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  • 2021-06-19 发布

高中数学选修2-2教案第五章 2_2

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‎2.2 复数的乘法与除法 明目标、知重点 ‎1.掌握复数代数形式的乘法和除法运算.‎ ‎2.理解复数乘法的交换律、结合律和乘法对加法的分配律.‎ ‎3.理解共轭复数的概念.‎ ‎1.复数的乘法法则 设z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R),‎ 则z1·z2=(a+bi)(c+di)=(ac-bd)+(ad+bc)i.‎ ‎2.复数乘法的运算律 对任意复数z1、z2、z3∈C,有 交换律 z1·z2=z2·z1‎ 结合律 ‎(z1·z2)·z3=z1·(z2·z3)‎ 乘法对加法的分配律 z1(z2+z3)=z1z2+z1z3‎ ‎3.共轭复数 如果两个复数满足实部相等,虚部互为相反数时,称这两个复数为共轭复数,z的共轭复数用表示.即z=a+bi,则=a-bi.‎ ‎4.复数的除法法则 设z1=a+bi,z2=c+di(c+di≠0),‎ 则==+i.‎ ‎ [情境导学]‎ 我们学习过实数的乘法运算及运算律,那么复数的乘法如何进行运算,复数的乘法满足运算律吗?‎ 探究点一 复数乘除法的运算 思考1 怎样进行复数的乘法?‎ 答 两个复数相乘,类似于两个多项式相乘,只要把已得结果中的i2换成-1,并且把实部与虚部分别合并即可.‎ 思考2 复数的乘法与多项式的乘法有何不同?‎ 答 复数的乘法与多项式乘法是类似的,有一点不同即必须在所得结果中把i2换成-1.‎ 例1 计算:(1)(1-2i)(3+4i)(-2+i);‎ ‎(2)(3+4i)(3-4i);(3)(1+i)2.‎ 解 (1)(1-2i)(3+4i)(-2+i)=(11-2i)(-2+i)‎ ‎=-20+15i;‎ ‎(2)(3+4i)(3-4i)=32-(4i)2=9-(-16)=25;‎ ‎(3)(1+i)2=1+2i+i2=2i.‎ 反思与感悟 复数的乘法可以按多项式的乘法法则进行,注意选用恰当的乘法公式进行简便运算,例如平方差公式、完全平方公式等.‎ 跟踪训练1 计算:(1)(2+i)(2-i);(2)(1+2i)2.‎ 解 (1)(2+i)(2-i)=4-i2=4-(-1)=5;‎ ‎(2)(1+2i)2=1+4i+(2i)2=1+4i+4i2=-3+4i.‎ 思考3 如何理解复数的除法运算法则?‎ 答 复数的除法先写成分式的形式,再把分母实数化(方法是分母与分子同时乘以分母的共轭复数,若分母是纯虚数,则只需同时乘以i).‎ 例2 计算:(1)+;‎ ‎(2)()6+.‎ 解 (1)原式=+=+=+=;‎ ‎(2)方法一 原式=[]6+ ‎=i6+=-1+i.‎ 方法二 (技巧解法)‎ 原式=[]6+ ‎=i6+=-1+i.‎ 反思与感悟 复数的除法是分子、分母同乘以分母的共轭复数.‎ 跟踪训练2 计算:(1);(2).‎ 解 (1)===1-i.‎ ‎(2)===-1-3i.‎ 探究点二 共轭复数及其应用 思考1 像3+4i和3-4i这样的两个复数我们称为互为共轭复数,那么如何定义共轭复数呢?‎ 答 一般地,当两个复数的实部相等,虚部互为相反数时,这两个复数叫作互为共轭复数.通常记复数z的共轭复数为.虚部不等于0的两个共轭复数也叫作共轭虚数.‎ 思考2 复数a+bi的共轭复数如何表示?这两个复数之积是实数还是虚数?‎ 答 复数a+bi的共轭复数可表示为a-bi,由于 (a+bi)·(a-bi)=a2+b2 ,所以两个共轭复数之积为实数.‎ 思考3 共轭复数有哪些性质,这些性质有什么作用?‎ 答 (1)在复平面上,两个共轭复数对应的点关于实轴对称.‎ ‎(2)实数的共轭复数是它本身,即z=⇔z∈R,利用这个性质可证明一个复数为实数.‎ ‎(3)若z≠0且z+=0,则z为纯虚数,利用这个性质,可证明一个复数为纯虚数.‎ 思考4 z·与|z|2和||2有什么关系?‎ 答 z·=|z|2=||2.‎ 例3 已知复数z满足|z|=1,且(3+4i)z是纯虚数,求z的共轭复数.‎ 解 设z=a+bi(a,b∈R),则=a-bi且|z|==1,即a2+b2=1.①‎ 因为(3+4i)z=(3+4i)(a+bi)=(3a-4b)+(3b+4a)i,而(3+4i)z是纯虚数,‎ 所以3a-4b=0,且3b+4a≠0.②‎ 由①②联立,解得或 所以=-i,或=-+i.‎ 反思与感悟 本题使用了复数问题实数化思想,运用待定系数法,化解了问题的难点.‎ 跟踪训练3 已知复数z满足:z·+2iz=8+6i,求复数z的实部与虚部的和.‎ 解 设z=a+bi(a,b∈R),则z·=a2+b2,‎ ‎∴a2+b2+2i(a+bi)=8+6i,‎ 即a2+b2-2b+2ai=8+6i,‎ ‎∴,解得,‎ ‎∴a+b=4,∴复数z的实部与虚部的和是4.‎ ‎1.设复数z满足iz=1,其中i为虚数单位,则z等于(  )‎ A.-i B.i C.-1 D.1‎ 答案 A 解析 z==-i.‎ ‎2.已知集合M={1,2,zi},i为虚数单位,N={3,4},M∩N={4},则复数z等于(  )‎ A.-2i B.2i C.-4i D.4i 答案 C 解析 由M∩N={4}得zi=4,z==-4i.‎ ‎3.复数等于(  )‎ A.i B.-i C.--i D.-+i 答案 A ‎4.复数z=(i为虚数单位)在复平面内对应的点所在象限为(  )‎ A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限 答案 D 解析 因为z===,故复数z对应的点在第四象限,选D.‎ ‎[呈重点、现规律]‎ ‎1.复数代数形式的乘除运算 ‎(1)复数代数形式的乘法类似于多项式乘以多项式,复数的乘法满足交换律、结合律以及乘法对加法的分配律.‎ ‎(2)在进行复数代数形式的除法运算时,通常先将除法写成分式的形式,再把分子、分母都乘以分母的共轭复数,化简后可得,类似于以前学习的分母有理化.‎ ‎2.共轭复数的性质可以用来解决一些复数问题.‎ ‎3.复数问题实数化思想.‎ 复数问题实数化是解决复数问题的基本思想方法,其桥梁是设复数z=a+bi(a,b∈R),利用复数相等的充要条件转化.‎ 一、基础过关 ‎1.复数-i+等于(  )‎ A.-2i B.i C.0 D.2i 答案 A 解析 -i+=-i-=-2i,选A.‎ ‎2.i为虚数单位,+++等于(  )‎ A.0 B.2i C.-2i D.4i 答案 A 解析 =-i,=i,=-i,=i,‎ ‎∴+++=0.‎ ‎3.已知复数z满足(3+4i)z=25,则z等于(  )‎ A.-3+4i B.-3-4i C.3+4i D.3-4i 答案 D 解析 方法一 由(3+4i)z=25,‎ 得z===3-4i.‎ 方法二 设z=a+bi(a,b∈R),则(3+4i)(a+bi)=25,即3a-4b+(4a+3b)i=25,所以解得故z=3-4i.‎ ‎4.在复平面内,复数+(1+i)2对应的点位于(  )‎ A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限 答案 B 解析 +(1+i)2=+i+(-2+2i)‎ ‎=-+(2+)i,‎ 对应点(-,2+)在第二象限.‎ ‎5.设复数z的共轭复数是,若复数z1=3+4i,z2=t+i,且z1·是实数,则实数t=________.‎ 答案  解析 ∵z2=t+i,∴=t-i.‎ z1·=(3+4i)(t-i)=3t+4+(4t-3)i,‎ 又∵z1·∈R,∴4t-3=0,∴t=.‎ ‎6.若z=,则复数=________.‎ 答案 2+i 解析 z==2-i,∴=2+i.‎ ‎7.计算:(1)+()2 010;‎ ‎(2)(4-i5)(6+2i7)+(7+i11)(4-3i).‎ 解 (1)+()2 010=+() 1 005‎ ‎=i(1+i)+()1 005=-1+i+(-i)1 005‎ ‎=-1+i-i=-1.‎ ‎(2)原式=(4-i)(6-2i)+(7-i)(4-3i)‎ ‎=22-14i+25-25i=47-39i.‎ 二、能力提升 ‎8.设复数z满足(1-i)z=2i,则z等于(  )‎ A.-1+i B.-1-i C.1+i D.1-i 答案 A 解析 由已知得z===-1+i.‎ ‎9.复数z满足(z-3)(2-i)=5(i为虚数单位),则z的共轭复数为(  )‎ A.2+i B.2-i C.5+i D.5-i 答案 D 解析 由(z-3)(2-i)=5得,z-3==2+i,‎ ‎∴z=5+i,∴=5-i.‎ ‎10.设复数i满足i(z+1)=-3+2i(i为虚数单位),则z的实部是________.‎ 答案 1‎ 解析 由i(z+1)=-3+2i得到z=-1=2+3i-1=1+3i.‎ ‎11.已知复数z满足(1+2i)z=4+3i,求z及.‎ 解 因为(1+2i)z=4+3i,‎ 所以z===2-i,故=2+i.‎ 所以====-i.‎ ‎12.设z是虚数,w=z+是实数,且-1