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7.1 复数的概念
7.1.1 数系的扩充和复数的概念
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回顾已有的数集扩充过程,可以看到,每一次扩充都与实际需求密切相关.例如,为了解决正方形对角线的度量,以及x2-2=0这样的方程在有理数集中无解的问题,人们把有理数集扩充到了实数集.数集扩充后,在实数集中规定的加法运算、乘法运算,与原来在有理数集中规定的加法运算、乘法运算协调一致,并且加法和乘法都满足交换律和结合律,乘法对加法满足分配律.
方程x2+1=0在实数集中无解.联系从自然数集到实数集的扩充过程,你能给出一种方法,适当扩充实数集,使这个方程有解吗?
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1.通过方程的解,认识复数,了解数集的扩充过程.
2.理解复数的代数形式及分类,认清各数集的包含关系,理解复数相等的含义.
3.通过数的发展培养学生数学抽象与数学运算的学科素养.
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独立
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-1
交换律
结合律
分配律
[自主预习]
1.新数i的引入与性质
(1)为了解决x2+1=0这样的方程在实数系中无解的问题,我们设想引入一个新数i,使得x=i是方程x2+1=0的解,即使得i2=___________.
(2)数i和实数之间能进行加法和乘法运算,并且满足___________、___________,以及乘法对加法满足___________.把实数b与i相乘,结果记作___________;把实数a与bi相加,结果记作___________.
bi
a+bi
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实部
虚部
2.复数的概念
(1)我们把形如_______________________的数叫做复数(complex number),其中i叫做虚数单位(imaginary unit).全体复数所构成的集合C=_________________叫做复数集(set of complex numbers).
(2)复数通常用字母z表示,即z=___________________,其中的a与b分别叫做复数z的___________(real part)与___________(imaginary part).
a+bi(a,b∈R)
{a+bi|a,b∈R}
a+bi(a,b∈R)
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(3)复数相等
在复数集C={a+bi|a,b∈R}中任取两个数a+bi,c+di(a,b,c,d∈R),我们规定:
a+bi与c+di相等当且仅当___________.
(4)复数的分类
对于复数a+bi(a,b∈R),当且仅当___________时,它是实数;当且仅当___________时,它是实数0;当___________时,它叫做虚数(imaginary number);当___________时,它叫做纯虚数.
a=c且b=d
b=0
a=b=0
b≠0
a=0且b≠0
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[独立思考]
1.复数有大小之分吗?
提示:复数无大小之分,只有相等与不等.
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2.复数如何分类?
提示:复数z=a+bi(a,b∈R)可以分类如下:
复数eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(实数(b=0),,虚数(b≠0)(当a=0时为纯虚数).))
复数集、实数集、虚数集、纯虚数集之间的关系,可用上图表示.
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复数的概念及分类
eq \a\vs4\al([小组探究])
(教材P70练习改编)下列各数中,哪些是实数,哪些是虚数,哪些是纯虚数,哪些是复数?
2+eq \r(7),0.618,eq \f(2,7)i,0,i,5i+8,3-9eq \r(2)i,i(1-eq \r(3)),eq \r(2)-eq \r(2)i.
结论:实数:2+eq \r(7),0.618,0;虚数:eq \f(2,7)i,i,5i+8,3-9eq \r(2)i,
i(1-eq \r(3)),eq