人教A版(2019)必修 第二册 第七章7.2.2 复数的乘、除运算(课件+学案+练习,3份打包)

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人教A版(2019)必修 第二册 第七章7.2.2 复数的乘、除运算(课件+学案+练习,3份打包)

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7.2.2 复数的乘、除运算
第七章 复 数 7.2 复数的四则运算
课标要求
掌握复数代数形式的乘法和除法运算,理解复数乘法的交换律、结合律和乘法对加法的分配律.
我们知道,两个一次式相乘,有(ax+b)·(cx+d)=acx2+(bc+ad)x+bd,复数的加、减法也可以看作多项式相加、减,那么复数的乘、除法又该如何定义呢?
引入
课时精练
一、复数乘法的运算法则和运算律
二、复数除法的运算法则
三、复数范围内的解方程问题
课堂达标
内容索引
复数乘法的运算法则和运算律

探究1 类比多项式的乘法,我们该如何定义两复数的乘法呢?
提示 复数的乘法法则如下:
设z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R)是任意两个复数,
那么它们的积(a+bi)·(c+di)=ac+bci+adi+bdi2=(ac-bd)+(ad+bc)i.
探究2 类比实数的运算律,你认为复数满足哪些运算律?请证明你的猜想.
提示 猜想:对于任意z1,z2,z3∈C,有:
(1)交换律:z1·z2=z2·z1;
(2)结合律:(z1·z2)·z3=z1·(z2·z3);
(3)分配律:z1(z2+z3)=z1z2+z1z3.
证明:
设z1=a1+b1i,z2=a2+b2i,z3=a3+b3i(a1,b1,a2,b2,a3,b3∈R).
(1)∵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) (3)略
1.复数代数形式的乘法法则
设z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R)是任意两个复数,那么它们的积(a+bi)(c+di)=____________________.
2.复数乘法的运算律
对于任意z1,z2,z3∈C,有
知识梳理
(ac-bd)+(ad+bc)i
交换律 z1·z2=____________
结合律 (z1·z2)·z3=___________
乘法对加法的分配律 z1(z2+z3)=____________
z2·z1
z1·(z2·z3)
z1z2+z1z3
温馨提示
(2)复数的乘法类似于多项式的乘法,只要把i2换成-1,然后实部与虚部分别合并.
例1
(链接教材P78例3)计算下列各题:
(1)(1-i)(1+i)+(-1+i);
(2)(2-i)(-1+5i)(3-4i)+2i.
(1)(1-i)(1+i)+(-1+i)=1-i2-1+i=1+i.
(2)(2-i)(-1+5i)(3-4i)+2i
=(-2+10i+i-5i2)(3-4i)+2i
=(3+11i)(3-4i)+2i
=(9-12i+33i-44i2)+2i
=53+21i+2i=53+23i.
1.复数的乘法运算可以把i看作字母,类比多项式的乘法进行,注意要把i2化为-1,进行最后结果的化简.
2.对于能够使用乘法公式计算的两个复数的乘法,用乘法公式更简便.例如平方差公式、完全平方公式等.
思维升华
(1)(链接教材P78例4)计算:(1-i)2-(2-3i)(2+3i)=
A.2i-13 B.13+2i
C.13-2i D.-13-2i
训练1

(1-i)2-(2-3i)(2+3i)=1-2i+i2-(4-9i2)=-13-2i.

(2)在复平面内,复数z=(2+3i)(1-2i)(i为虚数单位)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
因为z=(2+3i)(1-2i)=2-4i+3i-6i2=8-i,所以复数z在复平面内对应的点为(8,-1),位于第四象限.
复数除法的运算法则

探究3 类比实数的除法运算是乘法运算的逆运算,你认为该如何定义复数的除法运算?
知识梳理
复数的除法法则
温馨提示
(1)复数的除法法则中分子、分母同乘分母的共轭复数c-di,化简后即得结果,这个过程实际上就是把分母实数化,这与根式除法的分母“有理化”很类似.
(2)注意最后结果要将实部与虚部分开,写成a+bi(a,b∈R)的形式.
例2

A.1+2i B.1-2i
C.2+i D.2-i

思维升华
A.-2 B.-1
C.1 D.2
训练2

A.1-2i B.1+2i
C.1 D.-1




i2 026=i506×4+2=(i4)506·i2=-1,
复数范围内的解方程问题

探究4 对于实系数一元二次方程ax2+bx+c=0(a,b,c∈R),
(1)当判别式Δ=b2-4ac>0时,方程的两个根是什么?根与方程的系数有什么关系?
(2)当判别式Δ=b2-4ac<0时,方程的根是什么?根与方程的系数有什么关系?
例3
(链接教材P79例6)已知1+i是方程x2+bx+c=0的一个根(b,c为实数).
(1)求b,c的值;
∵1+i是方程x2+bx+c=0的根,
∴(1+i)2+b(1+i)+c=0,
即(b+c)+(2+b)i=0,
∴b=-2,c=2.
(2)试判断1-i是否为方程的根.
由(1)知方程为x2-2x+2=0,
把1-i代入方程左边,得x2-2x+2=(1-i)2-2(1-i)+2=0,显然方程成立,
∴1-i也是方程的一个根.
思维升华
训练3
(1)设z1,z2是方程x2+x+1=0在复数范围内的两个解,则

由方程x2+x+1=0得Δ=1-4=-3<0,
z1+z2=-1,C错误;
z1z2=1,D正确.

(2)(多选)已知复数z满足方程(z2-4)(z2-4z+5)=0,则
A.z可能为纯虚数 B.方程各根之和为4
C.z可能为2-i D.方程各根之积为-20


由(z2-4)(z2-4z+5)=0,
得z2-4=0或z2-4z+5=0,
即z2=4或(z-2)2=-1,
解得z=±2或z=2±i,显然A错误,C正确;
各根之和为-2+2+(2+i)+(2-i)=4,B正确;
各根之积为-2×2×(2+i)(2-i)=-20,D正确.
【课堂达标】
1.若复数z=i(1-i),则|z|=

因为z=i(1-i)=i-i2=1+i,

A.1 B.-1
C.i D.-i
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限

4.若3+4i是关于x的方程x2+bx+c=0(b∈R,c∈R)的一个复数根,则c=________.
25
因为3+4i是方程x2+bx+c=0(b∈R,c∈R)的一个复数根,
所以(3+4i)2+b(3+4i)+c=0,
整理得3b+c-7+(24+4b)i=0,
所以24+4b=0且3b+c-7=0,
解得b=-6,c=25.
【课时精练】

A.5 B.-7
C.12 D.25


A.4 B.2
C.-3 D.-4
由题意可得z为实数,
所以a+3=0,所以a=-3.

A.0 B.1
C.2 D.3
即x=2,y=1,所以x+y=3.

5.复数z是x2-2x+3=0的根,则|z|=
∵复数z是x2-2x+3=0的根,
6.若复数z满足i·z=1+2i,其中i是虚数单位,则z的实部为________.
2
7.已知a,b∈R,(a+bi)2=3+4i(i是虚数单位),则a2+b2=________,ab=________.
5
2
由已知(a+bi)2=3+4i,
即a2-b2+2abi=3+4i.
则a2+b2=5,ab=2.
8.在复数范围内方程2x2+3x+4=0的根为_______________.
因为Δ=b2-4ac=32-4×2×4=9-32=-23<0,
所以方程2x2+3x+4=0的根为
9.计算:
=i6+i=-1+i.
(1)求复数z;
(2)若z2+az+b=1-i,求实数a,b的值.
(2)把z=1+i代入z2+az+b=1-i,
得(1+i)2+a(1+i)+b=1-i,
整理得a+b+(2+a)i=1-i,

11.(多选)设复数z满足z(4+3i)=2-i(其中i是虚数单位),则下列说法正确的是

由z(4+3i)=2-i可得
12.在复数范围内,把多项式x2+1分解为一次因式的积:x2+1=____________.
(x-i)(x+i)
x2+1=x2-i2=(x-i)(x+i).
13.二次方程x2+(a+bi)x+c=0(a,b,c∈R).
(1)求方程有相异两实根的条件;
设原方程的相异两个实根为α,β,
∴α+β=-a,b=0.
当b=0时,原方程化为x2+ax+c=0,
有相异两个实根的条件为a2-4c>0,b=0.
(2)求方程有一实根一虚根的条件.
设实根为m,虚根为z,
则由根与系数的关系得mz=c,
因此m=c=0,
方程化为x(x+a+bi)=0,
要使方程有虚根-a-bi,只有b≠0,
综上,方程有一实根一虚根的条件是c=0,b≠0.
(1)求复数z;
设z=a+bi(a,b∈R),
则z+2i=a+(b+2)i,
∵z+2i为实数,
∴b+2=0,解得b=-2,
∴z=4-2i.
(2)求实数x的取值范围.
∵复数(z+xi)2=[4+(x-2)i]2=16-(x-2)2+8(x-2)i=(12+4x-x2)+(8x-16)i,且复数(z+xi)2在复平面内对应的点在第一象限,
即实数x的取值范围是(2,6).7.2.2 复数的乘、除运算
课标要求 掌握复数代数形式的乘法和除法运算,理解复数乘法的交换律、结合律和乘法对加法的分配律.
【引入】 我们知道,两个一次式相乘,有(ax+b)·(cx+d)=acx2+(bc+ad)x+bd,复数的加、减法也可以看作多项式相加、减,那么复数的乘、除法又该如何定义呢?
一、复数乘法的运算法则和运算律
探究1 类比多项式的乘法,我们该如何定义两复数的乘法呢?
                                    
                                    
探究2 类比实数的运算律,你认为复数满足哪些运算律?请证明你的猜想.
                                    
                                    
【知识梳理】
1.复数代数形式的乘法法则
设z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R)是任意两个复数,那么它们的积(a+bi)(c+di)=____________.
2.复数乘法的运算律
对于任意z1,z2,z3∈C,有
交换律 z1·z2=________
结合律 (z1·z2)·z3=________
乘法对加法的分配律 z1(z2+z3)=________
温馨提示 (1)若z=a+bi(a,b∈R),则z·=|z|2.
(2)复数的乘法类似于多项式的乘法,只要把i2换成-1,然后实部与虚部分别合并.
例1 (链接教材P78例3)计算下列各题:
(1)(1-i)(1+i)+(-1+i);
(2)(2-i)(-1+5i)(3-4i)+2i.
                                    
                                    
                                    
                                    
思维升华 1.复数的乘法运算可以把i看作字母,类比多项式的乘法进行,注意要把i2化为-1,进行最后结果的化简.
2.对于能够使用乘法公式计算的两个复数的乘法,用乘法公式更简便.例如平方差公式、完全平方公式等.
训练1 (1)(链接教材P78例4)计算:(1-i)2-(2-3i)(2+3i)=(  )
A.2i-13 B.13+2i C.13-2i D.-13-2i
(2)在复平面内,复数z=(2+3i)(1-2i)(i为虚数单位)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
二、复数除法的运算法则
探究3 类比实数的除法运算是乘法运算的逆运算,你认为该如何定义复数的除法运算?
                                    
                                    
【知识梳理】
复数的除法法则
(a+bi)÷(c+di)==__________________(a,b,c,d∈R,且c+d+i≠0).
温馨提示 (1)复数的除法法则中分子、分母同乘分母的共轭复数c-di,化简后即得结果,这个过程实际上就是把分母实数化,这与根式除法的分母“有理化”很类似.
(2)注意最后结果要将实部与虚部分开,写成a+bi(a,b∈R)的形式.
例2 (1)(链接教材P79例5)=(  )
A.1+2i B.1-2i C.2+i D.2-i
(2)若z=-1+i,则=(  )
A.-1+i B.-1-i
C.-+i D.--i
思维升华 1.进行复数的运算时,除了应用四则运算法则之外,对于一些简单算式要知道其结果,这样可简化运算过程.例如,=-i,(1+i)2=2i,(1-i)2=-2i,=i,=-i,a+bi=i(b-ai),=i等.
2.运算方法要灵活,有时要巧妙运用相应实数系中的乘法公式.
训练2 (1)若i(1-z)=1,则z+=(  )
A.-2 B.-1 C.1 D.2
(2)若复数z=+i3+i4,则z=(  )
A.1-2i B.1+2i C.1 D.-1
(3)(多选)若复数z满足(1-i)z=i2 026,为z的共轭复数,则(  )
A.|z|=
B.z·=
C.z在复平面内对应的点位于第二象限
D.是纯虚数
三、复数范围内的解方程问题
探究4 对于实系数一元二次方程ax2+bx+c=0(a,b,c∈R),
(1)当判别式Δ=b2-4ac>0时,方程的两个根是什么?根与方程的系数有什么关系?
(2)当判别式Δ=b2-4ac<0时,方程的根是什么?根与方程的系数有什么关系?
                                    
                                    
                                    
例3 (链接教材P79例6)已知1+i是方程x2+bx+c=0的一个根(b,c为实数).
(1)求b,c的值;
(2)试判断1-i是否为方程的根.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
思维升华 1.在复数范围内,任何实系数一元二次方程都是有根的,当实系数一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0)的判别式Δ<0时,其求根公式为x=.
2.利用复数相等的定义求解.设方程的根为x=m+ni(m,n∈R),将此根代入方程ax2+bx+c=0(a≠0),化简后利用复数相等的定义求解.
训练3 (1)设z1,z2是方程x2+x+1=0在复数范围内的两个解,则(  )
A.|z1-z2|= B.|z1|=
C.z1+z2=1 D.z1z2=1
(2)(多选)已知复数z满足方程(z2-4)(z2-4z+5)=0,则(  )
A.z可能为纯虚数 B.方程各根之和为4
C.z可能为2-i D.方程各根之积为-20
                                    
                                    
【课堂达标】
1.若复数z=i(1-i),则|z|=(  )
A.1 B. C.2 D.
2.复数=(  )
A.1 B.-1 C.i D.-i
3.已知复数z=(i是虚数单位),则在复平面内所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
4.若3+4i是关于x的方程x2+bx+c=0(b∈R,c∈R)的一个复数根,则c=________.
7.2.2 复数的乘、除运算
探究1 提示 复数的乘法法则如下:
设z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R)是任意两个复数,
那么它们的积(a+bi)·(c+di)=ac+bci+adi+bdi2=(ac-bd)+(ad+bc)i.
探究2 提示 猜想:对于任意z1,z2,z3∈C,有:
(1)交换律:z1·z2=z2·z1;
(2)结合律:(z1·z2)·z3=z1·(z2·z3);
(3)分配律:z1(z2+z3)=z1z2+z1z3.
证明:
设z1=a1+b1i,z2=a2+b2i,z3=a3+b3i(a1,b1,a2,b2,a3,b3∈R).
(1)∵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) (3)略
知识梳理
1.(ac-bd)+(ad+bc)i
2.z2·z1 z1·(z2·z3) z1z2+z1z3
例1 解 (1)(1-i)(1+i)+(-1+i)=1-i2-1+i=1+i.
(2)(2-i)(-1+5i)(3-4i)+2i
=(-2+10i+i-5i2)(3-4i)+2i
=(3+11i)(3-4i)+2i
=(9-12i+33i-44i2)+2i
=53+21i+2i=53+23i.
训练1 (1)D [(1-i)2-(2-3i)(2+3i)=1-2i+i2-(4-9i2)=-13-2i.]
(2)D [因为z=(2+3i)(1-2i)=2-4i+3i-6i2=8-i,所以复数z在复平面内对应的点为(8,-1),位于第四象限.]
探究3 提示 通常先把(a+bi)÷(c+di)写成的形式,再把分子和分母都乘以(c-di),化简后得结果,
即=

=+i(c+di≠0).
知识梳理
+i
例2 (1)D [===2-i.]
(2)C [因为z=-1+i,
所以z=(-1)2+()2=4,
所以===-+i.]
训练2 (1)D [由i(1-z)=1,得z=1-=1+i,所以z+=1+i+1-i=2.]
(2)A [z=+i3+i4=-i+1=-i+1=1-2i.]
(3)ABD [i2 026=i506×4+2=(i4)506·i2=-1,
则z===--i,
则|z|==,A正确;
=,z·=-=,B正确;
z在复平面内对应的点为,位于第三象限,C错误;
===-i,D正确.]
探究4 (1)提示 x1=,
x2=,
x1+x2=-,x1·x2=.
(2)提示 x1=,
x2=,
x1+x2=-,x1x2=.
例3 解 (1)∵1+i是方程x2+bx+c=0的根,
∴(1+i)2+b(1+i)+c=0,
即(b+c)+(2+b)i=0,
∴得
∴b=-2,c=2.
(2)由(1)知方程为x2-2x+2=0,
把1-i代入方程左边,得x2-2x+2=(1-i)2-2(1-i)+2=0,显然方程成立,
∴1-i也是方程的一个根.
训练3 (1)D [由方程x2+x+1=0得Δ=1-4=-3<0,
由求根公式得x==,
不妨设z1=-+i,z2=--i.
|z1-z2|=|i|=,A错误;
|z1|===1,B错误;
z1+z2=-1,C错误;
z1z2=1,D正确.]
(2)BCD [由(z2-4)(z2-4z+5)=0,
得z2-4=0或z2-4z+5=0,
即z2=4或(z-2)2=-1,
解得z=±2或z=2±i,显然A错误,C正确;
各根之和为-2+2+(2+i)+(2-i)=4,B正确;
各根之积为-2×2×(2+i)(2-i)=-20,D正确.]
课堂达标
1.B [因为z=i(1-i)=i-i2=1+i,
所以|z|=.]
2.D [===-i.]
3.A [z====2-i,
则=2+i,在复平面内所对应的点为(2,1),
在第一象限.]
4.25 [因为3+4i是方程x2+bx+c=0(b∈R,c∈R)的一个复数根,
所以(3+4i)2+b(3+4i)+c=0,
整理得3b+c-7+(24+4b)i=0,
所以24+4b=0且3b+c-7=0,
解得b=-6,c=25.]复数的乘、除运算
(分值:100分)
单选题每小题5分,共25分;多选题每小题6分,共6分.
一、基础巩固
1.已知复数z在复平面内对应的点为(3,4),复数z的共轭复数为,那么z·=(  )
5 -7 12 25
2.若z=1+i,则|iz+3|=(  )
4 4 2 2
3.若复数z=-i(a∈R)在复平面内对应的点位于实轴上,则a=(  )
4 2 -3 -4
4.已知x,y∈R,i是虚数单位.若x+yi与互为共轭复数,则x+y=(  )
0 1 2 3
5.复数z是x2-2x+3=0的根,则|z|=(  )
1 2
6.若复数z满足i·z=1+2i,其中i是虚数单位,则z的实部为________.
7.已知a,b∈R,(a+bi)2=3+4i(i是虚数单位),则a2+b2=________,ab=________.
8.在复数范围内方程2x2+3x+4=0的根为______.
9.(10分)计算:(1);
(2); 
(3)+.
10.(10分)已知复数z=.
(1)求复数z;
(2)若z2+az+b=1-i,求实数a,b的值.
二、综合运用
11.(多选)设复数z满足z(4+3i)=2-i(其中i是虚数单位),则下列说法正确的是(  )
z的虚部为-i
z在复平面内对应的点位于第四象限
z+=
|z|=
12.在复数范围内,把多项式x2+1分解为一次因式的积:x2+1=____________.
13.(13分)二次方程x2+(a+bi)x+c=0(a,b,c∈R).
(1)求方程有相异两实根的条件;
(2)求方程有一实根一虚根的条件.
三、创新拓展
14.(16分)已知复数z满足z+2i,均为实数,复数(z+xi)2(x∈R)在复平面内对应的点在第一象限,其中i为虚数单位.
(1)求复数z;
(2)求实数x的取值范围.
复数的乘、除运算
1.D [由题意得z=3+4i,则z·=|z|2=()2=25.]
2.D [iz+3=i(1+i)+3(1-i)=2-2i,
所以|iz+3|==2.]
3.C [因为z=-i=-i=-i,
由题意可得z为实数,
所以a+3=0,所以a=-3.]
4.D [因为===2-i,
所以的共轭复数为2+i,
即x=2,y=1,所以x+y=3.]
5.C [∵复数z是x2-2x+3=0的根,
∴z=1±i,∴|z|=.]
6.2 [复数z==(1+2i)(-i)=2-i,实部是2.]
7.5 2 [由已知(a+bi)2=3+4i,
即a2-b2+2abi=3+4i.
从而有
解得或
则a2+b2=5,ab=2.]
8. [因为Δ=b2-4ac=32-4×2×4=9-32=-23<0,
所以方程2x2+3x+4=0的根为
x==.]
9.解 (1)==-1-3i.
(2)=
===+i.
(3)+
=+
=i6+i=-1+i.
10.解 (1)z====1+i.
(2)把z=1+i代入z2+az+b=1-i,
得(1+i)2+a(1+i)+b=1-i,
整理得a+b+(2+a)i=1-i,
所以解得
11.BC [由z(4+3i)=2-i可得
z====-i.
对A,z的虚部为-,故A错误;
对B,z在复平面内对应的点位于第四象限,故B正确;
对C,z+=-i++i=,故C正确;
对D,|z|==,故D错误.]
12.(x-i)(x+i) [x2+1=x2-i2=(x-i)(x+i).]
13.解 (1)设原方程的相异两个实根为α,β,
∵由根与系数的关系得
∴α+β=-a,b=0.
当b=0时,原方程化为x2+ax+c=0,
有相异两个实根的条件为a2-4c>0,b=0.
(2)设实根为m,虚根为z,
则由根与系数的关系得mz=c,
因此m=c=0,
方程化为x(x+a+bi)=0,
要使方程有虚根-a-bi,只有b≠0,
综上,方程有一实根一虚根的条件是c=0,b≠0.
14.解 (1)设z=a+bi(a,b∈R),
则z+2i=a+(b+2)i,
∵z+2i为实数,
∴b+2=0,解得b=-2,
∴===+i,
∵为实数,∴=0,解得a=4.
∴z=4-2i.
(2)∵复数(z+xi)2=[4+(x-2)i]2=16-(x-2)2+8(x-2)i=(12+4x-x2)+(8x-16)i,且复数(z+xi)2在复平面内对应的点在第一象限,
∴解得2即实数x的取值范围是(2,6).]

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