高中数学-312-复数的几何意义课件-新人教A版选修12-

3.1.2复数的几何意义(yìyì)第一页，共47页。问题引航1.复平面是如何定义的,复数的模如何求出?2.复数与复平面内的点及向量的关系如何?复数的模是实数还是复数?第二页，共47页。1.复平面(píngmiàn)实轴虚轴第三页，共47页。2.复数的几何意义(1)复数z=a+bi(a,b∈R)___________________.(2)复数z=a+bi(a,b∈R)________________________.3.复数的模(1)定义:向量的___r叫做(jiàozuò)复数z=a+bi(a,b∈R)的模.(2)记法:复数z=a+bi的模记为____________.(3)公式:|z|=|a+bi|=r=_________(r≥0,r∈R).复平面(píngmiàn)内的点Z(a,b)平面向量(xiàngliàng)(O为坐标原点)模|z|或|a+bi|第四页，共47页。1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)在复平面内,对应于实数的点都在实轴上.()(2)在复平面内,虚轴上的点所对应的复数(fùshù)都是纯虚数.()(3)复数(fùshù)的模一定是正实数.()第五页，共47页。【解析】(1)正确,根据(gēnjù)实轴的定义,x轴叫实轴,实轴上的点都表示实数,反过来,实数对应的点都在实轴上,如实轴上的点(2,0)表示实数2.(2)错误,根据(gēnjù)虚轴的定义,y轴叫虚轴,而原点对应的有序实数对为(0,0),它所确定的复数是z=0+0i=0表示的是实数,故除了原点外,虚轴上的点都表示纯虚数.(3)错误,复数的模一定是实数但不一定是正实数,如:0也是复数,它的模为0不是正实数.答案:(1)√(2)×(3)×第六页，共47页。2．做一做(请把正确的答案写在横线上)(1)若＝(0，－3)，则对应的复数为_________.(2)复数z=1-4i位于复平面(píngmiàn)上的第______象限.(3)复数的模是________.第七页，共47页。【解析】(1)由＝(0，－3)，得点Z的坐标为(0，－3)，所以(suǒyǐ)对应的复数为0－3i＝－3i.答案：-3i(2)因为复数z=1-4i对应的点为(1,-4)，所以(suǒyǐ)z=1-4i位于复平面上的第四象限.答案：四(3)复数i的模是答案：第八页，共47页。【要点(yàodiǎn)探究】知识点1复数的几何意义1.复平面、实轴、虚轴与复数的对应(1)复平面内点的坐标与复数实部虚部的对应:点Z的横坐标是a,纵坐标是b,复数z=a+bi(a,b∈R)可用点Z(a,b)表示.(2)实轴与复数的对应:实轴上的点都表示实数.第九页，共47页。(3)虚轴与复数的对应(duìyìng):除了原点外,虚轴上的点都表示纯虚数,原点对应(duìyìng)的有序实数对为(0,0),它所确定的复数是z=0+0i=0,表示的是实数.(4)象限内的点与复数的对应(duìyìng):①第一象限的复数特点:实部为正,且虚部为正;②第二象限的复数特点:实部为负,且虚部为正;③第三象限的复数特点:实部为负,且虚部为负;④第四象限的复数特点:实部为正,且虚部为负.第十页，共47页。2.复数的几何意义的两个注意点(1)复数与复平面上的点：复数z＝a＋bi(a，b∈R)的对应点的坐标为(a，b)，而不是(a，bi).(2)复数与向量(xiàngliàng)的对应：复数z＝a＋bi(a，b∈R)的对应向量(xiàngliàng)是以原点O为起点的，否则就谈不上一一对应，因为复平面上与相等的向量(xiàngliàng)有无数个．第十一页，共47页。【知识拓展】复平面上的点与复数一一对应(1)复数z=a+bi(a,b∈R)与有序实数对(a,b)是一一对应关系,这是因为对于任何一个复数z=a+bi(a,b∈R)由复数相等的定义可知,可以由一个有序实数对(a,b)唯一确定(quèdìng),如z=3+2i可以由有序实数对(3,2)确定(quèdìng).(2)有序实数对(a,b)与平面直角坐标系中的点是一一对应的,如有序实数对(3,2),它与平面直角坐标系中横坐标为3,纵坐标为2的点A,建立了一一对应的关系.第十二页，共47页。【微思考】(1)原点O在虚轴上,则数0是否也可以看作为虚数?提示:不可以.数0为实数,不是虚数.(2)实数可用数轴上的点来表示,类比一下,复数怎样来表示呢?提示:任何(rènhé)一个复数z=a+bi(a,b∈R),都和一个有序实数对(a,b)一一对应,因此,复数集与平面直角坐标系中的点集一一对应.第十三页，共47页。【即时练】下列有关复数概念的说法中正确的个数是()①复数a+bi(a,b∈R)的实部为a,虚部是b;②两个虚数只能说相等或不相等,而不能比较大小(dàxiǎo);③复平面上,实轴上的点都表示实数;④复数集C和复平面内所有的点构成的集合是一一对应的.A.1B.2C.3D.4第十四页，共47页。【解析】选D.①复数a+bi(a,b∈R)的实部为a,虚部是b,满足复数的定义,正确;②两个(liǎnɡɡè)虚数只能说相等或不相等,而不能比较大小,只有两个(liǎnɡɡè)复数是实数时,才能比较大小,正确;③复平面上,实轴上的点都表示实数,满足复平面的基本性质,正确;④复数集C和复平面内所有的点构成的集合是一一对应的.满足复数与复平面的点的对应关系,正确.第十五页，共47页。知识点2复数的模对复数模的三点说明(1)数的角度理解:复数a+bi(a,b∈R)的模|a+bi|=两个虚数不能比较大小,但它们的模可以比较大小.(2)几何角度理解:表示复数的点Z到原点的距离.|z1-z2|表示复数z1,z2对应(duìyìng)的点之间的距离.(3)特殊情形:如果b=0,那么z=a+bi(a,b∈R)是一个实数a,它的模等于|a|(就是a的绝对值).第十六页，共47页。【微思考】(1)复数的模可以等于该复数吗?提示:可以,当复数为正实数(shìshù)时就可以.(2)任意两个复数的模能比较大小吗?提示:复数的模为实数(shìshù),故能比较大小.第十七页，共47页。【即时(jíshí)练】已知复数z的实部为－1，虚部为2，则｜z｜=()【解析】选A.由模的定义得第十八页，共47页。【题型示范】类型一复数与复平面内点的关系【典例1】(1)(2014·重庆高考(ɡāokǎo))实部为-2,虚部为1的复数所对应的点位于复平面的()A.第一象限B.第二象限C.第三象限D.第四象限第十九页，共47页。(2)在复平面(píngmiàn)内,若复数z=(m2-m-2)+(m2-3m+2)i(m∈R)的对应点①在虚轴上;②在实轴负半轴上,分别求复数z.第二十页，共47页。【解题探究】1.题(1)中复数对应(duìyìng)的点是什么？2.复数z=(m2-m-2)+(m2-3m+2)i对应(duìyìng)点的坐标是多少?【探究提示】1.是(-2,1).2.复数z=(m2-m-2)+(m2-3m+2)i对应(duìyìng)点的坐标是(m2-m-2,m2-3m+2).第二十一页，共47页。【自主解答】(1)选B.实部为-2,虚部为1的复数(fùshù)所对应的复平面内的点为(-2,1)，位于第二象限,故选B.(2)①若复数(fùshù)z对应点在虚轴上，则m2－m－2＝0，所以m＝－1，或m＝2，此时，z＝6i，或z＝0.②若复数(fùshù)z对应点在实轴负半轴上，则解得m＝1，所以z＝－2.第二十二页，共47页。【方法技巧】利用复数与点的对应解题的步骤(1)找对应关系(guānxì):复数的几何表示法即复数z=a+bi(a,b∈R)可以用复平面内的点Z(a,b)来表示,是解决此类问题的根据.(2)列出方程:此类问题可建立复数的实部与虚部应满足的条件,通过解方程(组)或不等式(组)求解.第二十三页，共47页。【变式训练】已知复数x2-6x+5+(x-2)i在复平面内对应的点在第二(dìèr)象限,求实数x的取值范围.【解题指南】根据复数在复平面内对应点所在的象限,确定实部和虚部对应的不等式,由不等式组求出x的范围.【解析】复数x2－6x＋5＋(x－2)i在复平面内对应的点的坐标为(x2－6x＋5，x－2)，因在第二(dìèr)象限，所以有故实数x的取值范围是2<x<5.第二十四页，共47页。【误区警示】转化运算，提高运算速度把点的对应关系(guānxì)转化为实部与虚部应满足的条件，采用解析法解决复数问题，使“得满分，快得分”成为一种必然.第二十五页，共47页。【补偿训练】设z=4m-1+(2m+1)i,m∈R,若z对应的点在直线x-3y=0上,求m的值.【解题指南】复数(fùshù)与复平面上的点一一对应,因此只要将实、虚部分别代入直线方程中的横、纵坐标,即可求解.【解析】因为复数(fùshù)z对应的点(4m-1,2m+1)在直线x-3y=0上,则4m-1-3(2m+1)=0,即4m-3·2m-4=0,2m=4或2m=-1(m∈R,舍去),所以m=2.第二十六页，共47页。类型二复数的模的应用【典例2】(1)设复数z=(x+1)+(x-3)i,x∈R,则|z|的最小值为()A.1B.2C.2D.4(2)复数z1=3+4i,z2=0,z3=c+(2c-6)i在复平面内对应的点分别为A,B,C,若∠BAC是钝角(dùnjiǎo),求实数c的取值范围.第二十七页，共47页。【解题探究(tànjiū)】1.题(1)中设z=a+bi(a,b∈R)则|z|等于多少？2.题(2)中复数z1＝3＋4i，z2＝0，z3＝c＋(2c－6)i对应点的坐标分别是多少？两点间的距离公式是什么？【探究(tànjiū)提示】2.复数z1＝3＋4i，z2＝0，z3＝c＋(2c－6)i对应点的坐标分别是A(3,4)，B(0,0)，C(c,2c－6)，A(x1,y1),B(x2,y2)两点间的距离公式第二十八页，共47页。【自主解答(jiědá)】(1)选C.据条件可得即|z|的最小值为第二十九页，共47页。(2)在复平面内三点坐标分别为A(3,4)，B(0,0)，C(c,2c－6)，由∠BAC是钝角，得cos∠BAC<0，且A，B，C不共线，即|AB|2+|AC|2－|BC|2<0.由两点间的距离(jùlí)公式，得25+(3－c)2+(4－2c+6)2－［c2+(2c－6)2］<0，解得其中当c＝9时，此时A，B，C三点共线，故c≠9.所以c的取值范围是第三十页，共47页。【方法技巧】求解关于复数模最值问题的两种方法(1)转化为函数(hánshù)式求最值:将z=x+yi(x,y∈R)直接代入所要求的式子中去，把所要求的模用x,y的函数(hánshù)表示出来，转化为函数(hánshù)最值问题.(2)数形结合求最值:因为复数和图形有着密切的关系，可以利用这种关系把所给条件转化为图形直观地求出最大值和最小值.第三十一页，共47页。【变式训练】设z∈C，满足下列条件的点的集合分别是什么图形？(1)|z|＝4.(2)2<|z|<4.【解题(jiětí)指南】根据复数的模的几何意义判定复数z对应点的集合所构成的图形.第三十二页，共47页。【解析】(1)复数(fùshù)z的模等于4，就是说，向量的模等于4，所以满足条件|z|＝4的点Z的集合是以原点O为圆心，以4为半径的圆．(2)2<|z|<4可化为不等式组|z|＜4,|z|＞2.不等式|z|<4的解集是圆|z|＝4内部所有的点组成的集合，不等式|z|>2的解集是圆|z|＝2外部所有的点组成的集合，第三十三页，共47页。这两个集合(jíhé)的交集就是不等式组所表示的集合(jíhé)．容易看出，点Z的集合(jíhé)是以原点O为圆心，以2及4为半径的圆所夹的圆环，但不包括圆环的边界．第三十四页，共47页。【补偿训练】设复数z的模为17，虚部为－8，则复数z＝_____.【解析】设复数z=a-8i(a∈R)，由所以(suǒyǐ)a2=225,a=±15，z=±15－8i.答案：±15－8i第三十五页，共47页。类型三复数与复平面内向量的关系【典例3】(1)设O是原点，向量对应的复数分别为2－3i,－3+2i，那么向量对应的复数是()A.－5+5iB.－5－5iC.5+5iD.5－5i(2)(2014·黄山高二检测)在复平面内，O是原点，向量对应的复数为2+i.①如果(rúguǒ)点A关于实轴的对称点为点B，求向量对应的复数；②如果(rúguǒ)①中的点B关于虚轴的对称点为点C，求点C对应的复数.第三十六页，共47页。【解题探究】1.题(1)中向量对应复平面内点的坐标是多少，若知道A(x1,y1)，B(x2,y2)坐标，则向量的坐标如何表示？2.题(2)中由向量对应的复数为2+i，则点A的坐标是多少?【探究提示】1.因为向量对应复数分别(fēnbié)为2－3i,－3+2i，所以复平面内点的坐标是(2,-3),(-3,2),=(2-(-3),-3-2).2.点A的坐标为(2，1).第三十七页，共47页。【自主解答】(1)选D.向量对应(duìyìng)的复数分别为2－3i,－3+2i，所以复平面内点的坐标是A(2,-3),B(-3,2),所以=(5,－5)，所以对应(duìyìng)的复数是5－5i.(2)①设向量对应(duìyìng)的复数为z1=x1+y1i(x1，y1∈R),则点B的坐标为(x1，y1)，由题意可知，点A的坐标为(2，1).根据对称性可知：x1=2，y1=-1，故z1=2-i.②设点C对应(duìyìng)的复数为z2=x2+y2i(x2，y2∈R),则点C的坐标为(x2，y2)，由对称性可知：x2=-2，y2=-1，故z2=-2-i.第三十八页，共47页。【方法技巧】数形结合,探思路(1)以原点为起点的向量(xiàngliàng)表示的复数等于它的终点对应的复数；向量(xiàngliàng)平移后，此向量(xiàngliàng)表示的复数不变，但平移前后起点、终点对应的复数要改变．(2)复数的模从几何意义上来讲，表示复数对应的点到原点的距离，类比向量(xiàngliàng)的模，可以进一步引申|z－z1|表示点Z到点Z1之间的距离.如|z－i|=1表示点Z到点(0，1)之间的距离为1.第三十九页，共47页。【变式训练】复数z＝3＋4i对应的向量所在直线的斜率为_______．【解题指南】先利用复数与向量的对应关系(guānxì)，确定出向量的坐标，再利用直线的斜率公式求直线斜率.【解析】由z＝3＋4i知，＝(3,4)，所以直线的斜率为答案：第四十页，共47页。【补偿训练】在复平面(píngmiàn)内画出下列复数对应的向量，并求出各复数的模.【解析】在复平面(píngmiàn)内分别画出点Z1(1，－1)，Z3(－2,0)