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高中数学第十五章 复数
考试内容:
复数的概念.
复数的加法和减法.
复数的乘法和除法.
数系的扩充.
考试要求:
(1)了解复数的有关概念及复数的代数表示和几何意义.
(2)掌握复数代数形式的运算法则,能进行复数代数形式的加法、减法、乘法、除法运算.
(3)了解从自然数系到复数系的关系及扩充的基本思想.
§15.复 数知识要点
1.⑴复数的单位为i,它的平方等于-1,即i21.⑵复数及其相关概念:
① 复数—形如a + bi的数(其中a,bR);
② 实数—当b = 0时的复数a + bi,即a;
③ 虚数—当b0时的复数a + bi;
④ 纯虚数—当a = 0且b0时的复数a + bi,即bi.⑤ 复数a + bi的实部与虚部—a叫做复数的实部,b叫做虚部(注意a,b都是实数)⑥ 复数集C—全体复数的集合,一般用字母C表示.⑶两个复数相等的定义:
abicdiac且bd(其中,a,b,c,d,R)特别地abi0ab0.⑷两个复数,如果不全是实数,就不能比较大小.注:①若z1,z2为复数,则1若z1z20,则z1z2.(×)[z1,z2为复数,而不是实数] 2若z1z2,则z1z20.(√)
②若a,b,cC,则(ab)2(bc)2(ca)20是abc的必要不充分条件.(当(ab)2i2,(bc)21,(ca)20时,上式成立)
2.⑴复平面内的两点间距离公式:dz1z2.其中z1,z2是复平面内的两点z1和z2所对应的复数,d表示z1和z2间的距离.由上可得:复平面内以z0为圆心,r为半径的圆的复数方程:zz0r(r0).⑵曲线方程的复数形式: ①zz0r表示以z0为圆心,r为半径的圆的方程.②zz1zz2表示线段z1z2的垂直平分线的方程.③zz1zz22a(a0且2az1z2Z1,Z2为焦点,长半轴长为a的椭圆的方程
(若2az1z2,此方程表示线段Z1,Z2).④zz1zz22a(02az1z2表示以Z1,Z2为焦点,实半轴长为a的双曲线方程(若2az1z2,此方程表示两条射线).⑶绝对值不等式:
设z1,z2是不等于零的复数,则 ①z1z2z1z2z1z2.左边取等号的条件是z2z1(R,且0),右边取等号的条件是z2z1(R,0).②z1z2z1z2z1z2.左边取等号的条件是z2z1(R,0),右边取等号的条件是z2z1(R,0).注:A1A2A2A3A3A4An1AnA1An.3.共轭复数的性质:
zzz1z2z1z2
zz2a,zz2bi(za + bi)zz|z|2|z|2
z1z2z1z2z1z2z1z2
z1z2z1(z20)zn(z)n z2
nzzz...z(nN)
n注:两个共轭复数之差是纯虚数.(×)[之差可能为零,此时两个复数是相等的] 4 ⑴①复数的乘方:z
②对任何z,z1,z2C及m,nN有
③nzmznzmn,(zm)nzmn,(z1z2)nznz12
42(i)12注:①以上结论不能拓展到分数指数幂的形式,否则会得到荒谬的结果,如i21,i41若由i21就会得到11的错误结论.②在实数集成立的|x|x2.当x为虚数时,|x|x2,所以复数集内解方程不能采用两边平方法.⑵常用的结论:
i21,i4n1i,i4n21,i4n3i,i4n1
inin1in2in30,(nZ)
(1i)22i,若
31i1ii,i 1i1i112是的2立n方n1虚n2数根,即123i2,,,10,0(nZ)则 1 , .5.⑴复数z是实数及纯虚数的充要条件:
①zRzz.②若z0,z是纯虚数zz0.⑵模相等且方向相同的向量,不管它的起点在哪里,都认为是相等的,而相等的向量表示同
一复数.特例:零向量的方向是任意的,其模为零.注:|z||z|.6.⑴复数的三角形式:zr(cosisin).辐角主值:适合于0≤<2的值,记作argz.注:①z为零时,argz可取[0,2)内任意值.②辐角是多值的,都相差2的整数倍.③设aR,则arga0,arg(a),argai
⑵复数的代数形式与三角形式的互化:
abir(cosisin),ra2b2,cos3,arg(ai).22ab,sin.rr
⑶几类三角式的标准形式:
r(cosisin)r[cos()isin()]
r(cosisin)r[cos()isin()]
r(cosisin)r[cos()isin()]
r(sinicos)r)isin()] 22
7.复数集中解一元二次方程:
在复数集内解关于x的一元二次方程ax2bxc0(a0)时,应注意下述问题: ①当a,b,cR时,若>0,则有二不等实数根x1,2
根x1,2b;若=0,则有二相等实数2ab|ib;若<0,则有二相等复数根x1,2(x1,2为共轭复数).2a2a
②当a,b,c不全为实数时,不能用方程根的情况.③不论a,b,c为何复数,都可用求根公式求根,并且韦达定理也成立.8.复数的三角形式运算:
r1(cos1isin2)r2(cos2isin2)r1r2[cos(12)isin(12)] r1(cos1isin2)r1[cos(12)isin(12)] r2(cos2isin2)r2
棣莫弗定理:[r(cos
isin)]nrn(cosnisinn)