复 数 的 运 算 法 则
2024-2025学年高一数学必修第二册(北师版)教学课件第五章-§2复数的四则运算

高中数学
必修第二册
北师大版
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一、复数的加法与减法
1.复数的加法与减法
两个复数的和仍是一个复数,两个复数的和的实部是它们的实部的和,两个复数的和的虚部是它们
的虚部的和.也就是:( + i) + ( + i)=( + ) + ( + )i.
名师点析
(1)复数的加法中规定:实部与实部相加,虚部与虚部相加.很明显,两个复数的和仍然是一个确定的
根据平面向量的坐标运算,得1 +2 =( + , + ).
这说明两个向量1 ,2 的和就是与复数( + )+( + )i对应的向量.
因此,复数的加法可以按照向量的加法来进行,这是复数加法的几何意义.
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二、复数的乘法与除法
1.复数的乘法
( + i)( + i)=( − ) + ( + )i.
解:(方法1)原式=(1-2+3-4+…+2 017-2 018)+(-2+3-4+5+…-2 018+2 019)i=-1 009+1 009i.
(方法2)(1-2i)-(2-3i)=-1+i,(3-4i)-(4-5i)=-1+i,…,(2 017-2 018i)-(2 018-2 019i)=-1+i.
解析:=(1+i)(1+2i)=1+2i+i+2i2=1+2i+i-2=-1+3i,∴ ||=
.
−1
2
+ 32 = 10.
复数的三角形式和运算

与代数形式转换方法
三角形式转换为代数形式
根据三角形式的定义,将$r(costheta + isintheta)$展开得到$rcostheta + irsintheta$。
将实部和虚部分别对应到代数形式的$a$和$b$,即得到代数形式$a + bi$。
03 复数运算规则
加减法运算规则
同类项合并
在复数的加减运算中,实部与实部相加、虚部与行化简,得到最简复数表达式。
乘法运算规则
分配律
复数乘法遵循分配律,即先将一个复数与另一个复数的实部和虚部分别相乘,再将所得的积相加。
乘法公式
根据复数乘法公式,可将两个复数的乘积表示为实部和虚部的形式。
除法运算规则
共轭复数
01
在复数除法中,为了消去分母中的虚部,需要引入共轭复数的
表示其振幅和相位。
阻抗和导纳
在正弦交流电路中,阻抗和导纳是 描述电路元件对交流电信号响应的 重要参数,它们可以用复数表示。
复数运算
通过复数的加、减、乘、除等运算, 可以方便地分析正弦交流电路中的 电压、电流和功率等问题。
阻抗匹配问题
阻抗匹配概念
阻抗匹配是指使负载阻抗与源阻抗共轭相等,以实现最大功率传 输或最小反射功率的电路设计方法。
在复数 $z = a + bi$ 中,$a$ 称为复数的实部,$b$ 称为复数的虚部。
复数相等
两个复数相等当且仅当它们的实部和虚部分别相等。
复平面表示法
复平面
以实轴和虚轴为坐标轴的平面称为复 平面,其中实轴上的点表示实数,虚 轴上的点表示纯虚数。
复数的几何意义
复数 $z = a + bi$ 在复平面上对应的 点为 $(a, b)$,该点到原点的距离表 示复数的模长,与正实轴的夹角表示 复数的辐角。
复数的定义与四则运算法则

复数的定义与四则运算法则复数是数学中的一种特殊数形式,由实部和虚部组成。
实部通常用实数表示,而虚部通常以虚数单位 i 表示。
复数的一般表示形式为 a + bi,其中 a 表示实部,b 表示虚部。
一、复数的定义复数的定义是通过引入虚数单位 i 而获得的。
虚数单位 i 的定义是i^2 = -1。
根据这个定义,我们可以得出两个重要的结论:i 的平方等于-1,而 -1 的平方根是 i。
二、虚数与实数虚数是指虚部不为零的复数。
当虚部 b 不为零时,复数 a + bi 称为虚数。
实部为零,即虚部 b 不为零时,复数 a + bi 称为纯虚数。
与实数不同的是,虚数和纯虚数在实轴上没有对应的点。
三、四则运算法则1. 加法法则:复数的加法满足交换律和结合律。
对于两个复数 a + bi 和 c + di,它们的和为 (a + c) + (b + d)i。
2. 减法法则:复数的减法也满足交换律和结合律。
对于两个复数 a + bi 和 c + di,它们的差为 (a - c) + (b - d)i。
3. 乘法法则:复数的乘法满足交换律、结合律和分配律。
对于两个复数 a + bi 和 c + di,它们的乘积为 (ac - bd) + (ad + bc)i。
4. 除法法则:复数的除法也满足交换律、结合律和分配律。
对于两个复数 a + bi 和 c + di(其中 c + di 不等于 0),它们的商为 [(ac + bd)/(c^2 + d^2)] + [(bc - ad)/(c^2 + d^2)]i。
四、共轭复数对于复数 a + bi,其中 a 表示实部,b 表示虚部。
那么复数 a - bi 称为其共轭复数。
共轭复数的一个重要性质是,两个复数的乘积的虚部为零。
五、复数的绝对值复数 a + bi 的绝对值等于它的模长,记作 |a + bi|,定义为 |a + bi| = √(a^2 + b^2)。
复数的模长是一个非负实数。
人教版高中数学A版高中数学必修二《复数的四则运算》复数(复数的加、减运算及其几何意义)

探究三 复数加、减法运算与模的综合应用 [例 3] 设 z1,z2∈C,已知|z1|=|z2|=1,|z1+z2|= 2,求|z1-z2|. [分析] 法一:设出 z1,z2 的代数形式,进行求解. 法二:利用复数加、减运算的几何意义求解.
[解析] 法一:设 z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R) 由题意知 a2+b2=1,c2+d2=1, (a+c)2+(b+d)2=2, ∴2ac+2bd=0. ∴|z1-z2|2=(a-c)2+(b-d)2 =a2+c2+b2+d2-2ac-2bd=2, ∴|z1-z2|= 2.
[素养提升] 可依据复数的几何意义,找出相应 A,B,C 三点的坐标,然后推测 D 点的大致位置,再依据平行四边形的性质,并结合向量知识确定点 D 的坐标.
A.3
B.2
C.1
D.-1
解析:z1+z2=2+i+3+ai=(2+3)+(1+a)i=5+(1+a)i.∵z1+z2 所对应的点在实轴 上,∴1+a=0,∴a=-1.
答案:D
3.设向量O→P、P→Q、O→Q对应的复数分别为 z1、z2、z3,那么( )
A.z1+z2+z3=0
B.z1-z2-z3=0
知识梳理 (1)复数的加、减法法则:设 z1=a+bi,z2=c+di(a,b,c,d∈R)是任意
两个复数,那么 (a+bi)+(c+di)= (a+c)+(b+d)i ; (a+bi)-(c+di)= (a-c)+(b-d)i .
(2)复数加法满足的运算律:对任意 z1,z2,z3∈C,有 z1+z2= z2+z1 , (z1+z2)+z3= z1+(z2+z3) .
因对复数加、减法的几何意义理解不到位致误 ►直观想象、逻辑推理、数学运算 复数 z 与复平面内的向量O→Z是一一对应的关系,复数的加法可以按照向量的加法来 进行,即复数的加法符合向量加法的三角形法则、平行四边形法则. 类比实数减法的意义,复数的减法也是加法的逆运算:减去一个复数等于加上这个 复数的相反数. 若用 d 表示平面内点 Z1 和 Z2 之间的距离,则 d=|Z→1Z2|=|z1-z2|,其中 z1,z2 是复平 面内的两点 Z1,Z2 对应的复数.这就是复平面内两点间的距离公式.
复数的乘除法

ac bd bc ad (a+bi) c+di = 2 2 i 2 2 c d c d
这种方法叫做公式法
复数相除的另一种解法.
②利用分母实数化:
a bi (a bi)(c di) [ac bi (di)] (bc ad )i c di (c di)(c di) c2 d 2
三、复数的除法运算规则:
①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. 由复数相等定义可知解这个方程组,得于是有
(ac bd ) (bc ad )i ac bd bc ad 2 2 i 2 2 2 2 c d c d c d
这种方法叫做分母实数化法 给分子分母同乘以分母的共轭复数
例2计算
(1 2iBiblioteka (3 4i)1 2i 解: (1 2i ) (3 4i) 3 4i
(1 2i)(3 4i) 3 8 6i 4i 5 10i 1 2 i 2 2 (3 4i)(3 4i) 3 4 25 5 5
除法:先把两个复数相除写成分数形式,然后把分子 与分母都乘以分母的共轭复数,使分母“实数化”,最 后再化简,这种方法叫做分母实数化法 。
5.求1 i i i .... i
2 3
2008
______
注意: i 4n 1, i 4n1 i, i 4n2 1, i 4n3 i
复数的四则运算

复数乘法运算法则的应用 复数的乘法可以按照多项式的乘法计算,只是在结果中要将 i2 换成 -1,并将实部、虚部分别合并.多项式展开中的一些重要公式仍 适用于复数,如(a+bi)2=a2+2abi+b2i2=a2-b2+2abi,(a+bi)3= a3+3a2bi+3ab2i2+b3i3=a3-3ab2+(3a2b-b3)i.
复数的乘法运算
(1)(1-i)-12+ 23i(1+i)=(
)
A.1+ 3i
B.-1+ 3i
C. 3+i
D.- 3+i
(2)已知 a,b∈R,i 是虚数单位,若 a-i 与 2+bi 互为共轭复数,
则(a+bi)2=( )
A.5-4i
B.5+4i
C.3-4i
D.3+4i
(3)把复数 z 的共轭复数记作-z ,已知(1+2i) -z =4+3i,求 z.
判断(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)两个虚数的和或差可能是实数.(√ ) (2)若复数 z1,z2 满足 z1-z2>0,则 z1>z2.( × ) (3)在进行复数的加法时,实部与实部相加得实部,虚部与虚部相加 得虚部.(√ ) (4)复数的加法不可以推广到多个复数相加的z2+z3)可能不成 立.(× )
复数的除法运算
计算:
(1)(1+2i)22++i3(1-i);
(1-4i)(1+i)+2+4i
A.第一象限
B.第二象限
C.第三象限
D.第四象限
解析:选 A.复数(1+2i)+(3-4i)-(-5-3i)=(1+3+5)+(2-4+ 3)i=9+i,其对应的点为(9,1),在第一象限.
复数加、减法的几何意义
已知平行四边形 OABC 的三个顶点 O,A,C 对应的复数分别为 0,3+2i,-2+4i. (1)求A→O表示的复数; (2)求C→A表示的复数.
复数四则运算

若 z1, z2 是共轭复数,那么
(1)在复平面内,它们所对应的点有怎样的位置关系?
(2) z1 • z2 是一个怎样的数?
关于共轭复数的运算性质
z1 , z2 ∈C , 则
z z z z
得 a 1,b 3
z 1 3i
综上: Z=4,1+ 3i ,1– 3i .
例3 将下列复数表示为 x iy 的形式.
(1)
1 1
i i
7
;
(2) i 1 i . 1i i
解 (1) 1 i (1 i)2 (1 i)2 i, 1 i (1 i)(1 i) 2
(b
4b a2 b2
)i
z 4R
z
b(1
a2
4
b2
)
0
b 0或a2 b2 4 ①
| z 2 | 2得| a bi 2 | 2
(a 2)2 b2 2 ②
将 b=0代入②得 a=4 或 a=0 ∴ Z=4 或 Z=0 (舍)
将 a2 b2 4 代入② (a 2) Nhomakorabea 4 a2 4, 得 a 1
22
22
1
小结: 2 , ( )2 ,
3 1, ( )3 1.
例4:已知z (4 3i)(1 7i) ,求 z 2 i
解:z (4 3i)(1 7i) 2 i
| 4 3i || 1 7i | | 2 i|
5 8 10 6 .
3
3
例5 计算 (1 3i)3 (1 i)6
设 OZ1 及 OZ2 分别与复数 a bi 及复数 c di对应,则 OZ1, (a,b)
复数的运算。

m
n
mn n n z1 z2
(z1 z2 )
例1. ABCD是复平面内的平行四边 形, A、B、C三点对应的复数分别是 1+3i, −i, 2+i, 求点D对应的复数.
3. 复数z满足 z 1 i z 2i , 那么 z在复平面内对应的点所 表示的图形是 什么? 此时 z i 的最小值是多少 ?
6+2i
虚部为2,且z1 z2 是实数,求复数z2 .
5 例3 已知z 是实数,且z 3的实部与虚部互 z 为相反数的虚数z是否存在,若存在,求出虚数z, 若不存在,说明理由.
-1-2i
-2-i
课堂练习
1 1 已知z是虚数,且z 是实数, z z 1 求证 纯虚数. z 1
a -i 2 已知z (a 0, a R), 复数ω z(z i) 1- i 3 的虚部减虚部减去它的得的差是 , 求复数ω. 2 3 + 3i 2
回顾总结
1.复数的四则运算; 2.复数运算的乘方形式; 3.共轭复数的相关运算性质; 4.复数运算中的常用结论。
复数的四则运算
1.复数加减法的运算法则:
复数 z1=a+bi, z2=c+di,(a,b,c,d是实数)
z1+z2=(a+c)+(b+d)i;
z1-z2=(a-c)+(b-d)i.
即:两个复数相加(减)就是实部与实部,虚部与虚部 分别相加(减).
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复数的四则运算
2.复数乘法的运算法则:
( a + bi )( c + di ) = ( ac – bd ) + ( bc + ad )i. 注:复数的乘法满足交换律、结合律以及乘法 对加法的分配律
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复数基础——复数的基本运算_2
回顾复数
复数的基本运算
回顾复数
将下列数字写成复数形式:
简单复习一下,复数是包含实数部分和虚数部分的数。
如果有a+bi,a是实数,b是实数,这是复数。
a是实部,bi是虚数部分(注:虚部不包括i)。
为什么bi是虚部?因为bi带有特殊系数i,这个虚数单位,这个特殊的数i,在这里乘以了b。
我相信大家都会觉得怪诞,不过根据定义:在此之前,不存在对某个数取平方后得到-1,现在取i的平方,得到-1,关于虚数(单位)的特别的知识点是它的平方是负数。
复数有用之处在于它使我们有能力解决很多方程,这些方程在只允许实数解的情况下无解。
复数在很多方面都有用,特别是在工程领域,还有其他领域,比如物理等等。
现在,我们不会花很多心思讨论复数定义,在大家处理更多数字后,特别是接触到某些工程应用后,希望大家明白虚数的价值。
回到问题中来,把上面的数字写成复数形式。
怎么把它写成复数呢?把它写成实部和虚部的组合。
可以写成:
-21 = -21+0i
0i等于0,所以它仍等于-21,实际上这里没有虚部,-21本身就是复数形式,很简单。
同样的:
7i是虚数形式的,所以这里没有实部,实部是0,虚部是7i,所以等于0 + 7i。
复数的基本运算
很多时候解方程都会碰到根号下负数的情况,比如根号下-1或者-9:由于如何实数的平方不是0就是正数,所以以上两个数这些没有定义,为了定义这些数,人们引入i的概念,i是虚数单位,i的定义是:这就是解决了根号下负数的问题,这样一来,根号下-9是多少呢?它等于i乘以根号9,即3i,
为什么,想想3i平方是多少?
这是指数性质。
所以,这样的定义就拓展到了,所有负数开根号的情况:
3i是所谓的虚数,它其实也不比其他数“虚”,某种意义上,负数真的存在吗?只不过是将负号放在前面表示抽象含义,负号只是表示它和大小的关系。
任何数乘以虚数单位i都是虚数。
解二次方程时,你会发现结果有时会实数和虚数并存(有实数部分和虚数部分),举个例子:这不能化简了,因为实数和虚数不能相加,大家可以把这当作不同维度,一个数有实部5,还有虚部2i,这叫做复数。
复数可以在平面中表示:虚数也就是虚轴,在纵轴2i,上图表示为2个单位。
实数也就是实轴,在实轴5,上图表示为5个单位。
所以这个图形表示为:5+2i。
在以后讲复数应用时,我还会举更多例子,现在只需要知道定义即可。
看看有什么运算,两复数相加怎么做:a是实部,bi是虚部,另一个复数是:
通常像方程的未知数,这样的一般性实数,人们喜欢用x,而复数的惯例是用z表示。
比如:
表示任意某个复数,那么等于多少呢?
复数相加只需要分别把实部和虚部相加即可,这等于:
那么两个复数相减呢?如下:
这就是新的复数。
那么两个复数相乘呢?如下:
教科书的方法称为FOIL,大概是八九年级的方法,我不怎么喜欢它,我喜欢将这看成是两次使用分配率,这里,可以将(c+di)分配到(a+bi)中的a和bi这2项中。
我们得到:
分解得:
化简得:
实数很简单,下一次我们会谈到实数。
这里的关键是使用分配率,然后实部相加,实数和虚数不可相加,然后虚部相加,记住,两个虚数相乘时,i和i相乘会得到-1。
那么两个复数相除呢?
我们要用到一个性质,但愿大家学过:
如果这两个复数相乘:
那么是多少?。
我们最后得到,非常有趣,这是一个复数乘以另外一个复数,两个复数很像,只是虚部方向相反。
两者相乘得到一个实数,i 都消去了。
例子用的是,即,那么称为?的共轭复数。
这个术语需要了解,共轭的
符号是顶上一横,?的共轭是,反过来的共轭是,如下:
两者互为共轭。
的共轭是,共轭其实只是改变虚轴上的方向。
好了,回到之前的题目。
共轭只是做除法时需要的工具。
复数乘以其共轭等于实数,我们还知道,任意数乘以1还是该数,那么,分子分母同时乘以分母的共轭复数,看看得到什么:
我们将得到什么?
这是结果,代数运算的话,只能实部和实部相加,虚部和虚部相加,化简,先看实部:
这看起来也许不像复数,将实部和虚部分开就像了。
注意加减时,实部和虚部间不可以合并,顶多只能数乘虚数,这就是我们所做的。
这里乘,写成字母形式,除法有点复杂。
下面举个例子,实际数例就不会显得那么复杂了:
乘以分母的共轭复数:
这是1,不会改变值,分母很容易求出:
然后写成一般形式:
复数除以复数,结果仍是复数。
你们可以练习一下,随便找一下复数,在复平面画一下,看加减乘除时是什么情况,看数乘和取共轭时又是什么情况,这能让大家更好地理解复数。
——请不断重复练习、练习、练习、再练习。
?
friend ostream operator (ostream,Complex);--声明重载运算符“”
DivisionException::DivisionException(string message, MyComplex divident, MyComplex divisor) :runtime_error(message)
复数的减法按照以下规定的法则进行:设z1=a+bi,z2=c+di是任意两个复数,
除了必须的符号外,,为了解决输入命令太过于繁琐复杂的问题,采取很多符号;
------------------------------------------------------------------------------------------------------
cout"z1*z2-z1="z1*z2-z1endl;
ComplexNumber operator+(ComplexNumber z);
=a-bi(a,b∈R)。
共轭复数所对应的点关于实轴对称。
两个复数:x+yi与x-yi称为共轭复数,它们的实部相等,虚部互为相反数。
57 double a22=in.nextDouble();
Complex(double real, double imag) {。