内容正文:
5.1.2复数的几何意义
高教版《数学》拓展模块一(上册)第三版
学习目标
重点:复数代数表示及几何意义.
难点:复数几何意义.
教学目标
了解复平面、实轴虚轴等概念,知道复数的几何意义,能建立复数与有序实数对、点及向量之间的一一对应关系
理解共轭复数的概念,会求复数的共轭复数及它们的模
培养数学抽象、直观想象、逻辑推理核心素养
情境引入
我们知道,任意一个实数都可以用数轴上的点来表示,那么复数可否用点来表示呢?
由复数相等的定义,复数z=a+bi与有序实数对(a,b)之间是一一对应的.而有序实数对(a,b)与平面直角坐标系中的点也是 一一对应的.因此,复数集里的复数与平面直角坐标系中的点可以建立一一对应关系,即复数可以用平面直角坐标系中的点来表示.
如图所示,复数z=a+bi可以用平面直角坐标系中的点Z(a,b)来表示.用来表示复数的平面称为复平面,直角坐标系中的x轴称为实轴,y轴(除去原点)称为虚轴.显然,实轴上的点都表示实数;虚轴上的点都表示纯虚数.
探索新知
一、复平面
读一读
在复平面内, 复数z=a+bi所对应的点Z(a, b)称为复数的点, 点 Z(a, b)所表示的复数 z=a+bi称为点的复数, 复数与复平面上的点是一一对应的 .
一、复平面
y
x
O
2
-1
-2
3
例如,复平面内原点(0,0)表示实数0,实轴上的点(2,0)表示实数2,虚轴上的点(0,-1)表示纯虚数 −i ,点(-2,3)表示复数 −2+3i 等.
注意:复数 z=a+bⅈ(a,b∈R) 在复平面内对应点的坐标为 (a,b) ,而不是(a,bi) ,也就是说,复平面内虚轴上的单位长度是1,而不是 i .
点Z(a,b)与向量 也是一一对应的,如图所示.因此,复数z=a+bi既可以用点Z(a,b)表示,也可以用向量 表示,这就是复数的几何意义.
二、复数的几何意义
1.复数 z=a+bⅈ 复平面内的点 Z(a,b)
一一对应
2.复数的几何意义——与向量对应
一一对应
复数 z=a+bⅈ 平面向量
例3 在复平面内,画出表示复数 3-i、4、2i 的点和向量.
解
如图所示表示复数 3-i的点为 A(3,-1),向量为
典例分析
例4
解
(1)如图所示,复数z1、z2对应的点分别为Z1、Z2,对应的向量分别为
一般地,向量 的长度称为复数z=a+bi的模,记作|z|或|a+bi|,
即
显然,复数的模就是它在复平面中所对应的点到原点的距离.
三、复数的模
如果 b=0,那么 z=a+bⅈ 是一个实数 a,它的模就等于 |a|(a的绝对值)
一般地,如果两个复数的实部相等,虚部互为相反数,那么这两个复数互为共轭复数.
例4可知,两个共轮复数 的模相等,表示两个共轭复数 的点关于实轴对称.特别地,实数a 的共轭复数仍是a本身.
共轭复数用 表示,即如果z=a+bi,那么 =a-bi.
探索新知
四、共轭复数
z=a+b ⅈ
z=a−b ⅈ
共轭复数
共轭复数的常用结论:
(1)z+z=2a (2)z−z=2bi (3)|z|=|z|
P(a,b)
Q(a,−b)
y
x
O
设复数 z=a+bⅈ(a,b∈R) 在复平面内所对应的点为 P(a,b),z=a−bⅈ 在复平面内对应的点为 Q(a,−b),如图所示,它们关于实轴对称.
两个实数可以比较大小,试问两个复数可以比较大小吗?
不可以
1、复数的模是非负实数,因此复数的模可以比较大小.
2、根据复数模的计算公式 可把复数模的问题转化为实数问题解决.
3、根据复数模的定义 ,可把复数模的问题转化为向量模(即两点的距离)的问题解决.
辨析
例5
解
问满足下列条件的点Z的集合是什么图形?
(1)|z|=3;
.
典例分析
例5
解
设复数z在复平面内对应的点为 Z,问满足下列条件的点Z的集合是什么图形?
(2)2≤|z|≤3.
满足条件|z|≥2的点Z在以原点O为圆心、以2为半径的圆上或其外部,满足条件|z|≤3的点Z在以原点O为圆心、以3为半径的圆上或其内部.因此,满足条件2≤|z|≤3的点的集合是以原点O为圆心、分别以2和3为半径的两个圆所围成的圆环.
求下列复数的模.
(1) 4−3i; (2) 2;
(3) −2i; (4) −5+5i.
练习巩固
1.在复平面内画出表示下列复数的点和向量.
(1) 3+2i; (2) -3+i; (3) -3i; (2) 3;
3.写出下列复数的共轭复数,并求它们的模.
(1) 5+12i; (2) −1+i.
4.指出满足下列条件的复数 z 所对应的点 Z 的集合是什么图形.
(1) |z|=1; (2) 1≤|z|<4.
课堂小结
复数的几何意义
复平面
x 轴叫做实轴,y 轴叫做虚轴。
复数的几何意义
与点对应
与向量对应
复数的模
共轭复数
布置作业
1.必做作业:
完成课后第187页相关练习;
2.拓展提升:
A)根据个人情况学习微课视频巩固所学;
B)选择课本第187-188页习题5.1相关题目强化训练.
下 课
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