【文档说明】高中数学必修第二册《7.3 复数的三角表示》PPT课件2-统编人教A版.ppt,共(29)页,1.367 MB,由小喜鸽上传
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7.3*复数的三角表示第二章复数学习目标重点:复数的三角表示及乘、除运算.难点:复数乘、除运算的三角表示及其几何意义.1.通过复数的几何意义,了解复数的三角表示.2.了解复数的代数表示与三角表示乊间的关系.3.了解辐角、辐角的主值等概念.4.了解复数乘、除运算的三角表示及其几何意义.知识梳
理一、复数的三角表示式1.复数的三角形式r(cosθ+isinθ)叫做复数z=a+bi的三角表示式,简称三角形式.其中,r是复数z的模;θ是以x轴的非负半轴为始边,向量OZ所在射线(射线OZ)为终边的角,叫做复数z=a
+bi的辐角.为了与三角形式区分开来,a+bi叫做复数的代数表示式,简称代数形式.复数三角形式的特点:非负、同角、加号、前余后正.2.辐角与辐角主值任何一个不为零的复数的辐角有无限多个值,且这些值相差2π的整数倍.例如,复数i的辐角是2+2kπ,其中
k可以取任何整数.对于复数0,因为它对应着零向量,而零向量的方向是任意的,所以复数0的辐角也是任意的.我们规定在0≤θ<2π范围内的辐角θ的值为辐角的主值(principalvalueofanargument).通常记作argz,即0≤argz<2π.3.
复数代数形式和三角形式的转化a+bi=rcosθ+irsinθ=r(cosθ+isinθ),其中r=22ab,cosθ=ar,sinθ=br.(1)复数的代数形式是唯一的,但三角形式不唯一.(2)任何一个不为零的复数的辐角有无限多个值,但辐角主值只有一个;复数0的辐角是任意的,不讨论它的辐
角主值.两个非零复数相等当且仅当它们的模与辐角主值分别相等4.复数相等二.复数乘、除运算的三角表示及其几何意义1.复数三角形式的乘法法则公式r1(cosθ1+isinθ1)·r2(cosθ2+isinθ2)=r1r
2[cos(θ1+θ2)+isin(θ1+θ2)],这就是说,两个复数相乘,积的模等于各复数的模的积,积的辐角等于各复数的辐角的和.2.复数乘法的几何意义两个复数z1,z2相乘时,可以像图7.3-1那样,先分别画出与z1,z2对应的向量1OZ,2OZ,然后把向量1OZ绕点O按逆时针方向旋
转角θ2(如果θ2<0,就要把1OZ绕点O按顺时针方向旋转角|θ2|),再把它的模变为原来的r2倍,得到向量OZ,OZ表示的复数就是积z1z2.这是复数乘法的几何意义.图7.3-13.复数三角形式的除
法法则公式111222(cossin)(cossin)riri=12rr[cos(θ1-θ2)+isin(θ1-θ2)]即,两个复数相除,商的模等于被除数的模除以除数的模所得的商,商的辐角等于被除数的辐角减去除数的辐角所得的差
.一.复数的代数形式与三角形式的互化常考题型<1>将复数的代数形式化为三角形式例1.将以下复数表示为三角形式(取辐角主值):(1)3-i;(2)1+i;(3)5.【解】(1)因为r=22(3)(1)=2,co
sθ=32,sinθ=-12,所以θ=116π,于是3-i=11112cossin66i.(2)因为r=11=2,cosθ=22,复数1+i对应的点在第一象限,所以arg(1+i)=4,所以1+i=244cosisin.(3)因为r=2250=5,c
osθ=1,sinθ=0,所以θ=0,于是5=5(cos0+isin0).训练题1.复数-3-3i的三角形式为.1.答案:442333cosisin解析:因为r=22(3)(3)=23,cosθ=-12,sinθ=-32,所以θ=43π,于是-3-3i=442
333cosisin.训练题2将复数z=1+cos2x+isin2xx∈0,2化为三角形式,并求|z|及argz.2解:z=1+cos2x+isin2x=2cos2x+i
·2sinxcosx=2cosx(cosx+isinx).∵x∈0,2,∴|z|=2cosx,argz=x.【名师点拨】将复数z=a+bi(a,b∈R)化为三角形式z=r(cosθ+isinθ)时,要注意:(1)r=22ab.(2)cosθ
=ar,sinθ=br,其中θ终边所在象限与点(a,b)所在象限相同.或tanθ=ba(a≠0),θ终边所在象限与点(a,b)所在象限一致.当a=0,b>0时,argz=2.【特别提醒】(1)复数的三角形式z=r(cosθ+isinθ)中,辐角θ可以取辐角主值,也可以取其他辐角.如1-i=7
72cossin44i=244cosisin.(2)复数的三角形式z=r(cosθ+isinθ)中,模r≥0,θ为任意角,若θ为辐角主值,则θ∈[0,2π).<2>将复数的三角形式
化为代数形式例2.将复数223233cosisin化为代数形式为.【解析】3223cosπ+23isinπ=32-12+32i=-322+362i.【答案】-322+362i训练题3复数z=433cosisin
对应的点在第象限.3.答案:一解析:z=433cosisin=13422i=2+23i,它对应的点为(2,23),在第一象限.【方法点拨】将复数的三角形式r(cosθ+isinθ)化为
代数形式a+bi(a,b∈R)时,其中a=rcosθ,b=rsinθ.【注意】复数z=a+bi(a,b∈R)与复平面内的点(a,b)是一一对应的.二.利用复数的三角形式进行复数的乘、除运算<1>复数的乘法运算例3.566cosisin·244cosisin
=.【解析】566cosisin·244cosisin=55101212cosisin=62621044i=56522+56522i.【答案】56522+5
6522i训练题413132222ii(1+i)=.4.答案:1+i解析:方法一(化为三角形式)13132222ii(1+i)=22442cossincossincossin333344iii
=992cossin44i=2×2222i=1+i.方法二(利用共轭复数的性质)设ω=-12+32i,则|ω|=1.则13132222ii(1+i)=
ω·(1+i)=|ω|2(1+i)=1+i.训练题5[拓展题](1+3i)7=.5.答案:64+643i解析:方法一(化为三角形式)(1+3i)7=72cossin33i=277733cosisin=131282
2i=64+643i.(方法二)设ω=-12+32i,则=-12-32i,ω3=6=1.∴(1+3i)7=713222i=-277=-276·=-1312822i=64+643i.【技巧点拨】利用复数的
三角形式进行复数的乘法运算时,直接用乘法法则r1(cosθ1+isinθ1)·r2(cosθ2+isinθ2)=r1r2[cos(θ1+θ2)+isin(θ1+θ2)]进行计算.【说明】复数的乘法运算,若为代数形式,则可先化为三角形式再进行运算.【提示】进行复数的乘方运算时,可先
将复数化为三角形式,再利用复数的乘法法则运算.【常用技巧】设ω=-12+32i,则①ω3n=1,ω3n+1=ω,ω3n+2=ω2(n∈N+);②ω2=;③1+ω+ω2=0.<2>复数的除法运算例4.444cosisin
=.【解析】444cosisin=4(00)44cosisincosisin=444cosisin=22422i=22-22i.【
答案】22-22i训练题65(3)13ii=.6.答案:16i解析:方法一(化为三角形式)5(3)13ii=52cossin662cossin33ii=553266233cosisi
ncosisin=1622cosisin=16i.方法二利用ω=-12+32i的性质设ω=-12+32i,则ω2=-12-32i.∵3+i=-13222ii=-2iω,1+3i=-13222i
=-2ω2,∴5(3)13ii=52(2)2i=555222i=24·i·ω3=16i.【点拨】利用复数的三角形式进行复数的除法运算时,若复数为三角形式,则直接用除法法则进行计算;若为代数形式,则可先化为三角形式
再进行运算.一般地,1cosisin=cos(-θ)+isin(-θ)=cosθ-isinθ.三.复数乘除法的几何意义的应用例5.如图7-3-1所示,四边形ABCD是矩形,点A和B对应的复数分别为-1+2i,1+i,并且|
BA|∶|DA|=1∶3,求点C和点D分别对应的复数.图7-3-1【解】要求出点C对应的复数,即求出向量OC对应的复数,结合图形并注意OC=OB+BC,可以先求向量BC对应的复数.向量BC可以看作向量BA的长度扩大为原来的3倍,并绕点B按顺时针方向旋转90°后得到,又向量BA对应的复
数为(-1+2i)-(1+i)=-2+i,故向量BC对应的复数为(-2+i)·3·[cos(-90°)+isin(-90°)]=3+23i.于是点C对应的复数为(3+23i)+(1+i)=(3+1)+(23+1)i.同理可得点D对应的复数是(3-1)+(23+2)i.【点评】本题的求解
方法不唯一,请同学们尝试其他方法.训练题6已知复数z1=-2+i对应的点为P1,z2=-3+4i对应的点为P2,把向量12PP绕P1点按顺时针方向旋转2后,得到向量1PP,求向量1PP和点P对应的复
数分别是什么.6解:由题意知向量12PP对应的复数是z2-z1=(-3+4i)-(-2+i)=-1+3i.再由复数乘法的几何意义得,向量1PP对应的复数是(-1+3i)·22cosisin=3+i,最后由复数加法的几何意
义得,向量OP=1OP+1PP,其对应的复数是(-2+i)+(3+i)=1+2i,故点P对应的复数为1+2i.【特别提醒】利用复数乘除法的几何意义求解复平面内点所对应的复数时,要注意点Z所对应的复数就是向量OZ对应的复数,OZ常常转
化为OZ=1OZ+1ZZ,而求解向量1ZZ所对应的复数时,要注意它与已知(或可求)向量对应的复数乊间的关系,即要明确模与辐角的变化,从而准确地利用复数乘除法的几何意义求解.