内容正文:
5.3.1 复数的三角表示式
北师大版(2019)必修第二册
学习目标
1.通过复数的几何意义,了解复数的三角表示式,了解复数的代数表示与三角表示之间的关系,体现逻辑推理能力(重点)
2.了解复数三角表示式的推导过程,会进行复数三角形式和代数形式之间的互化,体现逻辑推理能力(难点)
课程引入
前面我们学习了复数的代数表示和向量表示,本节我们来研究复数的另一种重要表示形式:复数的三角表示.复数的三角表示的形式是什么?它又有哪些作用?让我们一起来探究吧.
新课学习
复数模的概念
a
b
Z
θ
r
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辐角的概念
以原点O为顶点,x轴的非负半轴为始边、向量 所在的射线为终边的角θ,称为复数z=a+bi的辐角.
a
b
Z
θ
r
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z=a+bi=rcos θ+irsin θ=r(cos θ+isin θ)
于是,任何复数z=a+bi(a,b∈R)都可以表示为
z=r(cos θ+isin θ)
思考一下:由上图可知a=rcos θ,b=rsin θ,如何求z?
因为a=rcos θ,b=rsin θ,所以
其中r=
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复数的三角形式的概念
z=r(cos θ+isin θ)这个式子称为复数z=a+bi(a,b∈R)的三角表示式,简称三角形式,其中a+bi称为复数的代数表示式,简称代数形式.
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思考一下:如何求z的辐角?
当z=r(cos θ+isin θ)≠0时,z的辐角有无穷多个值,这些值相差2π的整数倍.
例如:复数i的辐角是 +2kπ,其中k可以取任何整数.
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辐角主值的概念
将满足条件0≤θ<2π的辐角值,称为辐角的主值,记作arg z,即0≤arg z<2π.每一个非零复数有唯一的模与辐角的主值,并且可由它的模与辐角的主值的唯一确定.
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思考一下:设z1=r1(cos θ1+isin θ1)和z2=r2(cos θ2+isin θ2),如何确定这两个复数相等?
设z1=r(cos θ1+isin θ1),z2=r(cos θ2+isin θ2),当z1=z2时,有
r1(cos θ1+isin θ1)=r2(cos θ2+isin θ2)
所以r1=r2,即
所以θ1=θ2.
结论:两个非零复数相等当且仅当它们的模与辐角的主值分别相等.
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练一练:当a>0,若arg a=0,计算下面的辐角主值:
arg(-a)=
arg(ai)=
arg(-ai)=
π
结论:如果z=0,那么与它对应的向量 缩成一个点(零向量),它的方向是任意的,所以复数0的辐角也是任意的.
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例1:请将以下复数表示为三角形式(辐角去主值):
(1) +i;
于是
因为
所以
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例1:请将以下复数表示为三角形式(辐角去主值):
(2)1-i;
于是
因为
所以
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例1:请将以下复数表示为三角形式(辐角去主值):
(3)-1;
于是 -1=cos π+isin π
所以
因为
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复数代数形式化为三角形式的步骤
1.先求复数的模r=|z|;
2.确定Z(a,b)所在的象限;
3.根据象限求出辐角;
4.写出复数三角形式.三角形式中的辐角,不一定是辐角主值,但为使表达式简单,常取辐角主值.
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C
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D
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A
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B
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C
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i
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课程总结
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1.复数模的概念
2.辐角主值的概念
3.复数的三角形式
4.复数代数形式化为三角形式的步骤
感谢各位同学的观看
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