数学 第九讲 复数
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)(bc)(ca)0是abc的必要不充分条件.(当(ab)i,
22222(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2az1z2)表示以Z1,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:
zz z1z2z1z2 zz2a,zz2bi(za + bi) zz|z|2|z|2
z1z2z1z2 z1z2z1z2
z1z2z1(z20) zn(z)n z2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:znzzz...z(nN) n②对任何z,z1,z2C及m,nN有 ③zzzmnmnn,(zm)nzmn,(z1z2)nzn1z2
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
1(i4)2112i21就会得到11的错误结论.
22②在实数集成立的|x|x. 当x为虚数时,|x|x,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,1i1ii,i 1i1i若是1的立方虚数根,即131i,则 3 1 , 2 , 2 , n n 1 n 2 0 ( n Z ). , 1 0225. 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.
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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),argai⑵复数的代数形式与三角形式的互化:
2,arg(ai)3. 2abir(cosisin),ra2b2,cos⑶几类三角式的标准形式:
ab,sin. rrr(cosisin)r[cos()isin()] r(cosisin)r[cos()isin()] r(cosisin)r[cos()isin()]
r(sinicos)r[cos(2)isin(2)]
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axbxc0(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若<0,则有二相等复数根x1,22bb;若=0,则有二相等实数根x1,2;2a2ab||i2a(x1,2为共轭复数).
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(cosisin)]r(cosnisinn).
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