资源简介 7.2.2 复数的乘、除运算[学习目标] 1.掌握复数的乘法和除法运算.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.掌握在复数范围内解方程的方法.[讨论交流] 预习教材P77-P79的内容,思考以下问题:问题1.复数的乘法和除法运算法则各是什么?问题2.复数乘法的运算律有哪些?问题3.如何在复数范围内求方程的解?[自我感知] 经过认真预习,结合你对本节课的理解和认识,请画出本节课的知识逻辑体系.探究1 复数乘法的运算法则和运算律探究问题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.[新知生成]1.复数的乘法法则设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)=ac+bci+adi+bdi2=(ac-bd)+(ad+bc)i.2.复数乘法的运算律对任意复数z1,z2,z3∈C,有以下运算律:交换律 z1z2=z2z1结合律 (z1z2)z3=z1(z2z3)乘法对加法的分配律 z1(z2+z3)=z1z2+z1z3【教用·微提醒】 一般地,对任意自然数n,有i4n=1,i4n+1=i,i4n+2=-1,i4n+3=-i.【链接·教材例题】例3 计算(1-2i)(3+4i)(-2+i).[解] (1-2i)(3+4i)(-2+i)=(11-2i)(-2+i)=-20+15i.例4 计算:(1)(2+3i)(2-3i);(2)(1+i)2.分析:本例可以用复数的乘法法则计算,也可以用乘法公式计算.[解] (1)(2+3i)(2-3i)=22-(3i)2=4-(-9)=13;(2)(1+i)2=1+2i+i2=1+2i-1=2i.[典例讲评] 1.(源自湘教版教材)计算:(1)(1+2i)(4-3i);(2)(1+i)2;(3)(1-i)2;(4)(1+i)1 000.[解] (1)(1+2i)(4-3i)=1×4+1×(-3i)+2i×4+2i×(-3i)=4-3i+8i-6i2=4-3i+8i-6×(-1)=10+5i.(2)(1+i)2=12+2×1×i+i2=1+2i-1=2i.(3)(1-i)2=12-2×1×i+i2=1-2i-1=-2i.(4)(1+i)1 000=[(1+i)2]500=(2i)500=2500×i500=2500×1=2500.1.两个复数代数形式乘法的一般方法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.2.常用公式(1)(a+bi)2=a2+2abi-b2(a,b∈R).(2)(a+bi)(a-bi)=a2+b2(a,b∈R).(3)(1±i)2=±2i.[学以致用] 1.(1)(2023·新高考Ⅱ卷)在复平面内,(1+3i)(3-i)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(2)i是虚数单位,若(1+mi)(2-i)为纯虚数,则实数m的值为( )A.2 B.4C.-2 D.-4(1)A (2)C [(1)因为(1+3i)(3-i)=3-i+9i-3i2=6+8i,所以该复数在复平面内对应的点为(6,8),位于第一象限,故选A.(2)依题意(1+mi)(2-i)=2+2mi-i+m=2+m+i为纯虚数,所以解得m=-2.故选C.]探究2 复数除法的运算法则探究问题2 设复数z=a+bi(a,b∈R),则z·结果是多少?能否借助该结论计算(a,b∈R) [提示] z·=a2+b2,==.探究问题3 类比实数的除法是乘法的逆运算,你认为该如何定义复数的除法运算?[提示] 设复数a+bi(a,b∈R)除以c+di(c,d∈R),其商为x+yi(x,y∈R),即(a+bi)÷(c+di)=x+yi.∵(x+yi)(c+di)=(cx-dy)+(dx+cy)i,∴(cx-dy)+(dx+cy)i=a+bi.由复数相等,可知解这个方程组,得于是有(a+bi)÷(c+di)=+i.[新知生成]复数除法的法则:(a+bi)÷(c+di)=+i(a,b,c,d∈R,且c+di≠0).【链接·教材例题】例5 计算(1+2i)÷(3-4i).[解] (1+2i)÷(3-4i)=====-+i.[典例讲评] 2.(源自北师大版教材)计算:(1);(2);(3).[解] (1)==;(2)===-+i;(3)===i6=-1. 1.根据复数的除法法则,通过分子、分母都乘分母的共轭复数,使“分母实数化”,这个过程与“分母有理化”类似.2.设z1,z2都是复数,则|z1·z2|=|z1|·|z2|,=(z2≠0).[学以致用] 2.(1)设复数z满足=i2 025,则|z|等于( )A.1 B.C. D.2(2)若复数z满足z(2-i)=11+7i(i为虚数单位),则z为( )A.3+5i B.3-5iC.-3+5i D.-3-5i(1)A (2)A [(1)因为i4=1,所以i2 025=i,所以=i,得1+z=i(1-z),即z====i,所以|z|=1.(2)∵z(2-i)=11+7i,∴z====3+5i.]【教用·备选题】 (源自湘教版教材)已知复数z1=1+2i,z2=4-3i,求及.[解] ====+i.====-+i,或=z1·=(1+2i)=+i+i-=-+i.探究3 在复数范围内解方程【链接·教材例题】例6 在复数范围内解下列方程:(1)x2+2=0;(2)ax2+bx+c=0,其中a,b,c∈R,且a≠0,Δ=b2-4ac<0.分析:利用复数的乘法容易得到(1) 中方程的根.对于(2), 当Δ=b2-4ac<0时,一元二次方程ax2+bx+c=0无实数根.利用求解一元二次方程的“根本大法”——配方法,类似于(1),就能在复数范围内求得(2)中方程的根.[解] (1)因为(i)2=(-i)2=-2,所以方程x2+2=0的根为x=±i.(2)将方程ax2+bx+c=0的二次项系数化为1,得x2+x+=0.配方,得=,即=-.由Δ<0,知=>0.类似(1),可得x+=±i.所以原方程的根为x=-±i.[典例讲评] 3.在复数范围内解下列方程:(1)x2+5=0;(2) x2+6x+10=0.[解] (1)因为x2+5=0,所以x2=-5,又因为(i)2=(-i)2=-5,所以x=±i,所以方程x2+5=0的根为±i.(2)法一:因为x2+6x+10=x2+6x+9+1=(x+3)2+1=0,所以(x+3)2=-1,又因为i2=-1,所以(x+3)2=i2,所以x+3=±i,即x=-3±i.法二:因为Δ=62-4×10×1=-4<0,所以方程的根为x==-3±i. 在复数范围内,实系数一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0)的求解方法(1)求根公式法①当Δ≥0时,x=;②当Δ<0时,x=(此时,两根互为共轭复数).(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.[学以致用] 3.已知1+i是方程x2+bx+c=0(b,c为实数)的一个根.(1)求b,c的值;(2)试判断1-i是不是方程的根.[解] (1)∵1+i是方程x2+bx+c=0的根,且b,c为实数,∴(1+i)2+b(1+i)+c=0,即b+c+(b+2)i=0,∴解得(2)由(1)知方程为x2-2x+2=0,把1-i代入方程左边得(1-i)2-2(1-i)+2=0=右边,即方程成立.∴1-i是方程的根.【教用·备选题】 (源自苏教版教材)在复数集C内解下列方程:(1)z2+4=0;(2)z2-10z+40=0.[解] (1)设z=x+yi(x,y∈R),则(x+yi)2+4=0,即(x2-y2+4)+2xyi=0,所以解得或因此z=2i或z=-2i.(2)配方,得(z-5)2=-15.所以z-5=i或z-5=-i.所以z=5+i或z=5-i.1.-i=( )A.-5-3i B.-5+3iC.5-3i D.5+3iA [-i=5i2-3i=-5-3i.故选A.]2.复数的共轭复数是( )A.2+i B.-2+iC.-2-i D.2-iB [∵===-2-i,而-2-i的共轭复数是-2+i.故选B.]3.复数z满足z2+1=0,则z3=( )A.1 B.±1C.i D.±iD [因为z2+1=0,所以z2=-1,则z=±i.当z=i时,z3=i3=-i.当z=-i时,z3=(-i)3=i.所以z3=±i.]4.若一元二次方程x2-2x+5=0,则该方程在复数范围内的解为 .1±2i [Δ=(-2)2-4×1×5=-16<0,所以方程的根为x==1±2i.即方程的两根分别为1+2i和1-2i.]1.知识链:(1)复数的乘法运算及运算律.(2)复数的除法运算.(3)在复数范围内解方程.2.方法链:分母实数化、配方法、求根公式法.3.警示牌:分母实数化时注意不要因忽视i2=-1造成运算错误.回顾本节知识,自主完成以下问题:1.三个实数|z|,|具有怎样的关系?[提示] 设z=a+bi(a,b∈R),则=a-bi,所以|z|=,||==,z·=(a+bi)(a-bi)=a2-(bi)2=a2+b2,所以|z|2=|.2.复数除法的实质是怎样的?[提示] 复数除法的实质是分母实数化的过程,两个复数相除,就是先把它们的商写成分数的形式,然后把分子与分母都乘以分母的共轭复数,再把结果化简即可.3. 实系数一元二次方程的虚根有何特点?[提示] 实系数一元二次方程的虚根是成对出现的,即若复数a+bi(a,b∈R,b≠0)是实系数一元二次方程的根,则其共轭复数a-bi是该方程的另一根.利用复数产生分形图以前我们学过的函数,定义域都是实数集的子集.但函数概念还可以推广:定义域是复数集的子集的函数称为复变函数.类似地,我们还可以得到多项式复变函数的概念.例如,f(z)=z2就是一个多项式复变函数,此时f(i)=i2=-1,f(1+i)=(1+i)2=2i.给定多项式复变函数f(z)之后,对任意一个复数z0,通过计算公式zn+1=f(zn),n∈N可以得到一列值z0,z1,z2,…,zn,….如果存在一个正数M,使得|zn|<M对任意n∈N都成立,则称z0为f(z)的收敛点;否则,称z0为f(z)的发散点.f(z)的所有收敛点组成的集合称为f(z)的充满茹利亚集.例如,当f(z)=z2时,如果z0=i,则得到的一列值是i,-1,1,1,…,1,…;如果z0=1+i,则算出的一列值是1+i,2i,-4,…,,….显然,对于f(z)=z2来说,i为收敛点,1+i为发散点.事实上,利用|z2|=|z|2可以证明,f(z)=z2的充满茹利亚集是一个单位圆盘(即由满足|z|≤1的所有z组成的集合).让人惊讶的是,当f(z)=z2+c时,对于某些复数c来说,f(z)的充满茹利亚集是非常复杂的.如果利用计算机对不同形态的收敛点和发散点进行不同的着色,而且,按照一定的规则对c进行分类,并进行着色,可以得到如图所示的芒德布罗分形图.课时分层作业(十九) 复数的乘、除运算一、选择题1.已知z=,则z在复平面上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D [因为z===5-3i,所以它在复平面上对应的点为,该点位于第四象限.故选D.]2.设复数z=i2 024-2i,则z的虚部是( )A.3 B.2C.-3 D.-2D [因为z=i506×4-2i=1-2i,所以z的虚部为-2.故选D.]3.(2023·全国甲卷)设a∈R,(a+i)(1-ai)=2,则a=( )A.-1 B.0C.1 D.2C [因为(a+i)(1-ai)=2,所以2a+(1-a2)i=2,即解得a=1.故选C.]4.已知复数z·(1-2i)在复平面内对应的点的坐标为(3,1),则z=( )A.+i B.+iC.-i D.-iA [由已知复数z·(1-2i)在复平面内对应的点的坐标为(3,1),则z·(1-2i)=3+i,所以z====+i.故选A.]5.(多选)下列各式的运算结果为纯虚数的是( )A.i3(1+i)2 B.i2(1-i)2C.BC [计算得AD为实数,BC为纯虚数.]二、填空题6.在复数范围内方程2x2+3x+4=0的解为 . [因为Δ=b2-4ac=32-4×2×4=9-32=-23<0,所以方程2x2+3x+4=0的根为x==.]7.设z=+3-4i,i是虚数单位,则= .3 [由z=+3-4i=+3-4i=3-3i,所以==3.]8.若2+i(i是虚数单位)是关于x的实系数方程x2+mx+n=0的一个根,则m+n= .1 [因为2+i是关于x的实系数方程x2+mx+n=0的一个根,所以(2+i)2+m(2+i)+n=0,所以2m+n+3+(4+m)i=0,由复数相等可得所以m+n=1.]三、解答题9.已知复数z1=1-i,z2=4+6i,i为虚数单位.(1)求;(2)若复数z=1+bi(b∈R)满足z+z1为实数,求|z|.[解] (1)====-1+5i.(2)因为z=1+bi(b∈R),所以z+z1=2+(b-1)i,因为z+z1为实数,所以b-1=0,所以b=1,所以z=1+i,所以|z|=.10.已知a∈R,b∈R,且=1+2i,则=( )A. B.2C. D.10A [因为=1+2i,即a+3i=,即a+3i=1+bi+2i+2bi2=+i,因为a∈R,b∈R,所以解得所以===.故选A.]11.在复平面内,复数z1,z2对应的向量分别是==,则复数对应的点位于( )A.第一象限 B.第二象限C.第三象限 D.第四象限A [由已知可得,z1=-2+3i,z2=3-2i,则====+i,所以复数对应的点为,该点位于第一象限.故选A.]12.在复数范围内方程x2-2x+5=0的两根为α,β,则|α|+|β|=( )A.2 B.2C. D.5B [因为方程x2-2x+5=0,所以Δ=(-2)2-4×5=-16<0,所以x==1±2i,若令α=1+2i,则β=1-2i,则|α|+|β|=|1+2i|+|1-2i|==2.]13.某同学在解题中发现,以下三个式子的值都等于同一个常数(i是虚数单位).①;②;③.从三个式子中选择一个,求出这个常数为 ;根据三个式子的结构特征及计算结果,将该同学的发现推广为一个复数恒等式 .i =i [由复数的运算法则,可得===i;根据三个式子的结构特征及上式的计算结果,可以得到:=i,证明如下:由====i.]14.已知z是复数,z-i为实数,为纯虚数(i为虚数单位).(1)求复数z;(2)复数z1=在复平面上对应的点在第二象限,求实数m的取值范围.[解] (1)设复数z=a+bi,因为z-i=a+i是实数,所以b=1,则z=a+i,所以==,因为为纯虚数,所以2-2a=0且a+4≠0,解得a=1,所以z=1+i.(2)由(1)知,z1===+i,所以z1在复平面上对应的点为,又已知z1在复平面上对应的点在第二象限,所以解得-1即实数m的取值范围为.15.设z是虚数,ω=z+是实数,且-1<ω<2.(1)求|z|的值及z的实部的取值范围;(2)设u=,证明:u为纯虚数.[解] (1)因为z是虚数,所以可设z=x+yi,x,y∈R,且y≠0,所以ω=z+=x+yi+=x+yi+=x++i.因为ω是实数且y≠0,所以y-=0,所以x2+y2=1,即|z|=1.此时ω=2x.因为-1<ω<2,所以-1<2x<2,从而有-<x<1,即z的实部的取值范围是.(2)[证明] 设z=x+yi,x,y∈R,且y≠0,由(1)知,x2+y2=1,所以u=====-i.因为x∈,y≠0,所以≠0,所以u为纯虚数.21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共50张PPT)7.2.2 复数的乘、除运算第七章 复数7.2 复数的四则运算整体感知[学习目标] 1.掌握复数的乘法和除法运算.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.掌握在复数范围内解方程的方法.[讨论交流] 预习教材P77-P79的内容,思考以下问题:问题1.复数的乘法和除法运算法则各是什么?问题2.复数乘法的运算律有哪些?问题3.如何在复数范围内求方程的解?[自我感知] 经过认真预习,结合你对本节课的理解和认识,请画出本节课的知识逻辑体系.探究建构探究1 复数乘法的运算法则和运算律探究问题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.[新知生成]1.复数的乘法法则设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)=ac+bci+adi+bdi2=_____________________.(ac-bd)+(ad+bc)i2.复数乘法的运算律对任意复数z1,z2,z3∈C,有以下运算律:交换律 z1z2=______结合律 (z1z2)z3=__________乘法对加法的分配律 z1(z2+z3)=____________z2z1z1(z2z3)z1z2+z1z3【教用·微提醒】 一般地,对任意自然数n,有i4n=1,i4n+1=i,i4n+2=-1,i4n+3=-i.【链接·教材例题】例3 计算(1-2i)(3+4i)(-2+i).[解] (1-2i)(3+4i)(-2+i)=(11-2i)(-2+i)=-20+15i.例4 计算:(1)(2+3i)(2-3i);(2)(1+i)2.分析:本例可以用复数的乘法法则计算,也可以用乘法公式计算.[解] (1)(2+3i)(2-3i)=22-(3i)2=4-(-9)=13;(2)(1+i)2=1+2i+i2=1+2i-1=2i.[典例讲评] 1.(源自湘教版教材)计算:(1)(1+2i)(4-3i);(2)(1+i)2;(3)(1-i)2;(4)(1+i)1 000.[解] (1)(1+2i)(4-3i)=1×4+1×(-3i)+2i×4+2i×(-3i)=4-3i+8i-6i2=4-3i+8i-6×(-1)=10+5i.(2)(1+i)2=12+2×1×i+i2=1+2i-1=2i.(3)(1-i)2=12-2×1×i+i2=1-2i-1=-2i.(4)(1+i)1 000=[(1+i)2]500=(2i)500=2500×i500=2500×1=2500.反思领悟1.两个复数代数形式乘法的一般方法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.2.常用公式(1)(a+bi)2=a2+2abi-b2(a,b∈R).(2)(a+bi)(a-bi)=a2+b2(a,b∈R).(3)(1±i)2=±2i.[学以致用] 1.(1)(2023·新高考Ⅱ卷)在复平面内,(1+3i)(3-i)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(2)i是虚数单位,若(1+mi)(2-i)为纯虚数,则实数m的值为( )A.2 B.4C.-2 D.-4√√探究问题3 类比实数的除法是乘法的逆运算,你认为该如何定义复数的除法运算?[提示] 设复数a+bi(a,b∈R)除以c+di(c,d∈R),其商为x+yi(x,y∈R),即(a+bi)÷(c+di)=x+yi.∵(x+yi)(c+di)=(cx-dy)+(dx+cy)i,∴(cx-dy)+(dx+cy)i=a+bi.【链接·教材例题】例5 计算(1+2i)÷(3-4i).√√探究3 在复数范围内解方程【链接·教材例题】例6 在复数范围内解下列方程:(1)x2+2=0;(2)ax2+bx+c=0,其中a,b,c∈R,且a≠0,Δ=b2-4ac<0.分析:利用复数的乘法容易得到(1) 中方程的根.对于(2), 当Δ=b2-4ac<0时,一元二次方程ax2+bx+c=0无实数根.利用求解一元二次方程的“根本大法”——配方法,类似于(1),就能在复数范围内求得(2)中方程的根.[典例讲评] 3.在复数范围内解下列方程:(1)x2+5=0;(2) x2+6x+10=0.[学以致用] 3.已知1+i是方程x2+bx+c=0(b,c为实数)的一个根.(1)求b,c的值;(2)试判断1-i是不是方程的根.(2)由(1)知方程为x2-2x+2=0,把1-i代入方程左边得(1-i)2-2(1-i)+2=0=右边,即方程成立.∴1-i是方程的根.【教用·备选题】 (源自苏教版教材)在复数集C内解下列方程:(1)z2+4=0;(2)z2-10z+40=0.243题号1应用迁移√23题号14√23题号413.复数z满足z2+1=0,则z3=( )A.1 B.±1C.i D.±i√D [因为z2+1=0,所以z2=-1,则z=±i.当z=i时,z3=i3=-i.当z=-i时,z3=(-i)3=i.所以z3=±i.]243题号14.若一元二次方程x2-2x+5=0,则该方程在复数范围内的解为__________.1±2i1.知识链:(1)复数的乘法运算及运算律.(2)复数的除法运算.(3)在复数范围内解方程.2.方法链:分母实数化、配方法、求根公式法.3.警示牌:分母实数化时注意不要因忽视i2=-1造成运算错误.2.复数除法的实质是怎样的?[提示] 复数除法的实质是分母实数化的过程,两个复数相除,就是先把它们的商写成分数的形式,然后把分子与分母都乘以分母的共轭复数,再把结果化简即可.3.实系数一元二次方程的虚根有何特点?[提示] 实系数一元二次方程的虚根是成对出现的,即若复数a+bi(a,b∈R,b≠0)是实系数一元二次方程的根,则其共轭复数a-bi是该方程的另一根.利用复数产生分形图以前我们学过的函数,定义域都是实数集的子集.但函数概念还可以推广:定义域是复数集的子集的函数称为复变函数.类似地,我们还可以得到多项式复变函数的概念.例如,f (z)=z2就是一个多项式复变函数,此时阅读材料f (i)=i2=-1,f (1+i)=(1+i)2=2i.给定多项式复变函数f (z)之后,对任意一个复数z0,通过计算公式zn+1=f (zn),n∈N可以得到一列值z0,z1,z2,…,zn,….如果存在一个正数M,使得|zn|<M对任意n∈N都成立,则称z0为f (z)的收敛点;否则,称z0为f (z)的发散点.f (z)的所有收敛点组成的集合称为f (z)的充满茹利亚集.让人惊讶的是,当f (z)=z2+c时,对于某些复数c来说,f (z)的充满茹利亚集是非常复杂的.如果利用计算机对不同形态的收敛点和发散点进行不同的着色,而且,按照一定的规则对c进行分类,并进行着色,可以得到如图所示的芒德布罗分形图. 展开更多...... 收起↑ 资源列表 人教版高中数学必修第二册第七章7.2.2复数的乘、除运算学案.docx 人教版高中数学必修第二册第七章7.2.2复数的乘、除运算课件.ppt