第一篇:高中數(shù)學復數(shù)教案
高中數(shù)學復數(shù)教案
教學目標:(1)掌握復數(shù)的有關概念,如虛數(shù)、純虛數(shù)、復數(shù)的實部與虛部、兩復數(shù)相等、復平面、實軸、虛軸、共軛復數(shù)、共軛虛數(shù)的概念。(2)正確對復數(shù)進行分類,掌握數(shù)集之間的從屬關系;(3)理解復數(shù)的幾何意義,初步掌握復數(shù)集C和復平面內(nèi)所有的點所成的集合之間的一一對應關系。(4)培養(yǎng)學生數(shù)形結(jié)合的數(shù)學思想,訓練學生條理的邏輯思維能力.
教學重點難點:復數(shù)的概念,復數(shù)相等的充要條件.用復平面內(nèi)的點表示復數(shù)M.
以及復數(shù)的運算法則
教學過程:
一、復習提問:
1.復數(shù)的定義。
2.虛數(shù)單位。
二、講授新課
1.復數(shù)的實部和虛部:
復數(shù)z=a+bi中中的a與b分別叫做復數(shù)的實部和虛部
2.復數(shù)相等
如果兩個復數(shù)的實部與虛部分別相等,就說這兩個復數(shù)相等。
3.用復平面(高斯平面)內(nèi)的點表示復數(shù)
復平面的定義:立了直角坐標系表示復數(shù)的平面,叫做復平面.
復數(shù)可用點 來表示.其中x軸叫實軸,y軸 除去原點的部分叫虛軸,表示實數(shù)的點都在實軸上,表示純虛數(shù)的點都在虛軸上。原點只在實軸x上,不在虛軸上. 4.復數(shù)的幾何意義:
復數(shù)集c和復平面所有的點的集合是一一對應的. 5.共軛復數(shù)
(1)復數(shù)實部相等,虛部互為相反數(shù)時,這兩個復數(shù)叫做互為共軛復數(shù)。(虛部不為零也叫做互為共軛復數(shù))(2)a的共軛復數(shù)仍是a本身,純虛數(shù)的共軛復數(shù)是它的相反數(shù).(3復平面內(nèi)表示兩個共軛復數(shù)的點z與 關于實軸對稱. 6.復數(shù)的四則運算:加減乘除的運算法則。小結(jié):
1.在理解復數(shù)的有關概念時應注意:
(1)明確什么是復數(shù)的實部與虛部;
(2)弄清實數(shù)、虛數(shù)、純虛數(shù)分別對實部與虛部的要求;
(3)弄清復平面與復數(shù)的幾何意義;
(4)兩個復數(shù)不全是實數(shù)就不能比較大小。
2.復數(shù)集與復平面上的點注意事項:
(1)復數(shù) 中的z,書寫時小寫,復平面內(nèi)點Z(a,b)中的Z,書寫時大寫。
(2)復平面內(nèi)的點Z的坐標是(a,b),而不是(a,bi),也就是說,復平面內(nèi)的縱坐標軸上的單位長度是1,而不是i。
(3)表示實數(shù)的點都在實軸上,表示純虛數(shù)的點都在虛軸上。
(4)復數(shù)集C和復平面內(nèi)所有的點組成的集合一一對應: 3復數(shù)的四則運算的規(guī)律和方法。
第二篇:復數(shù)教案
2014年10月16日教案
教學課程
復數(shù)的有關概念
教學目標
(1)掌握復數(shù)的有關概念,如虛數(shù)、純虛數(shù)、復數(shù)的實部與虛部、兩復數(shù)相等、復平面、實軸、虛軸、共軛復數(shù)、共軛虛數(shù)的概念。
(2)正確對復數(shù)進行分類,掌握數(shù)集之間的從屬關系;
(3)理解復數(shù)的幾何意義,初步掌握復數(shù)集C和復平面內(nèi)所有的點所成的集合之間的一一對應關系。
(4)培養(yǎng)學生數(shù)形結(jié)合的數(shù)學思想,訓練學生條理的邏輯思維能力.
教學內(nèi)容
1、復數(shù)的有關概念,由x^2+1=0,引進概念虛數(shù) 正確地對復數(shù)進行分類,弄清數(shù)集之間的關系
2、分類要求不重復、不遺漏,同一級分類標準要統(tǒng)一。根據(jù)上述原則,復數(shù)集的分類如下。
3、復數(shù)相等的充要條件,對于復數(shù) 數(shù) 時,一定有,實部是,虛部是 .注意在說復,否則,不能說實部是,虛部是 ,復數(shù)的實部和虛部都是實數(shù)。用復數(shù)相等的條件要注意:
①化為復數(shù)的標準形式
②實部、虛部中的字母為實數(shù),即
4、復數(shù)的幾何表示,①任何一個復數(shù) 都可以由一個有序?qū)崝?shù)對()唯一確定.這就是說,復數(shù)的實質(zhì)是有序?qū)崝?shù)對.一些書上就是把實數(shù)對()叫做復數(shù)的.
②復數(shù) 而不是(用復平面內(nèi)的點Z()表示.復平面內(nèi)的點Z的坐標是(),),也就是說,復平面內(nèi)的縱坐標軸上的單位長度是1,而不是 .由于 =0+1·,所以用復平面內(nèi)的點(0,1)表示 時,這點與原點的距離是1,等于縱軸上的單位長度.這就是說,當我們把縱軸上的點(0,1)標上虛數(shù) 時,不能以為這一點到原點的距離就是虛數(shù)單位,或者 就是縱軸的單位長度.
③當
(時,對任何,時,是純虛數(shù),所以縱軸上的點())都是表示純虛數(shù).但當 是實數(shù).所以,縱軸去掉原點后稱為虛軸.
復數(shù)z=a+bi中的z,書寫時小寫,復平面內(nèi)點Z(a,b)中的Z,書寫時大寫.
由此可見,復平面(也叫高斯平面)與一般的坐標平面(也叫笛卡兒平面)的區(qū)別就是復平面的虛軸不包括原點,而一般坐標平面的原點是橫、縱坐標軸的公共點.
5、共軛復數(shù)的概念.要學生注意可以提一下當
于實軸本身對稱,例如:5和-5也是互為共軛復數(shù).當 軛虛數(shù).可見,共軛虛數(shù)是共軛復數(shù)的特殊情行. 隨即寫幾個例子
時的特殊情況,即實軸上的點關
時,與
互為共
6、“兩個復數(shù),如果不全是實數(shù),就不能比較它們的大小”,要注意: 根據(jù)兩個復數(shù)相等地定義,可知在 兩式中,只要有一個不成立,那么
.兩個復數(shù),如果不全是實數(shù),只有相等與不等關系,而不能比較它們的大小.
命題中的“不能比較它們的大小”的確切含義是指:“不論怎樣定義兩個復數(shù)間的一個關系‘<’,都不能使這關系同時滿足實數(shù)集中大小關系地四條性質(zhì)”:
(i)對于任意兩個實數(shù)a,b來說,a<b,a=b,b<a這三種情形有且僅有一種成立;
(ii)如果a<b,b<c,那么a<c;
(iii)如果a<b,那么a+c<b+c;
(iv)如果a<b,c>0,那么ac<bc.(不必向?qū)W生講解)
教學重難點
1.要注意知識的連續(xù)性:復數(shù)因而注意與平面解析幾何的聯(lián)系.
2.注意數(shù)形結(jié)合的數(shù)形思想:由于復數(shù)集與復平面上的點的集合建立了一一對應關系,所以用“形”來解決“數(shù)”就成為可能,在本節(jié)要注意復數(shù)的幾何意義的講解,培養(yǎng)學生數(shù)形結(jié)合的數(shù)學思想.
是二維數(shù),其幾何意義是一個點,3.注意分層次的教學:教材中最后對于“兩個復數(shù),如果不全是實數(shù)就不能本節(jié)它們的大小”沒有證明,如果有學生提出來了,在課堂上不要給全體學生證明,可以在課下給學有余力的學生進行解答.
第三篇:復數(shù) 概念 教案
復數(shù) 教學目標
(1)掌握復數(shù)的有關概念,如虛數(shù)、純虛數(shù)、復數(shù)的實部與虛部、兩復數(shù)相等、復平面、實軸、虛軸、共軛復數(shù)、共軛虛數(shù)的概念。
(2)正確對復數(shù)進行分類,掌握數(shù)集之間的從屬關系;
(3)理解復數(shù)的幾何意義,初步掌握復數(shù)集C和復平面內(nèi)所有的點所成的集合之間的一一對應關系。
(4)培養(yǎng)學生數(shù)形結(jié)合的數(shù)學思想,訓練學生條理的邏輯思維能力. 教學建議
(一)教材分析
1、知識結(jié)構(gòu)
本節(jié)首先介紹了復數(shù)的有關概念,然后指出復數(shù)相等的充要條件,接著介紹了有關復數(shù)的幾何表示,最后指出了有關共軛復數(shù)的概念.
2、重點、難點分析
(1)正確復數(shù)的實部與虛部
對于復數(shù),實部是,虛部是 .注意在說復數(shù) 時,一定有,否則,不能說實部是,虛部是 ,復數(shù)的實部和虛部都是實數(shù)。
說明:對于復數(shù)的定義,特別要抓住 這一標準形式以及 是實數(shù)這一概念,這對于解有關復數(shù)的問題將有很大的幫助。
(2)正確地對復數(shù)進行分類,弄清數(shù)集之間的關系
分類要求不重復、不遺漏,同一級分類標準要統(tǒng)一。根據(jù)上述原則,復數(shù)集的分類如下:
注意分清復數(shù)分類中的界限:
(3)不能亂用復數(shù)相等的條件解題.用復數(shù)相等的條件要注意:
①化為復數(shù)的標準形式 ②實部、虛部中的字母為實數(shù),即
(4)在講復數(shù)集與復平面內(nèi)所有點所成的集合一一對應時,要注意:
①任何一個復數(shù) 都可以由一個有序?qū)崝?shù)對()唯一確定.這就是說,復數(shù)的實質(zhì)是有序?qū)崝?shù)對.一些書上就是把實數(shù)對()叫做復數(shù)的.
②復數(shù) 用復平面內(nèi)的點Z()表示.復平面內(nèi)的點Z的坐標是(),而不是(),也就是說,復平面內(nèi)的縱坐標軸上的單位長度是1,而不是 .由于 =0+1·,所以用復平面內(nèi)的點(0,1)表示 時,這點與原點的距離是1,等于縱軸上的單位長度.這就是說,當我們把縱軸上的點(0,1)標上虛數(shù) 時,不能以為這一點到原點的距離就是虛數(shù)單位,或者 就是縱軸的單位長度.
③當 時,對任何,是純虛數(shù),所以縱軸上的點()()都是表示純虛數(shù).但當 時,是實數(shù).所以,縱軸去掉原點后稱為虛軸.
由此可見,復平面(也叫高斯平面)與一般的坐標平面(也叫笛卡兒平面)的區(qū)別就是復平面的虛軸不包括原點,而一般坐標平面的原點是橫、縱坐標軸的公共點.
④復數(shù)z=a+bi中的z,書寫時小寫,復平面內(nèi)點Z(a,b)中的Z,書寫時大寫.要學生注意.(5)關于共軛復數(shù)的概念
設,則,即 與 的實部相等,虛部互為相反數(shù)(不能認為 與 或 是共軛復數(shù)).
教師可以提一下當 時的特殊情況,即實軸上的點關于實軸本身對稱,例如:5和-5也是互為共軛復數(shù).當 時,與 互為共軛虛數(shù).可見,共軛虛數(shù)是共軛復數(shù)的特殊情行.(6)復數(shù)能否比較大小
教材最后指出:“兩個復數(shù),如果不全是實數(shù),就不能比較它們的大小”,要注意:
①根據(jù)兩個復數(shù)相等地定義,可知在 兩式中,只要有一個不成立,那么 .兩個復數(shù),如果不全是實數(shù),只有相等與不等關系,而不能比較它們的大小.
②命題中的“不能比較它們的大小”的確切含義是指:“不論怎樣定義兩個復數(shù)間的一個關系‘<’,都不能使這關系同時滿足實數(shù)集中大小關系地四條性質(zhì)”:
(i)對于任意兩個實數(shù)a,b來說,a<b,a=b,b<a這三種情形有且僅有一種成立;
(ii)如果a<b,b<c,那么a<c;
(iii)如果a<b,那么a+c<b+c;
(iv)如果a<b,c>0,那么ac<bc.(不必向?qū)W生講解)
(二)教法建議
1.要注意知識的連續(xù)性:復數(shù) 是二維數(shù),其幾何意義是一個點,因而注意與平面解析幾何的聯(lián)系.
2.注意數(shù)形結(jié)合的數(shù)形思想:由于復數(shù)集與復平面上的點的集合建立了一一對應關系,所以用“形”來解決“數(shù)”就成為可能,在本節(jié)要注意復數(shù)的幾何意義的講解,培養(yǎng)學生數(shù)形結(jié)合的數(shù)學思想.
3.注意分層次的教學:教材中最后對于“兩個復數(shù),如果不全是實數(shù)就不能本節(jié)它們的大小”沒有證明,如果有學生提出來了,在課堂上不要給全體學生證明,可以在課下給學有余力的學生進行解答.
復數(shù)的有關概念 教學目標
1.了解復數(shù)的實部,虛部;
2.掌握復數(shù)相等的意義;
3.了解并掌握共軛復數(shù),及在復平面內(nèi)表示復數(shù). 教學重點
復數(shù)的概念,復數(shù)相等的充要條件. 教學難點
用復平面內(nèi)的點表示復數(shù)M. 教學用具:直尺 課時安排:1課時 教學過程:
一、復習提問:
1.復數(shù)的定義。
2.虛數(shù)單位。
二、講授新課
1.復數(shù)的實部和虛部:
復數(shù) 中的a與b分別叫做復數(shù)的實部和虛部。
2.復數(shù)相等
如果兩個復數(shù) 與 的實部與虛部分別相等,就說這兩個復數(shù)相等。
相等的意義,得方程組:
例2:m是什么實數(shù)時,復數(shù) ,(1)是實數(shù),(2)是虛數(shù),(3)是純虛數(shù).解:
(1)∵ 時,z是實數(shù), ∴ ,或.(2)∵ 時,z是虛數(shù),∴,且
(3)∵ 且 時,z是純虛數(shù).∴
3.用復平面(高斯平面)內(nèi)的點表示復數(shù) 復平面的定義
建立了直角坐標系表示復數(shù)的平面,叫做復平面.
復數(shù) 可用點 來表示.(如圖)其中x軸叫實軸,y軸 除去原點的部分叫虛軸,表示實數(shù)的點都在實軸上,表示純虛數(shù)的點都在虛軸上。原點只在實軸x上,不在虛軸上.
4.復數(shù)的幾何意義:
復數(shù)集c和復平面所有的點的集合是一一對應的.
5.共軛復數(shù)
(1)當兩個復數(shù)實部相等,虛部互為相反數(shù)時,這兩個復數(shù)叫做互為共軛復數(shù)。(虛部不為零也叫做互為共軛復數(shù))
(2)復數(shù)z的共軛復數(shù)用 表示.若,則: ;
(3)實數(shù)a的共軛復數(shù)仍是a本身,純虛數(shù)的共軛復數(shù)是它的相反數(shù).
(4)復平面內(nèi)表示兩個共軛復數(shù)的點z與 關于實軸對稱.
三、練習
四、小結(jié):
1.在理解復數(shù)的有關概念時應注意:
(1)明確什么是復數(shù)的實部與虛部;
(2)弄清實數(shù)、虛數(shù)、純虛數(shù)分別對實部與虛部的要求;
(3)弄清復平面與復數(shù)的幾何意義;
(4)兩個復數(shù)不全是實數(shù)就不能比較大小。
2.復數(shù)集與復平面上的點注意事項:
(1)復數(shù) 中的z,書寫時小寫,復平面內(nèi)點Z(a,b)中的Z,書寫時大寫。
(2)復平面內(nèi)的點Z的坐標是(a,b),而不是(a,bi),也就是說,復平面內(nèi)的縱坐標軸上的單位長度是1,而不是i。
(3)表示實數(shù)的點都在實軸上,表示純虛數(shù)的點都在虛軸上。
(4)復數(shù)集C和復平面內(nèi)所有的點組成的集合一一對應:
五、作業(yè)
第四篇:高中數(shù)學(復數(shù))的教學反思
關于“復數(shù)”教學反思
復數(shù)的本章復習課上完了,現(xiàn)就教后的一些想法及反思分析如下:
復數(shù)在高考中的比重較小,其重點是考察復數(shù)的基本概念和復數(shù)的四則運算(運算技巧)。復數(shù)這一部分是在高二下學期學習的, 高考的基本要求是:數(shù)的必要性,理解復數(shù)的有關概念。掌握復數(shù)的代數(shù)表示和幾何意義;復數(shù)代數(shù)形式的運算法則,能進行復數(shù)代數(shù)形式的加法,減法、乘法、除法運算;從自然數(shù)系到復數(shù)系的擴充的基本思想。而這節(jié)課是復習課,所以我本著面向全體學生,鞏固基本知識,強化基本技巧為出法點。另一方面復數(shù)這一部分在高考中的難度相對比較低,所以我在設計這節(jié)課時,根據(jù)我班學生的實際情況,精選典型的例題和習題進行教學,著力提高學生對“三基”的掌握程度。我在復習過程中一再強調(diào)復習要有基礎性、針對性和層次性。這一節(jié)課也本著這樣的思想,在教學設計時,我選擇了高考中常見的三種題型,進一步讓學生學習了復數(shù)的概念及有關定義、復數(shù)的運算和利用復數(shù)的幾何意義求最值。因為我是復習課,所以我選擇的例題也比較多,不過其中大多數(shù)例題都是基礎題,這樣有利于關注全體學生,也有利于滿足不同程度學生的要求,另外根據(jù)往年高考中出現(xiàn)的復數(shù)有針對性地進行了重點講解,有幾個例題也有一定的難度,這些題對于那些優(yōu)秀生是一個更大的提高。
為了提高課堂的教學容量,我制作了演示文稿,把例題和一些解題過程事先制作好,這樣在課堂上我就可以節(jié)省很多時間,以提高課堂教學效率,結(jié)果我認為還是比較好的,這一點我在以后的教學中也會堅持下去。另外,在整個課堂教學中,我始終把學生作為學習和復習的主人,讓學生有更多的思考的時間,我每投影一個例題時,不是馬上講解,而是找學生提出解題的思路或新的問題,師生再共同解決,并把關鍵的步驟寫在黑板上,這樣有利于那些需要幫助的學生。在復習過程中,除了強調(diào)基礎知識的復習外,我還很重視基本技巧和一題多解的掌握,如在復數(shù)的概念中,復數(shù)相等重要的一部分,要求學生要善于將復數(shù)問題轉(zhuǎn)化為實數(shù)問題解決,即“化虛為實”的方法;在復數(shù)計算時應該充分利用與實數(shù)的性質(zhì)求解;這些充要條件解決問題往往會極大簡化求解過程,另外就是利用數(shù)形結(jié)合的方法來解決實際問題。
總的認為,本節(jié)課基本完成了教學設計中的各個環(huán)節(jié),學生們也得到了相應的提高,不過自己也認為還有一些不足,如:教學設計中的例題比較多,課堂上的時間比較緊張;課后沒有做很好的小結(jié)。如果在教學設計和課堂中處理好這些問題,這節(jié)課也許會更好。因此,在以后的教學中要經(jīng)常教學后好好的反思,不斷提高自己的教學水平。
第五篇:高中數(shù)學競賽標準講義:第十五章:復數(shù)
高中數(shù)學競賽標準講義:第十五章:復數(shù)
一、基礎知識
1.復數(shù)的定義:設i為方程x2=-1的根,i稱為虛數(shù)單位,由i與實數(shù)進行加、減、乘、除等運算。便產(chǎn)生形如a+bi(a,b∈R)的數(shù),稱為復數(shù)。所有復數(shù)構(gòu)成的集合稱復數(shù)集。通常用C來表示。2.復數(shù)的幾種形式。對任意復數(shù)z=a+bi(a,b∈R),a稱實部記作Re(z),b稱虛部記作Im(z).z=ai稱為代數(shù)形式,它由實部、虛部兩部分構(gòu)成;若將(a,b)作為坐標平面內(nèi)點的坐標,那么z與坐標平面唯一一個點相對應,從而可以建立復數(shù)集與坐標平面內(nèi)所有的點構(gòu)成的集合之間的一一映射。因此復數(shù)可以用點來表示,表示復數(shù)的平面稱為復平面,x軸稱為實軸,y軸去掉原點稱為虛軸,點稱為復數(shù)的幾何形式;如果將(a,b)作為向量的坐標,復數(shù)z又對應唯一一個向量。因此坐標平面內(nèi)的向量也是復數(shù)的一種表示形式,稱為向量形式;另外設z對應復平面內(nèi)的點Z,見圖15-1,連接OZ,設∠xOZ=θ,|OZ|=r,則a=rcosθ,b=rsinθ,所以z=r(cosθ+isinθ),這種形式叫做三角形式。若z=r(cosθ+isinθ),則θ稱為z的輻角。若0≤θ<2π,則θ稱為z的輻角主值,記作θ=Arg(z).r稱為z的模,也記作|z|,由勾股定理知|z|=a2?b2.如果用eiθ表示cosθ+isinθ,則z=reiθ,稱為復數(shù)的指數(shù)形式。3.共軛與模,若z=a+bi,(a,b∈R),則z?a-bi稱為z的共軛復數(shù)。模與共軛的性質(zhì)有:
?z1(1)z1?z2?z1?z2;(2)z1?z2?z1?z2;(3)z?z?|z|2;(4)??z?2?z1?;(5)???z2|z1?z2|?|z1|?|z2|;(6)|z1|z1|;(7)||z1|-|z2||≤|z1±z2|≤|z1|+|z2|;(8)|?z2|z2|1。z4.復數(shù)的運算法則:(1)按代數(shù)形式運算加、減、乘、除運算法則與實數(shù)范圍內(nèi)一致,運算結(jié)果可以通過乘以共軛復數(shù)將分母分為實數(shù);(2)按向量形式,加、減法滿足平行四邊形和三角形法則;(3)按三角形式,若z1=r1(cosθ1+isinθ1), z2=r2(cosθ2+isinθ2),則z1?|z1+z2|2+|z1-z2|2=2|z1|2+2|z2|2;(9)若|z|=1,則z??z2=r1r2[cos(θ1+θ2)+isin(θ1+θ2)];若z2?0,z1r1[cos(θ1-θ2)+isin(θ1-θ2)],用?z2r2指數(shù)形式記為z1z2=r1r2ei(θ1+θ2),z1r1i(?1??2)?e.z2r25.棣莫弗定理:[r(cosθ+isinθ)]n=rn(cosnθ+isinnθ).??2k???2k??isin),k=0,1,2,?,n-1。6.開方:若wn?r(cosθ+isinθ),則w?nr(cos nn2?2??isin7.單位根:若wn=1,則稱w為1的一個n次單位根,簡稱單位根,記Z1=cos,nn則全部單位根可表示為1,Z1,Z12,?,Z1n?1.單位根的基本性質(zhì)有(這里記Zk?Z1k,k=1,2,?,n-1):(1)對任意整數(shù)k,若k=nq+r,q∈Z,0≤r≤n-1,有Znq+r=Zr;(2)對任意
?0,當n|m,mm整數(shù)m,當n≥2時,有1?Z1m?Z2=特別1+Z1+Z2+?+Zn-1=0;(3)xn-1+xn-2+????Zn?1??n,當n|m,+x+1=(x-Z1)(x-Z2)?(x-Zn-1)=(x-Z1)(x-Z12)?(x-Z1n?1).8.復數(shù)相等的充要條件:(1)兩個復數(shù)實部和虛部分別對應相等;(2)兩個復數(shù)的模和輻角主值分別相等。
9.復數(shù)z是實數(shù)的充要條件是z=z;z是純虛數(shù)的充要條件是:z+z=0(且z≠0).10.代數(shù)基本定理:在復數(shù)范圍內(nèi),一元n次方程至少有一個根。
11.實系數(shù)方程虛根成對定理:實系數(shù)一元n次方程的虛根成對出現(xiàn),即若z=a+bi(b≠0)是方程的一個根,則z=a-bi也是一個根。
12.若a,b,c∈R,a≠0,則關于x的方程ax2+bx+c=0,當Δ=b2-4ac<0時方程的根為x1,2??b???i.2a
二、方法與例題 1.模的應用。
例1 求證:當n∈N+時,方程(z+1)2n+(z-1)2n=0只有純虛根。
[證明] 若z是方程的根,則(z+1)2n=-(z-1)2n,所以|(z+1)2n|=|-(z-1)2n|,即|z+1|2=|z-1|2,即(z+1)(z+1)=(z-1)(z-1),化簡得z+z=0,又z=0不是方程的根,所以z是純虛數(shù)。例2 設f(z)=z2+az+b,a,b為復數(shù),對一切|z|=1,有|f(z)|=1,求a,b的值。[解] 因為4=(1+a+b)+(1-a+b)-(-1+ai+b)-(-1-ai+b)=|f(1)+f(-1)-f(i)-f(-i)|
≥|f(1)|+|f(-1)|+|f(i)|+|f(-i)|=4,其中等號成立。
所以f(1),f(-1),-f(i),-f(-i)四個向量方向相同,且模相等。所以f(1)=f(-1)=-f(i)=-f(-i),解得a=b=0.2.復數(shù)相等。
例3 設λ∈R,若二次方程(1-i)x2+(λ+i)x+1+λi=0有兩個虛根,求λ滿足的充要條件。
2??x??x?1?0[解] 若方程有實根,則方程組?2有實根,由方程組得(λ+1)x+λ+1=0.若λ=-1,??x?x???0則方程x2-x+1=0中Δ<0無實根,所以λ≠-1。所以x=-1, λ=2.所以當λ≠2時,方程無實根。所以方程有兩個虛根的充要條件為λ≠2。3.三角形式的應用。
例4 設n≤2000,n∈N,且存在θ滿足(sinθ+icosθ)n=sinnθ+icosnθ,那么這樣的n有多少個?
[解] 由題設得
??????[cos(??)?isin(??)]n?cosn(??)?isin(??)?cos(?n?)?isin(?n?),所以222222n=4k+1.又因為0≤n≤2000,所以1≤k≤500,所以這樣的n有500個。4.二項式定理的應用。
02410013599例5 計算:(1)C100;(2)C100 ?C100?C100???C100?C100?C100???C100
[解](1+i)100=[(1+i)2]50=(2i)50=-250,由二項式定理(1+i)100= ***24100)+(C100?C100i?C100i???C100i?C100i=(C100?C100?C100???C10002410013599)i,比較實部和虛部,得C100=-250,?C100?C100???C100C100?C100?C100???C10013599=0。C100?C100?C100???C1005.復數(shù)乘法的幾何意義。
例6 以定長線段BC為一邊任作ΔABC,分別以AB,AC為腰,B,C為直角頂點向外作等腰直角ΔABM、等腰直角ΔACN。求證:MN的中點為定點。
[證明] 設|BC|=2a,以BC中點O為原點,BC為x軸,建立直角坐標系,確定復平面,則B,C對應的復數(shù)為-a,a,點A,M,N對應的復數(shù)為z1,z2,z3,CA?z1?a,BA?z1?a,由復數(shù)乘法的幾何意義得:CN?z3?a??i(z1?a),①BM?z2?a??i(z1?a),②由①+②得z2+z3=i(z1+a)-i(z1-a)=2ai.設MN的中點為P,對應的復數(shù)z=
z2?z3?ai,為定值,所以MN2的中點P為定點。
例7 設A,B,C,D為平面上任意四點,求證:AB?AD+BC?AD≥AC?BD。
[證明] 用A,B,C,D表示它們對應的復數(shù),則(A-B)(C-D)+(B-C)(A-D)=(A-C)(B-D),因為|A-B|?|C-D|+|B-C|?|A-D|≥(A-B)(C-D)+(B-C)(A-D).所以|A-B|?|C-D|+|B-C|?|A-D|≥|A-C|?|B-D|, “=”成立當且僅當B?AB?CD?AB?CArg()?Arg(),即Arg()?Arg()=π,即A,B,C,D共圓時成立。不D?AC?DB?AD?C等式得證。
6.復數(shù)與軌跡。
例8 ΔABC的頂點A表示的復數(shù)為3i,底邊BC在實軸上滑動,且|BC|=2,求ΔABC的外心軌跡。
[解]設外心M對應的復數(shù)為z=x+yi(x,y∈R),B,C點對應的復數(shù)分別是b,b+2.因為外心M是三邊垂直平分線的交點,而AB的垂直平分線方程為|z-b|=|z-3i|,BC的垂直平分線的方程為|z-b|=|z-b-2|,所以點M對應的復數(shù)z滿足|z-b|=|z-3i|=|z-b-2|,消去b解得4x2?6(y?).3所以ΔABC的外心軌跡是軌物線。7.復數(shù)與三角。
例9 已知cosα+cosβ+cosγ=sinα+sinβ+sinγ=0,求證:cos2α+cos2β+cos2γ=0。[證明] 令z1=cosα+isinα,z2=cosβ+isinβ,z3=cosγ+isinγ,則 z1+z2+z3=0。所以z1?z2?z3?z1?z2?z3?0.又因為|zi|=1,i=1,2,3.所以zi?zi=1,即zi?1.zi22由z1+z2+z3=0得x12?x2?x3?2z1z2?2z2z3?2z3z1?0.①
?111?又z1z2?z3z2?z3z1?z1z2z3??z?z?z???z1z2z3(z1?z2?z3)?0.23??122所以z12?z2?z3?0.所以cos2α+cos2β+cos2γ+i(sin2α+sin2β+sin2γ)=0.所以cos2α+cos2β+cos2γ=0。
例10 求和:S=cos200+2cos400+?+18cos18×200.[解] 令w=cos200+isin200,則w18=1,令P=sin200+2sin400+?+18sin18×200,則S+iP=w+2w2+?+18w18.①由①×w得w(S+iP)=w2+2w3+?+17w18+18w19,②由①-②得(1-w)(S+iP)=w+w2+?
?1w(1?w18)9?18w3?19?S??.?18w,所以S+iP=+w-18w=,所以??9??i??21?w221?w??18198.復數(shù)與多項式。
例11 已知f(z)=c0zn+c1zn-1+?+cn-1z+cn是n次復系數(shù)多項式(c0≠0).求證:一定存在一個復數(shù)z0,|z0|≤1,并且|f(z0)|≥|c0|+|cn|.nn-1iθ[證明] 記c0z+c1z+?+cn-1z=g(z),令?=Arg(cn)-Arg(z0),則方程g(Z)-c0e=0為n次方程,其必有n個根,設為z1,z2,?,zn,從而g(z)-c0eiθ=(z-z1)(z-z2)???(z-zn)c0,令z=0得-c0eiθ=(-1)nz1z2?znc0,取模得|z1z2?zn|=1。所以z1,z2,?,zn中必有一個zi使得|zi|≤1,從而f(zi)=g(zi)+cn=c0eiθ=cn,所以|f(zi)|=|c0eiθ+cn|=|c0|+|cn|.9.單位根的應用。
例12 證明:自⊙O上任意一點p到正多邊形A1A2?An各個頂點的距離的平方和為定值。[證明] 取此圓為單位圓,O為原點,射線OAn為實軸正半軸,建立復平面,頂點A1對應復數(shù)設為??en2?in,則頂點A2A3?An對應復數(shù)分別為ε2,ε3,?,εn.設點p對應復數(shù)z,則|z|=1,2nk2nkkn且=2n-?|pAk|??|z??|??(z??)(z??)??(2??kz??kz)
k?1k?1k?1k?1=2n-z???z???2n?z???z??k?2n.命題得證。kkk?1k?1k?1k?1nnknn10.復數(shù)與幾何。
例13 如圖15-2所示,在四邊形ABCD內(nèi)存在一點P,使得ΔPAB,ΔPCD都是以P為直角頂點的等腰直角三角形。求證:必存在另一點Q,使得ΔQBC,ΔQDA也都是以Q為直角頂點的等腰直角三角形。
[證明] 以P為原點建立復平面,并用A,B,C,D,P,Q表示它們對應的復數(shù),由題設及復
C?iB數(shù)乘法的幾何意義知D=iC,B=iA;取Q?,則C-Q=i(B-Q),則ΔBCQ為等腰直角三角形;
1?iDA又由C-Q=i(B-Q)得?Q?i(?Q),即A-Q=i(D-Q),所以ΔADQ也為等腰直角三角形且以Qii為直角頂點。綜上命題得證。
例14平面上給定ΔA1A2A3及點p0,定義As=As-3,s≥4,構(gòu)造點列p0,p1,p2,?,使得pk+1為繞中心Ak+1順時針旋轉(zhuǎn)1200時pk所到達的位置,k=0,1,2,?,若p1986=p0.證明:ΔA1A2A3為等邊三角形。
?3[證明] 令u=e,由題設,約定用點同時表示它們對應的復數(shù),取給定平面為復平面,則p1=(1+u)A1-up0, p2=(1+u)A2-up1, p3=(1+u)A3-up2, ①×u2+②×(-u)得p3=(1+u)(A3-uA2+u2A1)+p0=w+p0,w為與p0無關的常數(shù)。同理得p6=w+p3=2w+p0,?,p1986=662w+p0=p0,所以w=0,從而A3-uA2+u2A1=0.由u2=u-1得A3-A1=(A2-A1)u,這說明ΔA1A2A3為正三角形。
三、基礎訓練題
1.滿足(2x2+5x+2)+(y2-y-2)i=0的有序?qū)崝?shù)對(x,y)有__________組。
1002.若z∈C且z2=8+6i,且z3-16z-=__________。z3.復數(shù)z滿足|z|=5,且(3+4i)?z是純虛數(shù),則z?__________。4.已知z??21?3ii,則1+z+z2+?+z1992=__________。
5.設復數(shù)z使得z?1?的一個輻角的絕對值為,則z輻角主值的取值范圍是__________。z?266.設z,w,λ∈C,|λ|≠1,則關于z的方程z-Λz=w的解為z=__________。
1?x1?x2?arcsin?__________。7.設0 ??29.若a,b,c∈C,則a2+b2>c2是a2+b2-c2>0成立的__________條件。 10.已知關于x的實系數(shù)方程x2-2x+2=0和x2+2mx+1=0的四個不同的根在復平面上對應的點共圓,則m取值的集合是__________。 11.二次方程ax2+x+1=0的兩根的模都小于2,求實數(shù)a的取值范圍。 12.復平面上定點Z0,動點Z1對應的復數(shù)分別為z0,z1,其中z0≠0,且滿足方程|z1-z0|=|z1|,①另一個動點Z對應的復數(shù)z滿足z1?z=-1,②求點Z的軌跡,并指出它在復平面上的形狀和位置。13.N個復數(shù)z1,z2,?,zn成等比數(shù)列,其中|z1|≠1,公比為q,|q|=1且q≠±1,復數(shù)w1,w2,?,wn滿足條件:wk=zk+1+h,其中k=1,2,?,n,h為已知實數(shù),求證:復平面內(nèi)表示w1,w2,?,wnzk的點p1,p2,?,pn都在一個焦距為4的橢圓上。 四、高考水平訓練題 1.復數(shù)z和cosθ+isinθ對應的點關于直線|iz+1|=|z+i|對稱,則z=__________。2.設復數(shù)z滿足z+|z|=2+i,那么z=__________。 3.有一個人在草原上漫步,開始時從O出發(fā),向東行走,每走1千米后,便向左轉(zhuǎn)他走過n千米后,首次回到原出發(fā)點,則n=__________。 ?角度,6(4?3i)2(?1?3i)104.若z?,則|z|=__________。12(1?i)5.若ak≥0,k=1,2,?,n,并規(guī)定an+1=a1,使不等式?a?akak?1?a2kk?1n2k?1???ak恒成立的實 k?1n數(shù)λ的最大值為__________。 x2y2??1上任意一點,以OP為邊逆時針作正方形OPQR,則動點R的軌6.已知點P為橢圓95跡方程為__________。 7.已知P為直線x-y+1=0上的動點,以OP為邊作正ΔOPQ(O,P,Q按順時針方向排列)。則點Q的軌跡方程為__________。 z2?R”的__________條件。8.已知z∈C,則命題“z是純虛數(shù)”是命題“ 1?z29.若n∈N,且n≥3,則方程zn+1+zn-1=0的模為1的虛根的個數(shù)為__________。10.設(x2006+x2008+3)2007=a0+a1x+a2x2+?+anxn,則a0?a3k?1a3k?2????an?__________。22aa1a2a??a3?4?5+?2222+a3k-11.設復數(shù)z1,z2滿足z1?z2?Az1?Az2?0,其中A≠0,A∈C。證明:(1)|z1+A|?|z2+A|=|A|2;(2) z1?Az1?A?.z2?Az2?A12.若z∈C,且|z|=1,u=z4-z3-3z2i-z+1.求|u|的最大值和最小值,并求取得最大值、最小值時的復數(shù)z.?|z1|?|z2|?|z3|?1,?zz?z13.給定實數(shù)a,b,c,已知復數(shù)z1,z2,z3滿足?1?2?3?1,求 ?z2z3z1|az1+bz2+cz3|的值。 三、聯(lián)賽一試水平訓練題 11.已知復數(shù)z滿足|2z?|?1.則z的輻角主值的取值范圍是__________。 z 2.設復數(shù)z=cosθ+isinθ(0≤θ≤π),復數(shù)z,(1+i)z,2z在復平面上對應的三個點分別是P,Q,R,當P,Q,R不共線時,以PQ,PR為兩邊的平行四邊形第四個頂點為S,則S到原點距離的最大值為__________。 3.設復平面上單位圓內(nèi)接正20邊形的20個頂點所對應的復數(shù)依次為z1,z2,?,z20,則復數(shù)1995z1,z1995,?,z1995220所對應的不同點的個數(shù)是__________。 4.已知復數(shù)z滿足|z|=1,則|z+iz+1|的最小值為__________。 1305.設w???i,z1=w-z,z2=w+z,z1,z2對應復平面上的點A,B,點O為原點,∠AOB=90,22|AO|=|BO|,則ΔOAB面積是__________。 ??6.設w?cos?isin,則(x-w)(x-w3)(x-w7)(x-w9)的展開式為__________。 557.已知(3?i)m=(1+i)n(m,n∈N+),則mn的最小值是__________。 8.復平面上,非零復數(shù)z1,z2在以i為圓心,1為半徑的圓上,z1?z2的實部為零,z1的輻角主值為?,則z2=__________。63?i7)?1]n的值中有實數(shù)__________個。219.當n∈N,且1≤n≤100時,[(10.已知復數(shù)z1,z2滿足z2z1,且Argz?z1z2??3,Argz2??z?z27,Argz3??,則Arg1的68z3值是__________。 11.集合A={z|z18=1},B={w|w48=1},C={zw|z∈A,w∈B},問:集合C中有多少個不同的元素? 1?ixn)?A的所有根都是不相等的實根(n∈N+).12.證明:如果復數(shù)A的模為1,那么方程(1?ix13.對于適合|z|≤1的每一個復數(shù)z,要使0<|αz+β|<2總能成立,試問:復數(shù)α,β應滿足什么條件? 六、聯(lián)賽二試水平訓練題 1.設非零復數(shù)a1,a2,a3,a4,a5滿足 ?a2a3a4a5?????a1a2a3a4 ??a?a?a?a?a?1(a?a?a?a?a)?S,1234512345?4?其中S為實數(shù)且|S|≤2,求證:復數(shù)a1,a2,a3,a4,a5在復平面上所對應的點位于同一圓周上。 ?2?(n?1)?n???sin?n?1(n?2)。2.求證:sin?sinnnn23.已知p(z)=zn+c1zn-1+c2zn-2+?+cn是復變量z的實系數(shù)多項式,且|p(i)|<1,求證:存在實數(shù)a,b,使得p(a+bi)=0且(a2+b2+1)2<4b2+1.4.運用復數(shù)證明:任給8個非零實數(shù)a1,a2,?,a8,證明六個數(shù)a1a3+a2a4, a1a5+a2a6, a1a7+a2a8, a3a5+a4a6, a3a7+a4a8,a5a7+a6a8中至少有一個是非負數(shù)。 5.已知復數(shù)z滿足11z10+10iz9+10iz-11=0,求證:|z|=1.6.設z1,z2,z3為復數(shù),求證: |z1|+|z2|+|z3|+|z1+z2+z3|≥|z1+z2|+|z2+z3|+|z3+z1|。