内容正文:
第12章 复数
12.4 复数的三角形式
苏教版 必修第二册
【课标要求】
1.通过复数的几何意义,了解复数的三角表示.
2.理解复数的代数形式与三角形式之间的关系.
3.理解复数乘、除运算的三角表示.
要点深化·核心知识提炼
知识点一 复数的三角表示式
1.复数的三角形式
一般地,任何一个复数z=a+bi都可以表示成r(cos θ+isin θ)的形式(如图).相关概念如表所示.
概念名称 概念的说明
模r r是复数z的模,r=
辐角θ θ是以x轴的非负半轴为始边、向量所在的射线(起点是原点O)为终边的角,且cos θ=,sin θ=
三角形式 r(cos θ+isin θ)称为复数z的三角形式,该式的结构特征是:模非负,角相同,余弦前,加号连
代数形式 z=a+bi
2.辐角主值
很明显,任一非零的复数z=a+bi的辐角有无限个值,这些值相差2π的整数倍.我们把其中适合于0≤θ<2π的辐角θ的值叫作复数z=a+bi的辐角主值,记作arg z,即0≤arg z<2π.
复数z=0在复平面内与原点O(0,0)对应,向量是零向量,这时复数的模为0,辐角是任意的.
知识点二 复数三角形式的乘除法
设z1=r1(cos θ1+isin θ1),
z2=r2(cos θ2+isin θ2),
则z1z2=r1r2[cos(θ1+θ2)+isin(θ1+θ2)],
[cos(θ1-θ2)+isin(θ1-θ2)].
知识点三 复数代数形式和三角形式的互化
复数的代数形式化三角形式的步骤:(1)先求复数的模;(2)确定辐角所在的象限;(3)根据象限求出辐角(常取它的主值);(4)写出复数的三角形式.
知识点四 三角形式下复数的相等
两个非零复数相等,当且仅当它们的模与辐角主值分别相等.
自主诊断
判断正误.(正确的画√,错误的画×)
(1)若复数z的辐角主值是θ,则z2的辐角主值是2θ.( )
(2)若复数z的辐角主值是θ,则的辐角主值是2π-θ.( )
(3)复数z1,z2的辐角主值分别是θ1,θ2,则z1z2的辐角主值是θ1+θ2.( )
(4)复数z1,z2的辐角主值分别是θ1,θ2,且θ1>θ2,则的辐角主值是θ1-θ2.( )
×
√
×
√
题型分析·能力素养提升
【题型一】复数的三角形式
例 1 [链接教材例2]将下列复数中的代数形式表示成三角形式,三角形式表示成代数形式.
(1)-1;(2)-i;(3)i;
(4)10(cos+isin);
(5)4(cos+isin).
解 (1)模长r=1,辐角主值arg(-1)=π,
∴-1=cos π+isin π.
(2)模长r==2,设辐角为θ,
则辐角主值为,
-i=2
(3)模长r==3,设辐角为θ,
∴辐角主值为,i=3
(4)原式=10=5+5i.
(5)原式=4=-2+2i.
题后反思 复数的代数形式z=a+bi(a,b∈R)化为复数三角形式的一般步骤
(1)求复数的模:r=;
(2)由求出复数的一个辐角(一般情况下,只需求出复数的辐角主值即可);
(3)写出复数的三角形式.
跟踪训练1
设z为复数,且z的辐角主值为,z-2的辐角主值为,则复数z为( )
A.-2+i B.2-+i
C.-1+i D.i
D
解析 设z=a+bi,z-2=a-2+bi,∵z的辐角主值为,=tan,即b=a,①
又z-2的辐角主值为,
=tan=-,即b=2a,②
联立①②可得a=,b=,∴z=i.故选D.
【题型二】复数三角形式的乘法运算
例 2 [链接教材例4(1)]计算:
(1)2(cos+isin);
(2)2(cos 5°+isin 5°)×4(cos 30°+isin 30°)×(cos 25°+isin 25°).
解 (1)原式=2=2
=-2i.
(2)原式=8(cos 35°+isin 35°)(cos 25°+isin 25°)
=4(cos 60°+isin 60°)=2+2i.
题后反思 两个复数三角形式的乘法法则可简记为“模数相乘,辐角相加”,并且可以作以下推广:
(1)有限个复数相乘,结论亦成立,即z1·z2·…·zn=r1(cos θ1+isin θ1)·r2(cos θ2 +isin θ2)·…·rn(cos θn+isin θn)=r1·r2·…·rn[cos(θ1+θ2+…+θn) +isin(θ1+θ2+…+θn)].
(2)当z1=z2=…=zn=z,即r1=r2=…=rn=r,θ1=θ2=…=θn=θ时,zn=[r(cos θ+
isin θ)]n=rn(cos nθ+isin nθ),这就是复数三角形式的乘方法则,即“模数乘方,辐角n倍”.
跟踪训练2
已知复数z1=(cos+isin),z2=(cos+isin),则z1z2的代数形式是( )
A.(cos+isin) B.(cos+isin)
C.i D.i
D
解析 z1z2=[cos()+isin()]=(cos+isin)
=i)=i.故选D.
【题型三】复数三角形式的除法运算
例 3 [链接教材例4(2)]计算:2i÷[(cos 30°+isin 30°)].
解 2i÷
=2(cos 90°+isin 90°)÷
=4(cos 60°+isin 60°)=2+2i.
题后反思 进行两个复数的三角形式除法运算时,商的模等于被除数的模除以除数的模所得的商,商的辐角等于被除数的辐角减去除数的辐角所得的差.
跟踪训练3
计算:z=2÷[(cos+isin)]= ,则|z|= .
2-2i
4
解析 z=2÷[(cos+isin)]=2(cos 0+isin 0)÷[(cos+isin)]
=4[cos(-)+isin(-)]=2-2i,则|z|==4.
$