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高中数学第三章数系的扩充与复数的引入3.2.1复数代数形式的加减运算及其几何意义教案新人教A版选修1

复数代数形式的加减运算及几何意义 教学目标: 知识与技能:掌握复数的加法运算及意义 过程与方法:理解并掌握实数进行四则运算的规律,了解复数加减法运算的几何意义 王新敞 奎屯 新疆 情感、态度与价值观:理解并掌握复数的有关概念(复数集、代数形式、虚数、纯虚数、实部、虚部) 理解 王新敞 奎屯 新疆 并掌握复数相等的有关概念;画图得到的结论,不能代替论证,然而通过对图形的观察,往往能起到启迪 解题思路的作用 教学重点:复数加法运算,复数与从原点出发的向量的对应关系. 教学难点:复数加法运算的运算率,复数加减法运算的几何意义。 教具准备:多媒体、实物投影仪 。 教学设想:复数有复平面内惟一的一个点和它对应;反过来,复平面内的每一个点,有惟一的一个复数和 它对应。复数 z=a+bi(a、b∈R)与有序实数对(a,b)是一一对应关系 这是因为对于任何一个复数 z=a+bi(a、 王新敞 奎屯 新疆 b∈R),由复数相等的定义可知,可以由一个有序实数对(a,b)惟一确定. 教学过程: 学生探究过程: 1.虚数单位 i :(1)它的平方等于-1,即 原有加、乘运算律仍然成立 王新敞 奎屯 新疆 i 2 ? ?1 ; (2)实数可以与它进行四则运算,进行四则运算时, 2 2 2. i 与-1 的关系: i 就是-1 的一个平方根,即方程 x =-1 的一个根,方程 x =-1 的另一个根是- i 4n+1 4n+2 3. i 的周期性: i =i, i =-1, 王新敞 奎屯 新疆 i 4n+3=-i, i 4n=1 王新敞 奎屯 新疆 4.复数的定义:形如 a ? bi(a, b ? R) 的数叫复数, a 叫复数的实部, b 叫复数的虚部 全体复数所成的 王新敞 奎屯 新疆 集合叫做复数集,用字母 C 表示* 王新敞 奎屯 新疆 3. 复数的代数形式: 复数通常用字母 z 表示,即 z ? a ? bi(a, b ? R) ,把复数表示成 a+bi 的形式,叫 做复数的代数形式 王新敞 奎屯 新疆 4. 复数与实数、 虚数、纯虚数及 0 的关系:对于复数 a ? bi(a, b ? R) ,当且仅当 b=0 时, 复数 a+bi(a、 b∈R)是实数 a;当 b≠0 时,复数 z=a+bi 叫做虚数;当 a=0 且 b≠0 时,z=bi 叫做纯虚数;当且仅当 a=b=0 时,z 就是实数 0. 5.复数集与其它数集之间的关系:N Z Q R C. 6. 两个复数相等的定义:如果两个复数的实部和虚部分别相等,那么我们就说这两个复数相等 即:如 王新敞 奎屯 新疆 1 果 a,b,c,d∈R,那么 a+bi=c+di ? a=c,b=d 王新敞 奎屯 新疆 一般地, 两个复数只能说相等或不相等, 而不能比较大小.如果两个复数都是实数, 就可以比较大小 有当两个复数不全是实数时才不能比较大小 7. 复平面、实轴、虚轴: 点 Z 的横坐标是 a,纵坐标是 b,复数 z=a+bi(a、b 王新敞 奎屯 新疆 王新敞 奎屯 新疆 只 y b Z(a,b) ∈ R) 可 用 点 叫做复平面, Z(a, b)表示, 这个建立了直角坐标系来表示复数的平面 也叫高斯平面,x 轴叫做实轴,y 轴叫做虚轴 实轴上的点都表示实数 王新敞 奎屯 新疆 王新敞 奎屯 新疆 o a x 对于虚轴上的点要除原点外,因为原点对应的有序实数对为(0,0), 它所确定的复数是 z=0+0i=0 表 示是实数.故除了原点外,虚轴上的点都表示纯虚数 王新敞 奎屯 新疆 复数集 C 和复平面内所有的点所成的集合是一一对应关系,即 复数 z ? a ? bi ???? ? 复平面内的点 Z (a, b) 一一对应 这是因为,每一个复数有复平面内惟一的一个点和它对应;反过来,复平面内的每一个点,有惟一的 一个复数和它对应. 这就是复数的一种几何意义.也就是复数的另一种表示方法,即几何表示方法 8.若 A( x, y) , O (0, 0) ,则 OA ? ? x, y ? 9. 若 a ? ( x1 , y1 ) , b ? ( x2 , y 2 ) ,则 a ? b ? ( x1 ? x2 , y1 ? y 2 ) , 王新敞 奎屯 新疆 a ? b ? ( x1 ? x2 , y1 ? y 2 ) 两个向量和与差的坐标分别等于这两个向量相应坐标的和与差 10. 若 A( x1 , y1 ) , B( x2 , y 2 ) ,则 AB ? ?x2 ? x1 , y2 ? y1 ? 一个向量的坐标等于表示此向量的有向线段的终点坐标减去始点的坐标 即 王新敞 奎屯 新疆 王新敞 奎屯 新疆 AB = OB ? OA =( x2, y2) ? (x1,y1)= (x2? x1, y2? y1) 王新敞 奎屯 新疆 讲解新课: 一.复数代数形式的加减运算 1.复数 z1 与 z2 的和的定义:z1+z2=(a+bi)+(c+di)=(a+c)+(b+d)i. 2. 复数 z1 与 z2 的差的定义:z1-z2=(a+bi)-(c+di)=(a-c)+(b-d)i. 3. 复数的加法运算满足交换律: z1+z2=z2+z1. 证明:设 z1=a1+b1i,z2=a2+b2i(a1,b1,a2,b2∈R). 2 ∵z1+z2=(a1+b1i)+(a2+b2i)=(a1+a2)+(b1+b2)i. z2+z1=(a2+b2i)+(a1+b1i)=(a2+a1)+(b2+b1)i. 又∵a1+a2=a2+a1,b1+b2=b2+b1. ∴z1+z2=z2+z1.即复数的加法运算满足交换律. 4. 复数的加法运算满足结合律: (z1+z2)+z3=z1+(z2+z3) 证明:设 z1=a1+b1i.z2=a2+b2i,z3=a3+b3i(a1,a2,a3,b1,b2,b3∈R). ∵(z1