高2下册人教版数学 复数代数形式的四则运算(第1课时) 逐字稿-5,537字

  师:同学们好,今天我们学习复数代数形式的四则运算。首先,复习一下复数的相关概念。我们引入虚数单位i,将实数系扩充到复数系,其中i2 = -1 。复数的代数形式为z = a + bi,a、b ∈ R ,a称为实部,b称为虚部。那么,复数的几何意义是什么呢?对于复数z = a + bi,我们以实部a作为横坐标,虚部b作为纵坐标。这样,复数z = a + bi与点Z(a, b)一一对应,而点Z与平面向量$\overrightarrow{OZ}$之间也一一对应,其中O是坐标原点。因此,复数z = a + bi与复平面内的点Z一一对应,与平面向量$\overrightarrow{OZ}$一一对应。

  复数z = a + bi的模,等于$\sqrt{a2 + b2}$。我们把实数系扩充到了复数系,那么复数之间的运算是怎样的呢?这节课,我们主要学习复数的加减运算。首先,同学们请看复数的加法法则。我们规定,假设$Z_1$ = a + bi,$Z_2$ = c + di,是任意两个复数。那么(a + bi) + (c + di) = (a + c) + (b + d)i。对于复数的加法法则,同学们思考以下几个问题。

  第一个问题,两个复数的和是什么数?它的值唯一确定吗?根据复数的加法法则,两个复数相加,a + c是确定的,b + d也是确定的,因此两个复数的和是一个确定的复数。

  第二个问题,当b = 0,d = 0时,复数的加法与实数加法一致吗?同学们会发现,当b = 0,d = 0时,这两个复数相加就是a + c,与实数加法一致。

  第三个问题,复数的加法,它的实质是什么?类似于哪一种运算?根据复数的加法法则,实际上是把两个复数的实部相加、虚部相加,类似于多项式加法的合并同类项。

  我们知道实数的加法有交换律、结合律,那么复数的加法满足这些运算律吗?下面我们来探究一下。假设复数$Z_1$ = $a_1$ + $b_1$i,$Z_2$ = $a_2$ + $b_2$i,$Z_3$ = $a_3$ + $b_3$i。根据复数的加法法则,$Z_1$ + $Z_2$ = ($a_1$ + $a_2$) + ($b_1$ + $b_2$)i,$Z_2$ + $Z_1$ = ($a_2$ + $a_1$) + ($b_2$ + $b_1$)i。我们知道实数的加法满足交换律,也就是$a_1$ + $a_2$ = $a_2$ + $a_1$,$b_1$ + $b_2$ = $b_2$ + $b_1$,因此可以得到复数的加法是满足交换律的,也就是$Z_1$ + $Z_2$ = $Z_2$ + $Z_1$。同理可证复数的加法也是满足结合律的,也就是($Z_1$ + $Z_2$) + $Z_3$ = $Z_1$ + ($Z_2$ + $Z_3$)。

  同学们都知道,复数与复平面内的向量有一一对应关系。你能由此出发讨论复数加法的几何意义吗?现在有两个复数,$Z_1$ = a + bi,$Z_2$ = c + di ,$Z_1$对应向量$\overrightarrow{OZ_1}$,坐标是(a, b),$Z_2$对应向量$\overrightarrow{OZ_2}$,坐标是(c, d)。我们知道向量的加法满足平行四边形法则,也就是$\overrightarrow{OZ_1}$ + $\overrightarrow{OZ_2}$,是以$\overrightarrow{OZ_1}$、$\overrightarrow{OZ_2}$为邻边做一个平行四边形OZ?ZZ?,$\overrightarrow{OZ}$就是$\overrightarrow{OZ_1}$与$\overrightarrow{OZ_2}$这两个向量的和向量。另外,我们根据向量的坐标运算,可以求得$\overrightarrow{OZ_1}$ + $\overrightarrow{OZ_2}$的坐标是(a + c, b + d)。显然它与复数$Z_1$ + $Z_2$是对应的,所以我们说两个向量$\overrightarrow{OZ_1}$与$\overrightarrow{OZ_2}$的和$\overrightarrow{OZ}$就是与复数$Z_1$ + $Z_2$对应的向量。由此看来,复数的加法是符合向量加法的平行四边形法则。

  好,以上我们探究了复数加法的法则、运算律和几何意义。那么复数的减法是怎样定义的呢?复数的减法法则,我们规定复数的减法是加法的逆运算,也就是把满足(c + di) + (x + yi) = a + bi的复数x + yi叫做复数a + bi减去复数c + di的差,记作(a + bi) - (c + di)。

  那么同学们考虑一下如何来求解这里面的x和y的值呢?在这里我们可以根据复数相等的定义,对于这个等式,它的左边实部是c + x,右边的实部是a,所以就有c + x = a;左边的虚部是d + y,右边的虚部是b,所以d + y = b。由此我们可以解出x = a - c,y = b - d,从而复数(a + bi) - (c + di) = (a - c) + (b - d)i。由此看来,两个复数相减就是实部相减,虚部相减,差是一个确定的复数,这就是复数的减法法则。下面我们类比复数加法的几何意义,请指出复数减法的几何意义。

  给出两个复数,$Z_1$ = a + bi,$Z_2$ = c + di。$Z_1$对应向量$\overrightarrow{OZ_1}$,坐标(a, b),复数$Z_2$对应向量$\overrightarrow{OZ_2}$,坐标(c, d)。同学们都知道,复数的减法满足三角形法则,也就是$\overrightarrow{OZ_1}$ - $\overrightarrow{OZ_2}$ = $\overrightarrow{Z_2Z_1}$。我们再根据向量的坐标运算,可以得到$\overrightarrow{OZ_1}$ - $\overrightarrow{OZ_2}$的坐标是(a - c, b - d),它对应复数$Z_1$ - $Z_2$,也就是实部a - c,虚部b - d。所以两个向量$\overrightarrow{OZ_1}$与$\overrightarrow{OZ_2}$的差$\overrightarrow{Z_2Z_1}$就是与复数$Z_1$ - $Z_2$对应的向量。由此我们可以得到复数的减法是符合向量减法的三角形法则。

  好,以上我们学习了复数加法和减法运算,下面我们来看几个例题。

  例一,计算:

  第一个,(-2 + 3i) + (5 - i);

  第二个,(2 - 3i) - (5 + i);

>> 点击阅读全文
《高2下册人教版数学 复数代数形式的四则运算(第1课时) 逐字稿-5,537字》.docx
将本文下载保存,方便收藏和打印
导出文档