【教學目標】
三、情感態(tài)度和價值觀:體會實際需求與數(shù)學內(nèi)部的矛盾(數(shù)的運算規(guī)則、方程求根)在數(shù)系擴充過程中的作用,感受人類理性思維的作用以及數(shù)與現(xiàn)實世界的聯(lián)系.
1.對數(shù)集因生產(chǎn)和科學發(fā)展的需要而逐步擴充的過程進行概括(教師引導學生進行簡明扼要的概括和總結)自然數(shù) →整數(shù)→有理數(shù)→無理數(shù)→實數(shù)
相關鏈接:數(shù)的發(fā)展里程
2.提出問題
我們知道,對于實系數(shù)一元二次方程,沒有實數(shù)根.我們能否將實數(shù)集進行擴充,使得在新的數(shù)集中,該問題能得到圓滿解決呢?
3.組織討論,研究問題
我們說,實系數(shù)一元二次方程沒有實數(shù)根.實際上,就是在實數(shù)范圍內(nèi),沒有一個實數(shù)的平方會等于負數(shù).解決這一問題,其本質(zhì)就是解決一個什么問題呢?(最根本的問題就是要解決-1的開平方問題.即一個什么樣的數(shù),它的平方會等于-1.)
二、新課內(nèi)容:
引入新數(shù),并給出它的兩條性質(zhì)
根據(jù)前面討論的結果,我們引入一個新數(shù),叫做虛數(shù)單位,并規(guī)定:
(1);
(2)實數(shù)可以與它進行四則運算,進行四則運算時,原有的加、乘運算律仍然成立.
有了前面的討論,引入新數(shù),可以說是水到渠成的事.這樣,就可以解決前面提出的問題(-1可以開平方,而且-1的平方根是).
1.提出復數(shù)的概念
根據(jù)虛數(shù)單位的第(2)條性質(zhì),可以與實數(shù)b相乘,再與實數(shù)a相加.由于滿足乘法交換律及加法交換律,從而可以把結果寫成這樣,數(shù)的范圍又擴充了,出現(xiàn)了形如 的數(shù),我們把它們叫做復數(shù).其中a叫做這個復數(shù)的實部,b叫做虛部
全體復數(shù)所形成的集合叫做復數(shù)集,一般用字母C表示,顯然有:
(1)N*NZQRC.(2)復數(shù)a+bi(a,b為實數(shù))
鞏固練習:
例1、下列數(shù)中,哪些是實數(shù),哪些是虛數(shù),哪些是純虛數(shù)?并分別指出這些復數(shù)的實部與虛部各是什么?4,2-3i,0,-+,5+,6i(教材P104例1)
練習、判斷下列命題是否正確:
(1)若a、b為實數(shù),則Z=a+bi為虛數(shù)
(2)若b為實數(shù),則Z=bi必為純虛數(shù)
(3)若a為實數(shù),則Z= a一定不是虛數(shù)
例2、 實數(shù)m分別取什么值時,復數(shù)z=m(m-1)+(m-1)i是(1)實數(shù)?(2)虛數(shù)?(3)純虛數(shù)? (教材P104例2)
練習:實數(shù)m分別取什么值時,復數(shù)z=m2+m-2+(m2-1)i是(1)實數(shù)?(2)虛數(shù)?(3)純虛數(shù)?
2.提出兩個復數(shù)相等的定義,即兩個復數(shù)相等的充要條件是它們的實部與虛部分別對應相等.也就是
由此容易得出:
例3、 已知x+y+(x-2y)i=2x-5+(3x+y)i,求實數(shù)x與y.
分析:因為x,y∈R,所以由兩個復數(shù)相等的定義,可列出關于x,y的方程組,解這個方程組,可求出x,y的值.
練習:教材P105---練習4
思考:兩個復數(shù)若不全是實數(shù),能否比較大。
最簡單的虛數(shù)單位i和0的大小如何?(若i>0,則i2>0,-1>0不成立;若i<0,則i2>0,-1>0不成立。這樣兩個復數(shù)只要不全是實數(shù),就不能比較大小。)
例4、對于實數(shù)x,是否存在實數(shù)a,使3x2+(x-a+1)2i>27+(x2+a-ax-1)i,若存在,求出a的范圍集合;否則說明理由
解:x-a+1=0=x2+a-ax-1,且3x2>27, a<-2或a>4
三、歸納總結
(1)、虛數(shù)單位i的引入;
(2)、復數(shù)的代數(shù)形式:;
(2)、復數(shù)的有關概念:虛數(shù),純虛數(shù),實部、虛部、復數(shù)相等。
[補充習題]
四、布置作業(yè):P105----習題1~4
1、復數(shù)z=sin2x-i(1-cos2x)是純虛數(shù),則實數(shù)x=____________
2、設z=log2(m2
3、關于x的方程x2-(2i-1)x+2p-i=0有實數(shù)根,求實數(shù)p的值或范圍
[答案]
1、kπ+,k∈Z
2、(4,)
3、p=1/8
備課資料:
數(shù)系的發(fā)展歷程
數(shù)的概念是從生活、生產(chǎn)、科研等社會實踐中發(fā)展起來的,每一種數(shù)的發(fā)展均有兩個方向:一是其內(nèi)涵的增容、規(guī)范及應用的日臻完善的縱向過程,二是對其出現(xiàn)的不可調(diào)和的矛盾而衍生新數(shù)的橫向發(fā)展,在這種縱橫交錯中,數(shù)一步步走向系統(tǒng)完整。
一,正整數(shù)在勇往直前中成熟
人類最初只有“無”與“有”這兩個描寫一天有無獵物或是否見到同伴的詞。后來,從“有”中分化出“多”與“少”等模糊的量詞。由于具體記數(shù)的需要,人們開始用自己的手指,伸出一個手指去說明有一只兔子或抓住一只羔羊,正整數(shù)1就這樣誕生了,由1而有2、3、4……;為了表示更多的數(shù),人們借助于用具來體現(xiàn),由于用具選擇的不同,體現(xiàn)的規(guī)則也不盡相同,從而形成不同的位值數(shù),如:我國以手指記數(shù),指頭至十完結,十之后借助于繩子打結,形成“結繩記數(shù)”的十進制規(guī)則,后逐漸以“結繩”與手指共同記數(shù),成為世界上最早采用十進制的國家;古希臘則“以石記數(shù)”,沿用古巴比倫的六十進位制;而中美洲的馬雅人采用二十進位制,等。
現(xiàn)在國際上記數(shù)符號――數(shù)字,為阿拉伯數(shù)字,實質(zhì)是文字誕生較早的印度首先發(fā)明和使用的,后傳入阿拉伯,十三世紀才由歐洲人將之譯成拉丁文而傳入歐洲。所以,在歐洲人看來,數(shù)字來自阿拉伯而稱阿拉伯數(shù)字,但在譯制過程中,不同時代隨社會文明的進步,代碼及符號又不盡相同。至1522年,英國的Tonstall所寫的書中,才形成現(xiàn)在這種數(shù)字寫法。
這樣,加上一些運算規(guī)則,形成了正整數(shù)體系的雛形,系統(tǒng)的定義則是在公理化思想、集合概念都出現(xiàn)后,由意大利的Peano于1891年在他的論文《關于數(shù)的概念》中提出的,稱自然數(shù)公理(Peano說的自然數(shù)即正整數(shù),不含數(shù)字0),其要點是五條公理:①1是自然數(shù);②1不是任何其他自然數(shù)的直接后繼者;③每個自然數(shù)a都有一個后繼者;④若a 的后繼者與b的后繼者相等,則a與b相等;⑤若一個自然數(shù)組成的集合S含有1,又若當S含有任意數(shù)a時,它一定含有a的后繼者,則S含有全體自然數(shù)。這樣,正整數(shù)才真正走到成熟。
二,分數(shù)、負數(shù)、零的引入,使數(shù)在纖纖細步的增容中完成量變的積累
隨社會的發(fā)展,分配及更精確丈量土地的需要,正整數(shù)已不夠用,人們引進了分數(shù)。世界上最早有關分數(shù)的記載,要數(shù)埃及的紙草文書,但遲至公元前1650年的Ahmes所著的《獲得一切奧秘的指南》,仍將分數(shù)化成分子是1再加以計算;我國在公元前100年的《周髀算經(jīng)》中就有了具體分數(shù)的計算,在其后的《孫子算經(jīng)》及《九章算術》中就明確總結了分數(shù)的計算、表示方法,(只不過當時分數(shù)的表示方法是分子在上、分母在下、中間無橫線,且?guī)Х謹?shù)的整數(shù)部分又排在最上面),F(xiàn)今的分數(shù)表示法,遲至1175年中亞西亞的Al-Hassan才在其著作中出現(xiàn),同時十進制分數(shù)西傳過程中與印度文化相結合,如:敘利亞的Al-Battanl于十世紀引入正切、余切時采用了小數(shù),使分數(shù)在編譯過程中改進為另一面貌形式。
負數(shù)及運算法則也是我國最先引入的:在《九章算術》中,以收入、余錢、入帳為正,付款、不足、減掉為負,并系統(tǒng)闡述了加減的運算法則,因該書是對前人經(jīng)驗的總結,因此實質(zhì)負數(shù)及其運算規(guī)則比它要早些;至1299年,朱世杰編的《算學啟蒙》中有了負數(shù)乘除法的法則。歐洲對負數(shù)的處理是由意大利的Fibonacci提出后又不敢承認,一段時間內(nèi)將之視作“假數(shù)”或“荒誕的數(shù)”,至Bcmbell才給出明確的定義,Girdrd將負數(shù)與正數(shù)等量齊觀,并用“-”表示負數(shù),一直沿用至今。
三,跌宕起伏的無理數(shù)
遠在公元前500年左右,古希臘著名的Pythagores學派就認為:“萬物皆數(shù),數(shù)皆可歸為整數(shù)或整數(shù)之比,此比稱公度比”,即現(xiàn)在的正有理數(shù)(因當時歐洲還沒有負數(shù)及零的概念);但在公元前五世紀時,該學派的一名成員Hippasus發(fā)現(xiàn):“正方形的對角線與其一邊無公度比”,這一發(fā)現(xiàn)使該學派成員大為驚慌――居然有人敢反對偉大的Pythagores!在爭論和大家的憤怒聲討中,犯了眾怒的Hippasus被拋入大海。
另一方面,為表示“沒有”的意思而引入數(shù)字零。現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)的文獻中,最早有零的是公元前600年的巴比倫泥版文書,只不過當時零用空格表示,且僅僅作為一個記號,并沒有引入計算。對零引入計算的要數(shù)印度人為先:約在三、四世紀,他們就用“?”表示零,并加以計算應用,但總結出“一數(shù)乘零得零,一數(shù)加零、減零不變”的計算的規(guī)律則在9世紀末Mahavira的《計算精要》文獻中。至于現(xiàn)在的零寫法“0”,以公元初印第安人馬雅族用貝殼的圖形符號“O”(俗稱蝌蚪文)為早。無論如何,零的加入,使位值制得以真正完善。
Pythagores Descartes
Hippasus雖然死了,但他的“無公度比”的觀念并沒有隨之消亡。Plato學派的前驅(qū)Theodorus又證明了、、也沒有公度比,可惜這一學派又不愿接受無理數(shù)這一新概念。之后的Eudoxus及Euclid是通過“量”概念的引入,用幾何方法處理這種“無公度比”(用現(xiàn)在的話說,就是找近似的有理數(shù)來代替這個數(shù)),這又基本上將無理數(shù)抹殺。在東方的印度,也同樣在十二世紀仍將無理數(shù)當作有理數(shù)加以處理。直至十九世紀的1872年,德國的Dedekind才將之分離出來,為區(qū)分以往的數(shù)而命名為無理數(shù),將原有的可以化為整數(shù)比的數(shù)稱有理數(shù),并將無理數(shù)與有理數(shù)統(tǒng)稱實數(shù),創(chuàng)建了實數(shù)理論;之后的1874年,德國的Cator驗證了Dedekind理論的正確性,并證明了“實數(shù)與數(shù)軸上點一一對應”的理論,至此,完成了真正意義上的實數(shù)理論。
四,無聊游戲中出現(xiàn)的復數(shù)
人們最早在研究方程時,認為x2+1=0之類的方程必定無解,由于習慣用歷史來解釋現(xiàn)實與告訴未來,所以人們也就習慣地將“其有解”視作是永不可能的。1545年,意大利的Cardano在其著作《大術》中討論了這樣的問題:“是否可以將十分成二部分,使它們的積等于40”,用現(xiàn)在的話即解方程x2-10x+40=0,他大膽提出了兩個解5±(只不過當時不這樣記),Cardano將之稱作“詭辯量”,既然是詭辯量,自然在當時也將之視作一種無聊的游戲(它標志著虛數(shù)的誕生),正是這一游戲,27年后,意大利的Bembeli在其《代數(shù)學》中,用之完整地得到了一元三次方程的求根公式。
但,人們的觀念并沒有隨之帶來變化。如:Descartes在1637年的《幾何學》中,認為它非實在,故起名為imaginary number(虛數(shù))!大科學家Newton也不承認它,繼續(xù)把它當作一種無聊的游戲;Leibniz更是發(fā)揚這一傳統(tǒng)思想,稱:虛數(shù)是介于存在與不存在間的無聊的兩棲物。
至1747年,法國的D/Alembert才將虛數(shù)與實數(shù)并列看待,并將實數(shù)與虛數(shù)統(tǒng)稱為數(shù)(當時的實數(shù)實質(zhì)指的是有理數(shù));1777年,瑞士的Euler系統(tǒng)地建立了復數(shù)理論,并首次用i表示虛數(shù)單位,發(fā)現(xiàn)了復指數(shù)函數(shù)與三角函數(shù)間關系;至1801年,德國的Guass系統(tǒng)地使用了i這個記號及運算法則,將實數(shù)與虛數(shù)統(tǒng)稱復數(shù),并將復數(shù)與幾何建立了對應關系,復數(shù)理論走向了應用。
五,計算機的問世,使“二進制”這一古文明復活
自然界中存在著大量截然相反的狀態(tài),如:有與無、大與小、高與底、通與斷,既然用十個手指可以用來表示十進制數(shù),那么用兩手或兩腳也可以記數(shù),這樣就形成了二進制記數(shù)法。在我國周朝的《易經(jīng)》中就記載了用不斷的橫“―”和斷開的橫“--”表示兩種相反的狀態(tài),如果將“―”記作現(xiàn)在的1,而“--”視作現(xiàn)在的0,其實就形成了現(xiàn)在的二進制,根據(jù)各種文獻考證,這一符號誕生于原始社會伏羲時代的“八卦”。但由于二進制表示數(shù)很冗長,人們并沒有在數(shù)學中引起重視,在我國,它卻成為算命的理論基礎壯大起來。
1698年,德國的Leibniz對中國傳去的“八卦”產(chǎn)生了濃厚的興趣,他預言:這將對科學研究非常重要,并提出了用機器代替人進行邏輯思維活動的設想,為此他還寫了一封熱情洋溢的信給當時的康熙皇帝,希望與中國學者共同研究八卦,進行文化交流。但當時的“天朝大國”閉關自守,對之自然是“不屑一顧”。
至1847年,英國的Boole-George發(fā)表了《邏輯學的數(shù)學分析》,緊接著于1854年他又發(fā)表《思維規(guī)律》,建立了邏輯代數(shù)(俗稱Boole代數(shù)),但這一理論并沒有引起人們的重視;直到1936年,美國麻省理工學院的Shannon將邏輯代數(shù)用于電子電路后,人們開始認識到:它是電路設計的理論根據(jù)和主要分析手段,緊接著于1946年,第一臺電子計算機問世,二進制被用來作為計算機的基本數(shù)而引起人們的重視;又為解決它表示數(shù)太過冗長的致命弱點,開發(fā)出八進制、十六進制等等。這樣,數(shù)沖破了十進制原有的包圍,形成了應用數(shù)學的燎原之勢。
總之,數(shù)的發(fā)展歷程基本呈現(xiàn):出現(xiàn)早、承認慢、系統(tǒng)理論互關聯(lián)的特點。
附錄 數(shù)的發(fā)展歷程一覽表
年代
對應中國年代
國家
主 要 成 就
舊石器晚期
伏羲時代
中國
八卦圖出現(xiàn),標志著數(shù)與二進制的誕生
-4200~-2200
黃帝族成契時代~唐堯起時期
中國
象形字誕生,有《洛書》《河圖》數(shù)學文獻
巴比倫
出現(xiàn)以石記數(shù)及六十進位制
埃及
象形字出現(xiàn)
-1850
夏槐王朝
埃及
紙草文書中有了分數(shù)記載
-1650
夏發(fā)王朝
埃及
Ahmes紙草文書中,將分數(shù)分子化為1進行計算
-600
周定王5年
巴比倫
泥版文書中以“□”代表零
-400左右
周安王2年
希臘
Hippasus提出了有無理數(shù)存在
-300
周赦王15年
希臘
Euclid《幾何原本》用近似有理數(shù)取代無理數(shù)
-100
漢武帝天漢元年
中國
《周髀算經(jīng)》記載了具體分數(shù)的計算
月1世紀
西漢
美國
印第安人馬雅族用“□”表示零
100-200
東漢
中國
《九章算術》《孫子算經(jīng)》含有了分數(shù)的運算法則及負數(shù)的概念
850
唐宣宗大中4年
印度
Mahavira寫成《算術精要》,提出零的運算法則
920
梁末帝貞明5年,契丹太祖神冊5年
敘利亞
Al-Battanl引入小數(shù)
1299
元成宗大德3年
中國
朱世杰《算學啟蒙》有了負數(shù)的運算法則
1522
明世宗嘉靖元年
英國
Tonstall首用阿拉伯數(shù)字
1545
明世宗嘉靖24年
意大利
Cardana引入詭辯量(復數(shù))
1572
明隆慶6年
意大利
Bcmbelli用復數(shù)得出一元三次方程的通解
1585
明萬歷13年
比利時
Stevin《論十進制》出版
1620
明泰昌元年
荷蘭
Girard用“-”表示負數(shù)
1637
清崇德2年,明崇禎10年
法
Descartes命名虛數(shù)imaginary number
1689
清康熙28年
德
Leibniz指出八卦對科學研究很重要,提出了用機器代替人進行邏輯思維活動的設想
1747
清乾隆12年
法
D/Alem將有理數(shù)與虛數(shù)同樣看待
1777
清乾隆42年
瑞士
Euler創(chuàng)立復數(shù)論
1801
清嘉慶6年
德
Guass系統(tǒng)將復數(shù)與幾何建立關系
1847
清道光27年
英
Boole創(chuàng)立邏輯代數(shù)
1872
清同治11年
德
Dedekind命名有理數(shù)、無理數(shù)與實數(shù)
1874
清同治13年
德
Cantor證明實數(shù)與數(shù)軸上點一一對應
1891
清光緒17年
意大利
Peano提出正整數(shù)公理
1936
民國25年
美
Shannon將邏輯代數(shù)用于電子電路
1946
民國35年
美
第一臺電子計算機問世
3.2復數(shù)的四則運算(1)――加減與乘法
[教學目標]
[教學重點]復數(shù)的加、減、乘運算
[教學難點]復數(shù)范圍內(nèi)分解因式
[教學過程]
二、新課內(nèi)容:本節(jié)中a、b、c、d、x、y∈R
1、復數(shù)的加法與多項式加法類似:a+bi+(c+di)=(a+c)+(c+d)i兩個復數(shù)的和仍然是一個復數(shù)
容易驗證:復數(shù)的加法滿足交換律和結合律,即:z1+z2=z2+z1,(z1+z2)+z3=z1+(z2+z3)
2、復數(shù)減法怎么辦?實數(shù)當中,減法是加法的逆運算,即a+b=c,b稱c與a的差,記作c-a
同理,對于復數(shù),c+di+(x+yi)=a+bi,x+yi也稱a+bi與c+di的差,記作(a+bi)-(c+di)
由加法定義,c+x=a,d+y=b,解得x=a-c,y=b-d,于是a+bi-(c+di)=(a-c)+(c-d)i兩個復數(shù)的差仍然是一個復數(shù)
你能總結出復數(shù)加減運算的一般規(guī)律嗎?
兩個復數(shù)相加減,就是把他們的實部和虛部分別進行加減
練習:教材P108----1
3、復數(shù)的乘法:.
指出這一法則也是一種規(guī)定,由于它與多項式乘法運算法則一致,因此,不需要記憶這個公式.注意i2=-1
復數(shù)乘法也滿足交換律、結合律以及分配律.
練習教材P108---2
思考:a>0時,方程x2+a=0在復數(shù)范圍內(nèi)的解是什么?(±i)
例1、計算求.
此例的解答可由學生自己完成.(a2+b2)
說明:將a-bi稱a+bi的共軛復數(shù),記作=a-bi
思考1:一個復數(shù)z,什么情況下是實數(shù)?(=z)
思考2:在復數(shù)范圍內(nèi),你能將x2+y2分解因式嗎?(x2+y2=(x+yi((x-yi))
例2、在復數(shù)范圍內(nèi)分解因式x2+2x+5,
解:x2+2x+5=(x+1)2+4=(x+1+2i)(x+1-2i)
練習:教材P108---3,4,5
三、總結:a+bi±(c+di)=(a±c)+(c±d)i,兩個復數(shù)相加減,就是把他們的實部和虛部分別進行加減
,=a-bi,一個復數(shù)z是實數(shù)=z
[作業(yè)]教材P111---1,2,5,6,10
[補充習題]
1、z1,z2分別為非零復數(shù),A=z1+z2,B=z1+z2,問A、B能否比較大小,如果可以,比較它們的大;不能說明理由
2、判斷和什么關系
[答案]
1、可以比較大小,A≤B
2、相等
備課資料:復數(shù)乘法的交換律、結合律及乘法對加法的分配律證明過程
復數(shù)的乘法滿足交換律、結合律以及乘法對加法的分配律.證明如下。
設,,
(1)∵
∴
(2)∵
∴
(3)∵
∴
3.2復數(shù)的四則運算(2)――乘方與除法
[教學目標]
[教學重點]復數(shù)的乘方、除法運算
[教學難點]復數(shù)綜合運算
[教學過程]
二、新課內(nèi)容:
一、在實數(shù)運算中,有了加而逆運算出現(xiàn)減,有了乘逆運算而出現(xiàn)除,疊運算出現(xiàn)乘方,復數(shù)乘方與除法怎么辦呢?
1、復數(shù)乘方與實數(shù)乘方類似
z,z1,z2是復數(shù),m、n為正整數(shù),則zmzn=zm+n,(zm)n=zmn,(z1z2)n=z1nz2n
真正計算時,涉及了i的乘方,計算i1,i2,i3,i4,i5的值,由之你能得到什么結論?
結論:i4n=1,i4n+1=i,i4n+2=-1,i4n+3=-i
例1、設,求證:(1);(2)
說明:(1)實數(shù)集中的乘法公式在復數(shù)集中仍然成立;(2)復數(shù)的混合運算也是乘方,乘除,最后加減,有括號應先處括號里面的.
變形1:如果,則與還成立嗎?(成立)
變形2:能寫出x3=1的三個根嗎?(1,,)
2、復數(shù)的除法:復數(shù)的除法也是乘法的逆運算,z1z=z2,稱z為z2和z1的商 ,記作z=,這樣計算除法的總體思路是變成乘法計算
例2、計算
解:[方法一]設=x+yi,(x,y∈R),于是2-i=(3-4i)(x+yi)=3x+4+(3y-4x)i,,于是
,解得,所以=+i
說明:根據(jù)除法是乘法的逆運算,常常將除法變成乘法,根據(jù)復數(shù)相等得到除法的值。
在學習無理數(shù)時,要花簡一個分母含有根式的式子,我們常常進行分母有理化,如=
=2+,相應的復數(shù)是否分母也可以實數(shù)化呢?又如何進行實數(shù)化?
[方法二] ===+i
說明:復數(shù)除法的另一方法是分母實數(shù)化,實數(shù)化的具體技巧是分子、分母同乘分母的共軛復數(shù)
例3、求S=的值
解:S=1+2i+3i2+4i3+…………+100i99 ①
iS= i+2i2+3i3+…………+99i99+100i100 ②
①-②得:(1-i)S=1+i+i2+i3+……+i99-100=-100=-100,S===-50(1+i)
備用課堂練習:教材P110----練習題
三、小結:i4n=1,i4n+1=i,i4n+2=-1,i4n+3=-i
復數(shù)乘方與實數(shù)乘方類似
復數(shù)除法有兩個思路,一根據(jù)除法是乘法的逆運算,常常將除法變成乘法,根據(jù)復數(shù)相等得到除法的值;二是分母實數(shù)化,實數(shù)化的具體技巧是分子、分母同乘分母的共軛復數(shù)
[補充習題]
四、作業(yè):教材P111---3,4,7,8,9
1、求7-24i的平方根
2、求函數(shù)f(n)=()n+()n,n∈N的值域
[答案]
1、±(4-3i)
2、{2,0,-2}
3.3復數(shù)的幾何意義
[教學目標]
[教學重點]復數(shù)減法法則.
[難點]對復數(shù)減法幾何意義理解和應用.
教學過程設計
一、引入新課
實數(shù)與數(shù)軸上的點一一對應,復數(shù)a+bi取決于什么?能否用幾何形式來體現(xiàn)?(板書課題:復數(shù)的幾何意義)
二、新課內(nèi)容
三、情感態(tài)度和價值觀:體會知識的漸進功能
1、復數(shù)z=a+bi(a,b∈R)取決于點(a,b),而后者可以通過點的坐標來體現(xiàn),這樣建立直角坐標系來表示復數(shù)的平面稱復平面,x軸稱實軸,反應一個復數(shù)的實部,y軸稱虛軸,除原點外表示復數(shù)的虛部。
這樣:復數(shù)a+bi復平面內(nèi)的點(a,b)
思考:實數(shù)在復平面內(nèi)的位置落在___________;唇虛數(shù)呢?___________
2、點Z(a,b)又與向量對應,這樣得到
這樣,復數(shù)z=a+bi說成點Z或向量,相等的向量表示相同的復數(shù)
向量的模叫做復數(shù)z=a+bi的模,記作|z|或|a+bi|=
思考:|z|,||有什么關系?
練習:教材P130----練習1、2、3、4
例1、設z∈Z,滿足下列條件的點Z的集合圖形是是什么?
(1)|z|=2 (2)2<|z|<3 教材113頁例3
3、復數(shù)加減法的有什么幾何意義?
可以根據(jù)向量加減法的幾何意義得到。設z=+i(,∈R),z1=+i(,∈R),對應向量分別為,如圖
由于復數(shù)減法是加法的逆運算,設z=(-)+(-)i,所以z-z1=z2,z2+z1=z,由復數(shù)加法幾何意義,以 為一條對角線, 1為一條邊畫平行四邊形,那么這個平行四邊形的另一邊 2所表示的向量OZ2就與復數(shù)z-z1的差(-)+(-)i對應,如圖.
在這個平行四邊形中與z-z1差對應的向量是只有向量 2嗎?
還有 . 因為OZ2 Z1Z,所以向量 ,也與z-z1差對應.向量 是以Z1為起點,Z為終點的向量.
概括一下復數(shù)減法幾何意義是:兩個復數(shù)的差z-z1與連接這兩個向量終點并指向被減數(shù)的向量對應.
(1)|z-1-i|=|z+2+i|;(2)|z+i|+|z-i|=4;(3)|z+2|-|z-2|=1.
思考:對于實數(shù)a,b有|ab|=|a||b|,對于向量則有||≤||||,對于復數(shù)|z1z2|與|z1||z2|有什么關系,證明你的結論
[補充習題]
四、布置作業(yè)P115-----習題3。3
1、復數(shù)z1,z2分別滿足|z1|=1,|z2|=|z
2、(1+i)z1=-1+5i,z2=a-2-i,|z1-|<|z1|,求a的取值范圍
[答案]
1、≥-1,
2、1<a<7
復數(shù)的復習
一、知識界面:
1、概念
⑴形如 的數(shù),我們把它們叫做復數(shù).其中a叫做這個復數(shù)的實部,b叫做虛部
⑵兩個復數(shù)相等充要條件是它們的實部與虛部分別對應相等
⑶兩個復數(shù),只要含有實數(shù)就不能比較大小
2、復數(shù)的運算:
⑴a+bi±(c+di)=(a±c)+(c±d)i,兩個復數(shù)相加減,就是把他們的實部和虛部分別進行加減
⑵,與多項式乘法類似
⑶復數(shù)的乘方遵循實數(shù)的乘方法則,注意i2=-1
⑷復數(shù)的除法,一是設出按乘法及復數(shù)相等求出,二是進行分母實數(shù)化(分子、分母同成分母的共軛復數(shù))
3、復數(shù)的幾何意義:
復平面內(nèi)的點Z(a,b)復數(shù)z=a+bi(a,b∈R)向量
⑴兩個復數(shù)相加減,就是把他們的實部和虛部分別進行加減
⑵復數(shù)模的性質(zhì):|a+bi|=,
,,;();。
⑶共軛復數(shù)的性質(zhì):=a-bi
z∈Rz=;虛數(shù)z為純虛數(shù)z+=0;=, =,=,z=|z|2,
例1、z是虛數(shù),ω=z+,求證:ω∈R的充要條件是|z|=1(教材P118---6)
例2、z1,z2,z3∈C,|z1|=|z2|=1,|z1+z2|=,求|z1-z2|(教材P1118---7)
例3、在復數(shù)范圍內(nèi)解關于a,b,c的實系數(shù)一元二次方程ax2+bx+c=0
解:原方程可以化為a(x+)2=-c, (x+)2=,b2-4ac≥0時,x=根為實數(shù);如果b2-4ac<0, x+=±,x=跟為一對共軛虛數(shù)
練習1:在復數(shù)范圍內(nèi)解方程x3+8=0
練習2:在復數(shù)范圍內(nèi)分解因式:2x3+16
說明:對于系數(shù)為實數(shù)的方程,如果有虛數(shù)根,其共軛復數(shù)也是其一個根
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