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文檔簡介
1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上3.1.2復數(shù)的幾何意義學習目標1.理解用復平面內(nèi)的點或以原點為起點的向量表示復數(shù),及它們之間的一一對應關系.2.掌握實軸、虛軸、模等概念.3.掌握用向量的模表示復數(shù)的模的方法.知識點一復平面的概念和復數(shù)的幾何意義1.復平面的概念根據(jù)復數(shù)相等的定義,任何一個復數(shù)zabi,都可以由一個有序實數(shù)對(a,b)唯一確定.因為有序實數(shù)對(a,b)與平面直角坐標系中的點一一對應,所以復數(shù)與平面直角坐標系中的點之間可以建立一一對應.如圖所示,點Z的橫坐標是a,縱坐標是b,復數(shù)zabi可用點Z(a,b)表示.這個建立了直角坐標系來表示復數(shù)的平面叫做復平面,x軸叫做實軸,y軸叫做虛軸.
2、顯然,實軸上的點都表示實數(shù);除了原點外,虛軸上的點都表示純虛數(shù).2.復數(shù)的幾何意義按照這種表示方法,每一個復數(shù),有復平面內(nèi)唯一的一個點和它對應;反過來,復平面內(nèi)的每一個點,有唯一的一個復數(shù)和它對應.因此,復數(shù)集C和復平面內(nèi)所有的點所成的集合是一一對應的,即復數(shù)zabi復平面內(nèi)的點Z(a,b),這是復數(shù)的一種幾何意義.3.復數(shù)集與復平面中的向量的一一對應關系在平面直角坐標系中,每一個平面向量都可以用一個有序實數(shù)對來表示,而有序實數(shù)對與復數(shù)是一一對應的.這樣,我們還可以用平面向量來表示復數(shù).如圖所示,設復平面內(nèi)的點Z表示復數(shù)zabi,連接OZ,顯然向量由點Z唯一確定;反過來,點Z(相對于原點來說)
3、也可以由向量唯一確定.因此,復數(shù)集C與復平面內(nèi)的向量所成的集合也是一一對應的(實數(shù)0與零向量對應),即復數(shù)zabi平面向量,這是復數(shù)的另一種幾何意義.思考(1)虛軸上的點都對應著唯一的純虛數(shù)嗎?(2)象限內(nèi)的點與復數(shù)有何對應關系?答案(1)不是.(2)第一象限的復數(shù)特點:實部為正,且虛部為正;第二象限的復數(shù)特點:實部為負,且虛部為正;第三象限的復數(shù)特點:實部為負,且虛部為負;第四象限的復數(shù)特點:實部為正,且虛部為負.知識點二復數(shù)的模1.如圖所示,向量的模r叫做復數(shù)zabi(a,bR)的模,記作|z|或|abi|.如果b0,那么zabi是一個實數(shù)a,它的模等于|a|(就是a的絕對值).由模的定義
4、可知:|z|abi|r(r0,rR).2.復數(shù)的模的性質,設z1,z2是任意兩個復數(shù),則(1)|z1·z2|z1|·|z2|,(|z2|0)(復數(shù)的乘、除法將在下節(jié)學習到).(2)|z|z1|n(nN*).(3)|z1z2|z1|z2|,等號成立的條件是:當|z1z2|z1|z2|時,即z1,z2所對應的向量同向共線;當|z1|z2|z1z2|時,即z1,z2所對應的向量反向共線.(4)|z1|z2|z1z2|z1|z2|,等號成立的條件是:當|z1z2|z1|z2|時,即z1,z2所對應的向量反向共線;當|z1|z2|z1z2|時,即z1,z2所對應的向量同向共線.思考復
5、數(shù)的模的幾何意義是什么?答案復數(shù)z在復平面內(nèi)對應的點為Z,復數(shù)z0在復平面內(nèi)對應的點為Z0,r表示一個大于0的常數(shù),則:滿足條件|z|r的點Z的軌跡為以原點為圓心,r為半徑的圓,|z|r表示圓的內(nèi)部,|z|r表示圓的外部;滿足條件|zz0|r的點Z的軌跡為以Z0為圓心,r為半徑的圓,|zz0|r表示圓的內(nèi)部,|zz0|r表示圓的外部.題型一復數(shù)與復平面內(nèi)的點例1在復平面內(nèi),若復數(shù)z(m22m8)(m23m10)i對應的點:(1)在虛軸上;(2)在第二象限;(3)在第二、四象限;(4)在直線yx上,分別求實數(shù)m的取值范圍.解復數(shù)z(m22m8)(m23m10)i的實部為m22m8,虛部為m23m
6、10.(1)由題意得m22m80.解得m2或m4.(2)由題意,2<m<4.(3)由題意,(m22m8)(m23m10)<0,2<m<4或5<m<2.(4)由已知得m22m8m23m10,故m.反思與感悟復數(shù)實部、虛部分別對應了復平面內(nèi)相應點的橫坐標和縱坐標,在復平面內(nèi)復數(shù)所表示的點所處的位置,決定了復數(shù)實部、虛部的取值特征.跟蹤訓練1實數(shù)m取什么值時,復數(shù)z(m25m6)(m22m15)i.(1)對應的點在x軸上方;(2)對應的點在直線xy40上.解(1)由m22m15>0,得m<3或m>5,所以當m<3或m>5時,復數(shù)
7、z對應的點在x軸上方.(2)由(m25m6)(m22m15)40,得m1或m,所以當m1或m時,復數(shù)z對應的點在直線xy40上.題型二復數(shù)的模的幾何意義例2設zC,在復平面內(nèi)對應點Z,試說明滿足下列條件的點Z的集合是什么圖形.(1)|z|2;(2)1|z|2.解(1)方法一|z|2說明復數(shù)z在復平面內(nèi)對應的點Z到原點的距離為2,這樣的點Z的集合是以原點O為圓心,2為半徑的圓.方法二設zabi,由|z|2,得a2b24.故點Z對應的集合是以原點O為圓心,2為半徑的圓. (2)不等式1|z|2可以轉化為不等式組不等式|z|2的解集是圓|z|2及該圓內(nèi)部所有點的集合.不等式|z|1的解集是圓|z|1
8、及該圓外部所有點的集合.這兩個集合的交集,就是滿足條件1|z|2的點的集合.如圖中的陰影部分,所求點的集合是以O為圓心,以1和2為半徑的兩圓所夾的圓環(huán),并且包括圓環(huán)的邊界.反思與感悟解決復數(shù)的模的幾何意義的問題,應把握兩個關鍵點:一是|z|表示點Z到原點的距離,可依據(jù)|z|滿足的條件判斷點Z的集合表示的圖形;二是利用復數(shù)的模的概念,把模的問題轉化為幾何問題來解決.跟蹤訓練2若復數(shù)z滿足|zi|(i為虛數(shù)單位),則z在復平面所對應的圖形的面積為 .答案2解析設zxyi(x,yR),則zixyiix(y1)i,|zi|,由|zi|知,x2(y1)22.復數(shù)z對應的點(x,y)構成以(0,1)為圓心
9、,為半徑的圓面(含邊界),所求圖形的面積為S2.故填2.題型三復數(shù)的模及其應用例3已知復數(shù)z3ai,且|z|<4,求實數(shù)a的取值范圍.解方法一z3ai(aR),|z|,由已知得32a2<42,a2<7,a(,).方法二利用復數(shù)的幾何意義,由|z|<4知,z在復平面內(nèi)對應的點在以原點為圓心,以4為半徑的圓內(nèi)(不包括邊界),由z3ai知z對應的點在直線x3上,所以線段AB(除去端點)為動點Z的集合.由圖可知:<a<.反思與感悟利用模的定義將復數(shù)模的條件轉化為其實、虛部滿足的條件,是一種復數(shù)問題實數(shù)化思想;根據(jù)復數(shù)模的意義,結合圖形,也可利用平面幾何知識解答本題.
10、跟蹤訓練3已知復數(shù)|z|1,求復數(shù)34iz的模的最大值及最小值.解令34iz,則z(34i).|z|1,|(34i)|1,復數(shù)在復平面內(nèi)對應的點的軌跡是以(3,4)為圓心,1為半徑的圓,如圖,容易看出,圓上的點A所對應的復數(shù)A的模最大,為16;圓上的點B所對應的復數(shù)B的模最小,為14,復數(shù)34iz的模的最大值和最小值分別為6和4.復數(shù)與函數(shù)的綜合應用對于求復數(shù)的題目,一般的解題思路是:先設出復數(shù)的代數(shù)形式,如zabi(a,bR),利用題目給出的條件,結合復數(shù)的相關概念和性質,列出方程(或方程組),求出a,b,最后將復數(shù)的代數(shù)形式寫出來.例4已知f(z)|2z|z,且f(z)35i,求復數(shù)z.分
11、析題目中出現(xiàn)了f(z)與f(z)的關系式,可由f(z)得到f(z)的另一種關系式.要求復數(shù)z,只需設zabi(a,bR),求出a,b即可.利用復數(shù)相等的充要條件即可列方程組求解.解設復數(shù)zabi(a,bR).f(z)|2z|z,f(z)|2z|z.又f(z)35i,|2z|z35i,|2(abi)|abi35i.即abi35i.根據(jù)復數(shù)相等的充要條件,得解得復數(shù)z105i.1.在復平面內(nèi),復數(shù)zi2i2對應的點位于()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zi2i22i,實部小于0,虛部大于0,故復數(shù)z對應的點位于第二象限.2.在復平面內(nèi),復數(shù)65i,23i對應的點分別
12、為A,B.若C為線段AB的中點,則點C對應的復數(shù)是()A.48i B.82iC.24i D.4i答案C解析由題意知點A的坐標為(6,5),點B的坐標為(2,3).由中點坐標公式,得線段AB的中點C的坐標為(2,4),故點C對應的復數(shù)為24i.3.復數(shù)z1a2i,z22i,如果|z1|z2|,那么實數(shù)a的取值范圍是 .答案(1,1)解析因為|z1|,|z2|.又因|z1|z2|,所以,解得1a1.4.在復平面內(nèi)表示復數(shù)z(m3)2i的點在直線yx上,則實數(shù)m的值為 .答案9解析z(m3)2i表示的點在直線yx上,m32,解得m9.5.已知z12(1i),且|z|1,求|zz1|的最大值.解如圖所
13、示,因為|z|1,所以z的軌跡可看作是半徑為1,圓心為(0,0)的圓,而z1對應坐標系中的點為Z1(2,2),所以|zz1|的最大值可以看成點(2,2)到圓上的點的最大距離,則|zz1|max21.1.復數(shù)的幾何意義有兩種:復數(shù)和復平面內(nèi)的點一一對應,復數(shù)和復平面內(nèi)以原點為起點的向量一一對應.2.研究復數(shù)的問題可利用復數(shù)問題實數(shù)化思想轉化為復數(shù)的實、虛部的問題,也可以結合圖形利用幾何關系考慮.一、選擇題1.設x34i,則復數(shù)zx|x|(1i)在復平面上的對應點在()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x34i,|x|5,z34i5(1i)(351)(41)i35i.復
14、數(shù)z在復平面上的對應點在第二象限.2.當<m<1時,復數(shù)z(3m2)(m1)i在復平面內(nèi)對應的點位于()A.第一象限 B.第二象限C.第三象限 D.第四象限答案D解析復數(shù)z在復平面內(nèi)對應的點為Z(3m2,m1).由<m<1,得3m2>0,m1<0.所以點Z位于第四象限.故選D.3.在復平面內(nèi),O為原點,向量對應的復數(shù)為12i,若點A關于直線yx的對稱點為B,則向量對應的復數(shù)為()A.2i B.2iC.12i D.12i答案B解析A(1,2)關于直線yx的對稱點B(2,1),向量對應的復數(shù)為2i.4.已知復數(shù)z滿足|z|22|z|30,則復數(shù)z對應點的軌跡是(
15、)A.1個圓 B.線段C.2個點 D.2個圓答案A解析由題意可知(|z|3)(|z|1)0,即|z|3或|z|1.|z|0,|z|3.復數(shù)z對應的軌跡是1個圓.5.若,則復數(shù)(cos sin )(sin cos )i在復平面內(nèi)所對應的點在()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,cos sin <0,sin cos >0.選B.6.設A、B為銳角三角形的兩個內(nèi)角,則復數(shù)z(cos Btan A)tan Bi對應的點位于復平面的()A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限答案B解析因A、B為銳角三角形的兩個內(nèi)角,所以AB,即AB,sin Aco
16、s B.cos Btan Acos Bcos Bsin A0,又tan B0,所以點(cos Btan A,tan B)在第二象限,故選B.二、填空題7.設zlog2(m23m3)i·log2(m3)(mR),若z對應的點在直線x2y10上,則m的值是 .答案解析由題意知,復數(shù)zxyi(x,yR)的實部x和虛部y滿足方程x2y10,故log2(m23m3)2log2(m3)10,則log21,m±.m,m.8.若復數(shù)z5cos 4i(i為虛數(shù)單位,0)在復平面上的對應點在直線yx1上,則sin .答案解析復數(shù)z5cos 4i在復平面上的對應點在直線yx1上,45cos 1,
17、 即cos .又0,sin .9.已知0a2,復數(shù)z的實部為a,虛部為1,則|z|的取值范圍是 .答案(1,)解析由題意可知zai.根據(jù)復數(shù)的模的定義,得|z|,而0a2,故1|z|.10.復數(shù)zlog3ilog3 對應的點位于復平面內(nèi)的第 象限.答案三解析log3<0,log3 <0,zlog3ilog3 對應的點位于復平面內(nèi)的第三象限.三、解答題11.設復數(shù)zlg(m22m14)(m2m6)i,求當實數(shù)m為何值時:(1)z為實數(shù);(2)z對應的點位于復平面的第二象限.解(1)由題意得解得m3(m2舍去).故當m3時,z是實數(shù).(2)由題意得即即得解得5m1.故當5m1時,z對應的點位于復平面內(nèi)的第二象限.12.已知z134i,|z|1,求|zz1|的最大值和最小值.解如圖,|z|1表示復數(shù)z對應的點在以(0,0)為圓心,1為半徑的圓上,而z1在坐標系中的對應點的坐標為(3,4
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