幾何意義
6~17
注意復(fù)數(shù)代數(shù)形式的加、減運(yùn)算的幾何意義,增強(qiáng)數(shù)形結(jié)合的意識(shí).
綜合問(wèn)題
18~21
靈活運(yùn)用幾何意義,注意數(shù)形結(jié)合.
四、學(xué)習(xí)心得
五、拓展視野
已知關(guān)于x的方程:2x2+3ax+a2-a=0至少有一個(gè)模為1的根,求實(shí)數(shù)a的值.
分析:首先得明確根的特性,即是實(shí)數(shù)根還是虛數(shù)根;其次若是虛數(shù)根,則可有韋達(dá)定理來(lái)確定實(shí)數(shù)a的值.
解:如果∈R,則=(3a)2-8(a2-a)≥0 37、,∴a≥0或者a≤-8.
又∵∈R,∴=1或-1.
當(dāng)=1時(shí),代入得:a2+2a+2=0不可能.
當(dāng)= -1時(shí),代入得:a2-4a+2=0∴a=2±(2-不適合,舍去)
如果是虛數(shù),并且||=1,則也是此方程的根,于是:=
但是=||2=1,∴=1,解得:a=2或者a=-1
所以,所求的a=2+,或者2或者-1.
點(diǎn)評(píng):由于實(shí)系數(shù)一元二次方程的虛根是成對(duì)出現(xiàn)的,故是虛數(shù)根,則可借助于韋達(dá)定理求出實(shí)數(shù)a的值,也可以求出方程的根再利用條件得出實(shí)數(shù)a的值.
單元復(fù)習(xí)
一、知識(shí)點(diǎn)梳理
復(fù)數(shù)
復(fù)數(shù)的概念
復(fù)數(shù)與復(fù)數(shù)分類(lèi)
復(fù)數(shù)相等的充要條件
共軛復(fù)數(shù)
復(fù)數(shù) 38、的模
復(fù)數(shù)的運(yùn)算
復(fù)數(shù)的加法法則
復(fù)數(shù)的減法法則
復(fù)數(shù)的乘法法則
復(fù)數(shù)的除法法則
(a+bi)+(c+di)=(a+c)+(b+d)i
復(fù)數(shù)加法的幾何意義
(a+bi)-(c+di)=(a-c)+(b-d)i
復(fù)數(shù)減法的幾何意義
復(fù)平面上兩點(diǎn)間的距離d=|z1-z2|
(a+bi)(c+di)=(ac-bd)+(ad+bc)i
=+i
二、學(xué)法指導(dǎo)
1.復(fù)數(shù)的概念是解題的重要手段,應(yīng)在理解復(fù)數(shù)概念上下功夫,如實(shí)數(shù)、虛數(shù)、純虛數(shù)、復(fù)數(shù)相等等概念要切實(shí)掌握好.
2.復(fù)數(shù)的最本質(zhì)的運(yùn)算方式是代數(shù) 39、形式的運(yùn)算,因此代數(shù)形式運(yùn)算是試題考查的重點(diǎn),試題活而不難,主要考查學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)的能力.注意:兩個(gè)復(fù)數(shù),如果不全是實(shí)數(shù)時(shí),不能比較它們的大?。?
3.理解復(fù)數(shù)與復(fù)平面內(nèi)點(diǎn)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,研究復(fù)數(shù)對(duì)應(yīng)復(fù)平面內(nèi)點(diǎn)的位置,只要看復(fù)數(shù)的實(shí)部與虛部的正與負(fù).
4.復(fù)數(shù)方程的基本解法是:利用復(fù)數(shù)相等實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)問(wèn)題向?qū)崝?shù)問(wèn)題的轉(zhuǎn)化,體現(xiàn)了轉(zhuǎn)化思想.
5.注意復(fù)數(shù)與函數(shù)等其他知識(shí)點(diǎn)相交匯型的試題,以及有關(guān)復(fù)數(shù)的新定義與新運(yùn)算的創(chuàng)新試題,主要考查學(xué)生收集信息、加工信息的能力.
6.加強(qiáng)數(shù)學(xué)思想方法的訓(xùn)練:轉(zhuǎn)化思想、分類(lèi)討論思想、數(shù)形結(jié)合思想、整體思想.
三、單元自測(cè)
(一)填空題(每小題5分,共 40、70分)
1.以的虛部為實(shí)部,以的實(shí)部為虛部的復(fù)數(shù)是________ .
2.設(shè)為復(fù)數(shù),則下列四個(gè)結(jié)論中正確的是________ .
① 若,則 ;② 若,則;
③ ;④ 是純虛數(shù)或零
3.若復(fù)數(shù)(m2-3m-4)+(m2-5m-6)i是虛數(shù),則實(shí)數(shù)m滿足的條件是_____ .
4. 的值是________ .
5.集合中元素個(gè)數(shù)為_(kāi)_______ .
6.= .
7. 的值為 .
8.若n是奇數(shù),則.
9.復(fù)數(shù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位于第二象限,則實(shí)數(shù)x的取值范圍是 .
10.已知中,對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)分別為則對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù) 41、
為 .
11.在復(fù)平面上復(fù)數(shù)i,1,4+2i所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)分別是A、B、C,則平行四邊形ABCD的對(duì)角線BD的長(zhǎng)為_(kāi)______ .
12.已知集合,,滿足,則.
13.關(guān)于x的方程有兩個(gè)虛根,且滿足,則實(shí)數(shù)m的值為 .
14.定義運(yùn)算: =,若復(fù)數(shù)滿足 =2,則= ; .
(二)解答題
15.(本題14分)當(dāng)x取何值時(shí),復(fù)數(shù)
(1)是實(shí)數(shù)? (2)是純虛數(shù)? (3)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)在第三象限?
16.(本題14分)計(jì)算:.
17.(本題14分)已知復(fù)數(shù)若求實(shí)數(shù)的值.
18.(本題16分)設(shè)z是純虛數(shù),且求z.
19.(本題16分)在復(fù)平面上,正方形ABCD的兩個(gè)頂點(diǎn)A,B對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)分別為 1+2,
3-5.求另外兩個(gè)頂點(diǎn)C,D對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù).
20.(本題16分)設(shè)關(guān)于的方程有實(shí)根,求銳角及這個(gè)實(shí)根.
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