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学习复数代数形式的四则运算时,重点理解四则运算法则、运算律以及复数加减法的几何意义. 下面就我们学习中的常见问题加以分析.
1. 理解复数的加减运算
掌握好两个知识点:运算法则和运算律.
例1 已知[Z1=-3-4i,Z2=5+2i,]复数[Z]满足[Z-Z1=Z2].求[Z].
解析 [∵][Z-Z1=Z2],
[∴][Z=Z1+Z2=-3-4i+5+2i=2-2i].
点拨 (1)复数加法与减法是互为逆运算的. (2)复数加法满足结合律、交换律,其运算类似实数的加减. (3)把i看成字母,可类比多项式中的合并同类项. (4)可以推广到若干个复数进行连续加减.
2.复数代数形式加减运算的几何意义
理解掌握:(1)复数[Z]与复平面内的以原点为起点的向量[OZ]一一对应,复数的加减等价转化为向量加减.(2)若复平面内的任意两点[Z1、Z2]所对应的复数分别是[z1、z2],则[z1-z2=z1z2]表示[Z1、Z2]两点间距离.(3)复数加减的几何意义在于:一是利用几何意义可以把几何图形的变换转化为复数的运算,使复数作为工具运用于几何之中;二是对于一些复数的运算也可以给予几何解释.
例2 已知平行四边形[OABC],顶点[O、A、C]分别表示[0,3+2i, -2+4i],试求:
(1)[AO]所表示的复数, [BC]所表示的复数;
(2)对角线[CA]所表示的复数;
(3)对角线[OB]所表示的复数及[OB]的长度.
解析 如图所示,
(1)∵[AO]=-[OA],
∴[AO]所表示的复数为-3-2i.
∵[BC]=[AO],
∴[BC]所表示的复数为-3-2i.
(2)∵[CA]=[OA]-[OC],
∴[CA]所表示的复数为(3+2i)-(-2+4i)=5-2i.
(3)对角线[OB]=[OA]+[AB]=[OA]+[OC]=(3+2i)+(-2+4i)=1+6i,
[|OB|=12+62=37].
点拨 (1)画出图形,作出相应的向量借用向量加减法求复数;(2)要求某个向量对应的复数,只要找出所求的向量的始点和终点,或者利用相等向量.
3. 复数代数形式的乘除法运算
例3 计算:[(1-4i)(1+i)+2+4i3+4i.]
解析 [(1-4i)(1+i)+2+4i3+4i=5-3i+2+4i3+4i]
[=7+i3+4i=(7+i)(3-4i)(3+4i)(3-4i)]
[=21-28i+3i+425][=25-25i25=1-i.]
点拨 复数乘法与多项式乘多项式类似,注意[i2=-1]. 注意复数集内的一些不成立的结论,如:(1)[z∈R]时,[z2=z2].当[z∈C]时,[z2∈R],而[z2∈C, ∴z2≠z2]; (2)当[z1、z2∈R]时,[z12+z22=][0⇔z1=0]且[z2=0];当[z1、z2∈C]时,[z12+z22=0]不能推出[z1=0]且[z2=0],但[z1=0]且[z2=0]能推出[z12+z22=0]!
例4 设[z]是复数[z]的共轭复数,若[z+z=4,][zz=8,]求[zz]的值.
解析 设[z=2+bi(b∈R),]
[∵z+z=4],又[zz=z2=8],
[∴4+b2=8,∴b2=4],[∴b=±2.]
[∴z=2±2i,z=2∓2i,∴zz=±i.]
点拨 (1)理解运用共轭复数的性质:a.在复平面内,共轭复数所对应的点关于实轴对称;b.若[z1]、[z2]是共轭复数,则[z1z2]是一个实数且有[z1⋅z2=z12=z22];c.实数的共轭复数是它本身,即[z=z⇔z∈R].利用这个性质,可证明一个复数是实数.(2)要注意复数问题实数化和方程思想的应用.
4. 虚数单位[i]的性质
例5 求[1+2i+3i2+…+2012i2011]的值.
解 设[s=1+2i+3i2+…+2012i2011].
则[si=i+2i2+3i3+⋯+2012i2012].
错位相减整理得,
[s=-20121-i=-2012(1+i)2=-1006-1006i.]
点拨 对[in(n∈N*)]来说有如下性质:[i4n=1],[i4n+1=1],[i4n+2=-1],[i4n+3=-1],在此基础上有[i4n+i4n+1+i4n+2+i4n+3=0].
5. 几个特殊结论
例6 [i]是虚数单位,[(1+i1-i)4]等于( )
A. [i] B. –[i] C. 1 D. -1
解析 [(1+i1-i)4=(1+i)224=i4=1],故选C.
点拨 (1)此题先化简内部,再利用特殊结论,可以快捷解题. (2)建议记住几个特殊结论:[(1±i)2=±2i],[1+i1-i=i],[1-i1+i=-i];若[ω=-12+32i],则[ω=-12-32i],[ω3n+2=ω,ω3n=1,ω3n+1=ω,1+ω+ω2=0(n∈N*)]([ω=-12+32i]是[x2+x+1=0]的一个根).
1. [i]为虚数单位,[1i+1i3+1i5+1i7=]( )
A.0 B.[-i]
C.[1+i] D.[1-i]
2. [i]为虚数单位,若复数[z=1+i],则[(1+z)z=]( )
A.[1+3i] B.[3+3i]
C.[3-i] D.3
3. 若复数[z=1-2i]([i]为虚数单位),则[z⋅z+z=] .
4. 已知复数[z1]满足[(z1-2)(1+i)=1-i]([i]为虚数单位),复数[z2]的虚部为2,且[z1⋅z2]是实数,求[z2].
5.已知[z=-12+32i],求[z⋅z3+3z2+3z+9]的值.
1. A
2. A
3. [6-2i]
4. [4+2i]
5. [112+32i]
1. 理解复数的加减运算
掌握好两个知识点:运算法则和运算律.
例1 已知[Z1=-3-4i,Z2=5+2i,]复数[Z]满足[Z-Z1=Z2].求[Z].
解析 [∵][Z-Z1=Z2],
[∴][Z=Z1+Z2=-3-4i+5+2i=2-2i].
点拨 (1)复数加法与减法是互为逆运算的. (2)复数加法满足结合律、交换律,其运算类似实数的加减. (3)把i看成字母,可类比多项式中的合并同类项. (4)可以推广到若干个复数进行连续加减.
2.复数代数形式加减运算的几何意义
理解掌握:(1)复数[Z]与复平面内的以原点为起点的向量[OZ]一一对应,复数的加减等价转化为向量加减.(2)若复平面内的任意两点[Z1、Z2]所对应的复数分别是[z1、z2],则[z1-z2=z1z2]表示[Z1、Z2]两点间距离.(3)复数加减的几何意义在于:一是利用几何意义可以把几何图形的变换转化为复数的运算,使复数作为工具运用于几何之中;二是对于一些复数的运算也可以给予几何解释.
例2 已知平行四边形[OABC],顶点[O、A、C]分别表示[0,3+2i, -2+4i],试求:
(1)[AO]所表示的复数, [BC]所表示的复数;
(2)对角线[CA]所表示的复数;
(3)对角线[OB]所表示的复数及[OB]的长度.
解析 如图所示,
(1)∵[AO]=-[OA],
∴[AO]所表示的复数为-3-2i.
∵[BC]=[AO],
∴[BC]所表示的复数为-3-2i.
(2)∵[CA]=[OA]-[OC],
∴[CA]所表示的复数为(3+2i)-(-2+4i)=5-2i.
(3)对角线[OB]=[OA]+[AB]=[OA]+[OC]=(3+2i)+(-2+4i)=1+6i,
[|OB|=12+62=37].
点拨 (1)画出图形,作出相应的向量借用向量加减法求复数;(2)要求某个向量对应的复数,只要找出所求的向量的始点和终点,或者利用相等向量.
3. 复数代数形式的乘除法运算
例3 计算:[(1-4i)(1+i)+2+4i3+4i.]
解析 [(1-4i)(1+i)+2+4i3+4i=5-3i+2+4i3+4i]
[=7+i3+4i=(7+i)(3-4i)(3+4i)(3-4i)]
[=21-28i+3i+425][=25-25i25=1-i.]
点拨 复数乘法与多项式乘多项式类似,注意[i2=-1]. 注意复数集内的一些不成立的结论,如:(1)[z∈R]时,[z2=z2].当[z∈C]时,[z2∈R],而[z2∈C, ∴z2≠z2]; (2)当[z1、z2∈R]时,[z12+z22=][0⇔z1=0]且[z2=0];当[z1、z2∈C]时,[z12+z22=0]不能推出[z1=0]且[z2=0],但[z1=0]且[z2=0]能推出[z12+z22=0]!
例4 设[z]是复数[z]的共轭复数,若[z+z=4,][zz=8,]求[zz]的值.
解析 设[z=2+bi(b∈R),]
[∵z+z=4],又[zz=z2=8],
[∴4+b2=8,∴b2=4],[∴b=±2.]
[∴z=2±2i,z=2∓2i,∴zz=±i.]
点拨 (1)理解运用共轭复数的性质:a.在复平面内,共轭复数所对应的点关于实轴对称;b.若[z1]、[z2]是共轭复数,则[z1z2]是一个实数且有[z1⋅z2=z12=z22];c.实数的共轭复数是它本身,即[z=z⇔z∈R].利用这个性质,可证明一个复数是实数.(2)要注意复数问题实数化和方程思想的应用.
4. 虚数单位[i]的性质
例5 求[1+2i+3i2+…+2012i2011]的值.
解 设[s=1+2i+3i2+…+2012i2011].
则[si=i+2i2+3i3+⋯+2012i2012].
错位相减整理得,
[s=-20121-i=-2012(1+i)2=-1006-1006i.]
点拨 对[in(n∈N*)]来说有如下性质:[i4n=1],[i4n+1=1],[i4n+2=-1],[i4n+3=-1],在此基础上有[i4n+i4n+1+i4n+2+i4n+3=0].
5. 几个特殊结论
例6 [i]是虚数单位,[(1+i1-i)4]等于( )
A. [i] B. –[i] C. 1 D. -1
解析 [(1+i1-i)4=(1+i)224=i4=1],故选C.
点拨 (1)此题先化简内部,再利用特殊结论,可以快捷解题. (2)建议记住几个特殊结论:[(1±i)2=±2i],[1+i1-i=i],[1-i1+i=-i];若[ω=-12+32i],则[ω=-12-32i],[ω3n+2=ω,ω3n=1,ω3n+1=ω,1+ω+ω2=0(n∈N*)]([ω=-12+32i]是[x2+x+1=0]的一个根).
1. [i]为虚数单位,[1i+1i3+1i5+1i7=]( )
A.0 B.[-i]
C.[1+i] D.[1-i]
2. [i]为虚数单位,若复数[z=1+i],则[(1+z)z=]( )
A.[1+3i] B.[3+3i]
C.[3-i] D.3
3. 若复数[z=1-2i]([i]为虚数单位),则[z⋅z+z=] .
4. 已知复数[z1]满足[(z1-2)(1+i)=1-i]([i]为虚数单位),复数[z2]的虚部为2,且[z1⋅z2]是实数,求[z2].
5.已知[z=-12+32i],求[z⋅z3+3z2+3z+9]的值.
1. A
2. A
3. [6-2i]
4. [4+2i]
5. [112+32i]