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1、2022年高中數(shù)學(xué)《復(fù)數(shù)代數(shù)形式的乘除運(yùn)算》教案1新人教A版選修2-2
教學(xué)目標(biāo):
知識(shí)與技能:理解并掌握復(fù)數(shù)的代數(shù)形式的乘法與除法運(yùn)算法則,深刻理解它是乘法運(yùn)算的逆運(yùn)算
過程與方法:理解并掌握復(fù)數(shù)的除法運(yùn)算實(shí)質(zhì)是分母實(shí)數(shù)化類問題
情感、態(tài)度與價(jià)值觀:復(fù)數(shù)的幾何意義單純地講解或介紹會(huì)顯得較為枯燥無味,學(xué)生不易接受,教學(xué)時(shí),我們采用講解或體驗(yàn)已學(xué)過的數(shù)集的擴(kuò)充的,讓學(xué)生體會(huì)到這是生產(chǎn)實(shí)踐的需要從而讓學(xué)生積極主動(dòng)地建構(gòu)知識(shí)體系。
教學(xué)重點(diǎn):復(fù)數(shù)代數(shù)形式的除法運(yùn)算。
教學(xué)難點(diǎn):對(duì)復(fù)數(shù)除法法則的運(yùn)用。
教具準(zhǔn)備:多媒體、實(shí)物投影儀。
教學(xué)設(shè)想:如果兩個(gè)復(fù)數(shù)的實(shí)部和虛部分別相等,那么我們
2、就說這兩個(gè)復(fù)數(shù)相等即:如果a,b,c,d∈R,那么a+bi=c+dia=c,b=d,只有當(dāng)兩個(gè)復(fù)數(shù)不全是實(shí)數(shù)時(shí)才不能比較大小
教學(xué)過程:
學(xué)生探究過程:
1.虛數(shù)單位:(1)它的平方等于-1,即 ; (2)實(shí)數(shù)可以與它進(jìn)行四則運(yùn)算,進(jìn)行四則運(yùn)算時(shí),原有加、乘運(yùn)算律仍然成立
2. 與-1的關(guān)系: 就是-1的一個(gè)平方根,即方程x2=-1的一個(gè)根,方程x2=-1的另一個(gè)根是-
3. 的周期性:4n+1=i, 4n+2=-1, 4n+3=-i, 4n=1
4.復(fù)數(shù)的定義:形如的數(shù)叫復(fù)數(shù),叫復(fù)數(shù)的實(shí)部,叫復(fù)數(shù)的虛部全體復(fù)數(shù)所成的集合叫做復(fù)數(shù)集,用字母C表示*
3. 復(fù)數(shù)的代數(shù)形式
3、: 復(fù)數(shù)通常用字母z表示,即,把復(fù)數(shù)表示成a+bi的形式,叫做復(fù)數(shù)的代數(shù)形式
4. 復(fù)數(shù)與實(shí)數(shù)、虛數(shù)、純虛數(shù)及0的關(guān)系:對(duì)于復(fù)數(shù),當(dāng)且僅當(dāng)b=0時(shí),復(fù)數(shù)a+bi(a、b∈R)是實(shí)數(shù)a;當(dāng)b≠0時(shí),復(fù)數(shù)z=a+bi叫做虛數(shù);當(dāng)a=0且b≠0時(shí),z=bi叫做純虛數(shù);當(dāng)且僅當(dāng)a=b=0時(shí),z就是實(shí)數(shù)0.
5.復(fù)數(shù)集與其它數(shù)集之間的關(guān)系:NZQRC.
6. 兩個(gè)復(fù)數(shù)相等的定義:如果兩個(gè)復(fù)數(shù)的實(shí)部和虛部分別相等,那么我們就說這兩個(gè)復(fù)數(shù)相等即:如果a,b,c,d∈R,那么a+bi=c+dia=c,b=d
一般地,兩個(gè)復(fù)數(shù)只能說相等或不相等,而不能比較大小.如果兩個(gè)復(fù)數(shù)都是實(shí)數(shù),就可以比較大小 只
4、有當(dāng)兩個(gè)復(fù)數(shù)不全是實(shí)數(shù)時(shí)才不能比較大小
7. 復(fù)平面、實(shí)軸、虛軸:
點(diǎn)Z的橫坐標(biāo)是a,縱坐標(biāo)是b,復(fù)數(shù)z=a+bi(a、b∈R)可用點(diǎn)Z(a,b)表示,這個(gè)建立了直角坐標(biāo)系來表示復(fù)數(shù)的平面叫做復(fù)平面,也叫高斯平面,x軸叫做實(shí)軸,y軸叫做虛軸實(shí)軸上的點(diǎn)都表示實(shí)數(shù)
對(duì)于虛軸上的點(diǎn)要除原點(diǎn)外,因?yàn)樵c(diǎn)對(duì)應(yīng)的有序?qū)崝?shù)對(duì)為(0,0), 它所確定的復(fù)數(shù)是z=0+0i=0表示是實(shí)數(shù).故除了原點(diǎn)外,虛軸上的點(diǎn)都表示純虛數(shù)
8.復(fù)數(shù)z1與z2的和的定義:z1+z2=(a+bi)+(c+di)=(a+c)+(b+d)i.
9. 復(fù)數(shù)z1與z2的差的定義:z1-z2=(a+bi)-(c+di)=(a
5、-c)+(b-d)i.
10. 復(fù)數(shù)的加法運(yùn)算滿足交換律: z1+z2=z2+z1.
11. 復(fù)數(shù)的加法運(yùn)算滿足結(jié)合律: (z1+z2)+z3=z1+(z2+z3)
講解新課:
1.乘法運(yùn)算規(guī)則:
規(guī)定復(fù)數(shù)的乘法按照以下的法則進(jìn)行:
設(shè)z1=a+bi,z2=c+di(a、b、c、d∈R)是任意兩個(gè)復(fù)數(shù),那么它們的積(a+bi)(c+di)=(ac-bd)+(bc+ad)i.
其實(shí)就是把兩個(gè)復(fù)數(shù)相乘,類似兩個(gè)多項(xiàng)式相乘,在所得的結(jié)果中把i2換成-1,并且把實(shí)部與虛部分別合并.兩個(gè)復(fù)數(shù)的積仍然是一個(gè)復(fù)數(shù).
2.乘法運(yùn)算律:
(1)z1(z2z3)=(z1z2)z3
證明:設(shè)
6、z1=a1+b1i,z2=a2+b2i,z3=a3+b3i(a1,a2,a3,b1,b2,b3∈R).
∵z1z2=(a1+b1i)(a2+b2i)=(a1a2-b1b2)+(b1a2+a1b2)i,
z2z1=(a2+b2i)(a1+b1i)=(a2a1-b2b1)+(b2a1+a2b1)i.
又a1a2-b1b2=a2a1-b2b1,b1a2+a1b2=b2a1+a2b1.
∴z1z2=z2z1.
(2)z1(z2+z3)=z1z2+z1z3
證明:設(shè)z1=a1+b1i,z2=a2+b2i,z3=a3+b3i(a1,a2,a3,b1,b2,b3∈R).
∵(z1z2)z3
7、=[(a1+b1i)(a2+b2i)](a3+b3i)=[(a1a2-b1b2)+(b1b2+a1b2)i](a3+b3i)
=[(a1a2-b1b2)a3-(b1a2+a1b2)b3]+[(b1a2+a1b2)a3+(a1a2-b1b2)b3]i
=(a1a2a3-b1b2a3-b1a2b3-a1b2b3)+(b1a2a3+a1b2b3+a1a2b3-b1b2b3)i,
同理可證:
z1(z2z3)=(a1a2a3-b1b2a3-b1a2b3-a1b2b3)+(b1a2a3+a1b2a3+a1a2b3-b1b2b3)i,
∴(z1z2)z3=z1(z2z3).
(3)z1(z2+
8、z3)=z1z2+z1z3.
證明:設(shè)z1=a1+b1i,z2=a2+b2i,z3=a3+b3i(a1,a2,a3,b1,b2,b3∈R).
∵z1(z2+z3)=(a1+b1i)[(a2+b2i)+(a3+b3i)]=(a1+b1i)[(a2+a3)+(b2+b3)i]
=[a1(a2+a3)-b1(b2+b3)]+[b1(a2+a3)+a1(b2+b3)]i
=(a1a2+a1a3-b1b2-b1b3)+(b1a2+b1a3+a1b2+a1b3)i.
z1z2+z1z3=(a1+b1i)(a2+b2i)+(a1+b1i)(a3+b3i)
=(a1a2-b1b2)+(b1a2+a
9、1b2)i+(a1a3-b1b3)+(b1a3+a1b3)i
=(a1a2-b1b2+a1a3-b1b3)+(b1a2+a1b2+b1a3+a1b3)i
=(a1a2+a1a3-b1b2-b1b3)+(b1a2+b1a3+a1b2+a1b3)i
∴z1(z2+z3)=z1z2+z1z3.
例1計(jì)算(1-2i)(3+4i)(-2+i)
解:(1-2i)(3+4i)(-2+i)=(11-2i) (-2+i)= -20+15i.
例2計(jì)算:
(1)(3+4i) (3-4i) ; (2)(1+ i)2.
解:(1)(3+4i) (3-4i) =32-(4i)2=9-(-16)=25;
10、
(2) (1+ i)2=1+2 i+i2=1+2 i-1=2 i.
3.共軛復(fù)數(shù):當(dāng)兩個(gè)復(fù)數(shù)的實(shí)部相等,虛部互為相反數(shù)時(shí),這兩個(gè)復(fù)數(shù)叫做互為共軛復(fù)數(shù)虛部不等于0的兩個(gè)共軛復(fù)數(shù)也叫做共軛虛數(shù)
通常記復(fù)數(shù)的共軛復(fù)數(shù)為。
4. 復(fù)數(shù)除法定義:滿足(c+di)(x+yi)=(a+bi)的復(fù)數(shù)x+yi(x,y∈R)叫復(fù)數(shù)a+bi除以復(fù)數(shù)c+di的商,記為:(a+bi)(c+di)或者
5.除法運(yùn)算規(guī)則:
①設(shè)復(fù)數(shù)a+bi(a,b∈R),除以c+di(c,d∈R),其商為x+yi(x,y∈R),
即(a+bi)÷(c+di)=x+yi
∵(x+yi)(c+di)=(cx-dy)+(dx+
11、cy)i.
∴(cx-dy)+(dx+cy)i=a+bi.
由復(fù)數(shù)相等定義可知
解這個(gè)方程組,得
于是有:(a+bi)÷(c+di)= i.
②利用(c+di)(c-di)=c2+d2.于是將的分母有理化得:
原式=
.
∴(a+bi)÷(c+di)=.
點(diǎn)評(píng):①是常規(guī)方法,②是利用初中我們學(xué)習(xí)的化簡無理分式時(shí),都是采用的分母有理化思想方法,而復(fù)數(shù)c+di與復(fù)數(shù)c-di,相當(dāng)于我們初中學(xué)習(xí)的的對(duì)偶式,它們之積為1是有理數(shù),而(c+di)·(c-di)=c2+d2是正實(shí)數(shù).所以可以分母實(shí)數(shù)化. 把這種方法叫做分母實(shí)數(shù)化法
例3計(jì)算
解:
例4計(jì)算
解:
例5已
12、知z是虛數(shù),且z+是實(shí)數(shù),求證:是純虛數(shù).
證明:設(shè)z=a+bi(a、b∈R且b≠0),于是
z+=a+bi+=a+bi+.
∵z+∈R,∴b-=0.
∵b≠0,∴a2+b2=1.
∴
∵b≠0,a、b∈R,∴是純虛數(shù)
鞏固練習(xí):
1.設(shè)z=3+i,則等于
A.3+i B.3-i C. D.
2.的值是
A.0 B.i C.-i D.1
3.已知z1=2-i,z2=1+3i,則復(fù)數(shù)的虛部為
A.1 B.-1 C.i D.-i
4.設(shè) (x∈R,y∈R),則x=___________,y=___________.
13、
答案:1.D 2.A 3.A 4. , -
課后作業(yè):課本第112頁 習(xí)題3. 2 A組4,5,6
B組1,2
教學(xué)反思:
復(fù)數(shù)的乘法法則是:(a+bi)(c+di)=(ac-bd)+(bc+ad)i. 復(fù)數(shù)的代數(shù)式相乘,可按多項(xiàng)式類似的辦法進(jìn)行,不必去記公式.
復(fù)數(shù)的除法法則是:i(c+di≠0).
兩個(gè)復(fù)數(shù)相除較簡捷的方法是把它們的商寫成分式的形式,然后把分子與分母都乘以分母的共軛復(fù)數(shù),再把結(jié)果化簡
高考題選
1.(xx年北京卷) .
2. (xx年湖北卷)復(fù)數(shù)z=a+bi,a,b∈R,且b≠0,若是實(shí)數(shù),則有序?qū)崝?shù)對(duì)(a,b)可以是
14、 .(寫出一個(gè)有序?qū)崝?shù)對(duì)即可)
【答案】:.
【分析】:是實(shí)數(shù),所以,取.
【高考考點(diǎn)】:本題主要考查復(fù)數(shù)的基本概念和運(yùn)算.
【易錯(cuò)點(diǎn)】:復(fù)數(shù)的運(yùn)算公式不能記錯(cuò)。
【備考提示】:復(fù)數(shù)的基本概念和運(yùn)算,是高考每年必考的內(nèi)容,應(yīng)熟練掌握。
3.(xx年福建卷)復(fù)數(shù)等于( D )
A. B. C. D.
4.(xx年廣東卷)若復(fù)數(shù)(1+bi)(2+i)是純虛數(shù)(i是虛數(shù)單位,b為實(shí)數(shù)),則b=
(A) -2 (B) - (C) (D) 2
答案:B;解析:(1+bi)(2+i)=(2-b)+(2b+1)i,故2b+1=0,故選B;
5.(xx年湖南
15、卷)復(fù)數(shù)等于( C )
A. B. C. D.
6.(xx年江西卷)化簡的結(jié)果是(?。谩。?
A. B. C. D.
7.(xx年全國卷I)設(shè)是實(shí)數(shù),且是實(shí)數(shù),則( B )
A. B. C. D.
8.(xx年全國卷Ⅱ)設(shè)復(fù)數(shù)滿足,則( C )
A. B. C. D.
9.(xx年陜西卷)在復(fù)平面內(nèi),復(fù)數(shù)z=對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位于(D)
(A)第一象限 ?。˙)第二象限 ?。–)第在象限?。―)第四象限
10.(xx年四川卷)復(fù)數(shù)的值是( ?。?
(A)0 (B)1 (C) (D)
解析:選A..
本題考查復(fù)數(shù)的代數(shù)運(yùn)算.
11.(xx年天津卷)是虛數(shù)單位,(?。谩。?
A. B. C. D.
12.(xx年浙江卷)已知復(fù)數(shù),,則復(fù)數(shù) .
13.(xx年上海卷)已知是實(shí)系數(shù)一元二次方程的兩根,則的值為 (A)
A、 B、 C、 D、
14.(xx年重慶卷)復(fù)數(shù)的虛部為______.
15.(xx年安徽卷)若a為實(shí)數(shù),=-I,則a等于(B)
(A) (B)- (C)2 (D)-2
16.(xx年山東卷)若(虛數(shù)單位),則使的值可能是(D)
(A) (B) (C) (D)
17.(xx年寧夏卷)是虛數(shù)單位, ?。ㄓ玫男问奖硎荆?