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高中新課標數學選修(1-2)3.1~3.2教材解讀
一、數系的擴充和復數的概念
1.復數的引入:回想數系的每一次擴充都主要來自兩個方面:一方面數學本身發展的需要;另一方面由于實際的需要.而復數的引入屬于前者.[21世紀教育網
我們知道,方程在實數范圍內無解,于是需引入新數i使方程有解,顯然,需要.21世紀教育網
數系的擴充過程:自然數集整數集有理數集實數集復數集.
2.復數的代數形式:由實數的運算類似地得到新數i可以同實數進行加、減、乘運算,于是得到:形如的數叫做復數,并且把的這一表現形式叫做復數的代數形式,其中的a叫做復數的實部,b叫復數的虛部.注意復數的虛部是,而不是.
3.復數相等的充要條件
且
注意事項:
(1)復數
(2)復數集21世紀教育網
(3)兩個實數可以比較大小,但兩個復數如果不全是實數,則不能比較大小.
二、復數的幾何意義
1.復數可以用平面直角坐標系的點來唯一表示,于是:
復數集與坐標系中的點集,可以建立一一對應.
2.建立了直角坐標系來表示復數的平面叫做復平面.在復平面內,x軸叫做實軸,y軸叫做虛軸,x軸的單位是1,y軸的單位是i,實軸與虛軸的交點叫做原點,且原點對應復數0.于是有下面的一一對應關系:復數復平面內的點.
3.由于平面向量與坐標平面的點一一對應,于是有:
復數平面向量.
在這些意義下,我們就可以把復數說成點或向量,這給研究復數運算的幾何意義帶來了方便.
4.復數的模就是這個復數對應的向量的模,復數的模為.
三、復數代數形式的四則運算
1.復數的加法、減法
①運算法則.
其運算法則類似于多項式的合并同類項
②復數加法的運算律
對于任意的,有:
交換律:.
結合律:.
③復數加法的幾何意義
設,分別與復數,對應,根據向量加法的平行四邊形(三角形)法則,則有(如圖1).
由平面向量的坐標運算:,即得與復數對應.
可見,復數的加法可以按向量加法的法則進行.
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④復數減法的幾何意義
設,分別與復數,對應(如圖2),
根據向量加法的三角形法則有:.
于是:.
由平面向量的坐標運算:,即得與復數對應.
于是得到向量的減法運算法則為:兩個復數的差與連接兩個向量的終點并指向被減數的向量相對應.
2.復數代數形式的乘法運算
①運算法則:.
兩個復數相乘類似于兩個多項式相乘,只是把換為,并且把實部與虛部分別合并即可.
②運算律:交換律:.
結合律:.
分配律:.
③虛數i的乘方及其規律:,,,,,,,,.
可見,,,,,即具有周期性且最小正周期為4.
④共軛復數
與互為共軛復數,即當兩個復數的實部相等,虛部互為相反數時,這兩個復數叫做互為共軛復數.
它的幾何意義是:共軛的兩個復數關于x軸對稱.主要用于復數的化簡以及復數的除法運算.
3.復數代數形式的除法運算
運算法則:.[來源:21世紀教育網]
其實質是分母“實數化”,即分子以及分母同乘以分母的“實數化”因式.類似于以前所學的把分母“有理化”.
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