内容正文:
7.1复数的概念
课时2 复数的几何意义
学习目标
课程目标 学科核心素养
理解复数的几何意义,会用复平面内的点和向量表示复数 通过建构复平面,运用复平面内的点表示复数,培养直观想象和数学抽象等素养
类比向量的模的概念,建构与理解复数的模的概念,掌握复数的模的求法 通过建构与理解复数的模的概念和求复数的模的大小,培养逻辑推理和数学运算等素养
理解共轭复数和共轭虚数的概念,掌握共轭复数的表示方法 在理解共轭复数的概念和求共轭复数的过程中,培养数学抽象和数学运算等素养
情境导学
1545年出现了负数开方问题;1637年,笛卡尔认为负数开方是“不可思议的”,称这样的数为虚数;后来,高斯给出了复数的几何解释,使复数不再显得那么虚无缥缈了,人们从此真正接受了复数.那么高斯是怎样给出复数的几何解释的呢?
情境导学
我们知道,实数与数轴上的点是一一对应的,实数可以用数轴上的点来表示,那么复数是否也能用点来表示呢?
初探新知
【活动1】
通过有序实数对,建构复数与点的对应关系,理解共轭复数的概念
问题1
两个复数相等的充要条件表明,任何一个复数a+bi(a,b∈R)都可以由一个有序实数对(a,b)唯一确定,而有序实数对(a,b)与平面直角坐标系中的点是一一对应的.那么,我们怎样用平面内的点来表示复数呢?
初探新知
问题2
我们知道,复数z=a+bi(a,b∈R)可以用点Z(a,b)表示.那么复数a-bi(a,b∈R)可以用什么来表示?
问题3
复数=a+bi(a,b∈R)和复数=a-bi(a,b∈R),它们的实部和虚部有什么关系?
问题4
如何表示一个复数的共轭复数?
初探新知
【活动2】
类比直角坐标系,认识复平面
问题5
用来表示复数的直角坐标系有什么特征?
问题6
实轴上的点与哪些复数对应?
问题7
虚轴上的点与哪些复数对应?
问题8
若复平面内z=1+i,则这个复数对应的点在第几象限?各个象限内的点对应的复数是什么数?
初探新知
问题9
在复平面内,复数与复平面内的点具有怎样的对应关系?
初探新知
【活动3】
通过点与向量的对应,探究复数与向量的对应关系,理解复数模的概念
问题10
我们知道平面直角坐标系中的点Z与以原点O为起点,以点Z为终点的向量是一一对应的.已知复数与平面直角坐标系中的点是一一对应的,那么复数能用平面向量来表示吗?
问题11
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.任何一个向量都有模,它表示向量的长度.相应地,我们可以给出复数的模(或绝对值)的概念吗?它又有什么几何意义呢?
问题12
请你用思维导图画出复数、复平面内的点、平面向量三者之间的联系.
典例精析
【例1】[教材改编题]设复数=4+3i, =4-3i.写出复数, 在复平面上对应的点A,B的坐标和对应向量的坐标,并指出A,B两点的位置关系.
【思路点拨】根据复数的几何意义进行解答.
典例精析
【解】
根据复数的几何意义,易知A(4,3),B(4,-3). =(4,3), =(4,-3).A,B两点关于x轴对称.
【方法规律】
1.复数z=a+bi(a,b∈R) 对应 复平面内的点Z(a,b),复数z=a+bi(a,b∈R) 对应平面向量 =(a,b).
2. 当两个复数的实部相等,虚部互为相反数时,这两个复数叫做互为共轭复数.虚部不等于0的两个共轭复数也叫做共轭虚数.
典例精析
【变式训练1】在复平面内,O是原点,向量对应的复数是3+4i.
(1) 如果点A关于原点的对称点为点B,求向量对应的复数 ;
(2) 复数3+4i的共轭复数为复数 ,写出对应的点C的坐标.
【解】
(1) 由题意知点A(3,4),∵点B与点A关于原点对称,所以点B(-3,-4),∴向量对应的复数=-3-4i;
(2) 根据共轭复数的概念知 =3-4i,则点C(3,-4).
典例精析
【例2】(多选)下列选项中,满足|z|=5(z∈C)的有( )
A. 3+4i B. 3-4i C. 4-i D. 4+i
【思路点拨】利用复数的模的计算公式一一验证.
AB
【解】|3+4i|= =5,|3-4i|= =5,|4-i|= = ,|4+i|= = ,故选AB.
典例精析
【方法规律】
复数的模表示复数对应的点到原点的距离,这可以类比实数的绝对值,也可以类比以原点为起点的向量的模来加深理解.|z|=|a+bi|= .
典例精析
【变式训练2】
(1) 设a为实数,i为虚数单位,z=1-ai,若|z|=2,则a=_____;
(2) 设i是虚数单位,若复数z=1+2i,则复数z的共轭复数的模为( )
A. 1 B. 2 C. D.
【解】
(1)∵|z|= =2,∴a=± .
(2)∵z=1+2i,∴ =1-2