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復(fù)數(shù)·復(fù)數(shù)的乘法及其幾何意義·教案
教學(xué)目標(biāo)
1.掌握用復(fù)數(shù)的三角形式進(jìn)行乘法運(yùn)算的法則及其推導(dǎo)過(guò)程. 2.掌握復(fù)數(shù)乘法的幾何意義.
3.讓學(xué)生領(lǐng)悟到“轉(zhuǎn)化”這一重要數(shù)學(xué)思想方法. 4.培養(yǎng)學(xué)生探索問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力. 教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)
重點(diǎn):復(fù)數(shù)的三角形式是本節(jié)內(nèi)容的出發(fā)點(diǎn),復(fù)數(shù)的乘法運(yùn)算. 難點(diǎn):復(fù)數(shù)乘法運(yùn)算的幾何意義,不易為學(xué)生掌握. 教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)
師:前面我們學(xué)習(xí)了復(fù)數(shù)的代數(shù)形式的運(yùn)算和復(fù)數(shù)的三角形式,請(qǐng)大家用5分鐘的時(shí)間,完成以下兩道題的演算.(利用投影儀出示)
1.(1-2i)(2+i)(4+3i);
想出算法后,請(qǐng)大家在筆記本上演算,允許同學(xué)之間交換意見(jiàn).
(教師在教室里巡視,稍過(guò)幾分鐘,請(qǐng)一位已經(jīng)做完的同學(xué)在黑板上寫出推導(dǎo)過(guò)程)學(xué)生板演:
z1·z2=r1(cosθ1+isinθ1)·r2(cosθ2+isinθ2)=(r1cosθ1+ir1sinθ1)·(r2cosθ2+ir2sinθ2)
=(r1r2cosθ1cosθ2-r1r2sinθ1sinθ2)+i(r1r2sinθ1cosθ2+r1r2cosθ1sinθ2)=r1r2[(cosθ1cosθ2-sinθ1sinθ2)+i(sinθ1cosθ2+cosθ1sinθ2] =r1r2[cos(θ1+θ2)+isin(θ1+θ2)]. 師:很好,你是怎樣想出來(lái)的?為什么這樣想?
生:我們已經(jīng)學(xué)過(guò)復(fù)數(shù)的代數(shù)形式運(yùn)算,因此把三角形式化為代數(shù)形式,按著代數(shù)形式的乘法運(yùn)算法則就可以完成運(yùn)算.根據(jù)數(shù)學(xué)求簡(jiǎn)的原則,運(yùn)用三角公式把結(jié)果化簡(jiǎn). 在已知的基礎(chǔ)上發(fā)展和探索未知的東西,解題時(shí),把未知轉(zhuǎn)化成已知,這是重要的思想方法.我是根據(jù)這個(gè)思想才想出來(lái)的.
師:觀察這個(gè)問(wèn)題的已知和結(jié)論,同學(xué)們能發(fā)現(xiàn)有什么規(guī)律嗎?
生:兩個(gè)復(fù)數(shù)相乘,積的模等于各復(fù)數(shù)模的積,積的復(fù)角等于各復(fù)數(shù)的輻角的和. 師:利用這個(gè)結(jié)論,請(qǐng)同學(xué)們計(jì)算:
這就是復(fù)數(shù)的三角形式乘法運(yùn)算公式.
三角形式是由模和輻角兩個(gè)量確定的,進(jìn)行乘法運(yùn)算時(shí)要清楚模怎樣算?輻角怎樣算? 使用復(fù)數(shù)的三角形式進(jìn)行運(yùn)算的條件是復(fù)數(shù)必須是三角形式的標(biāo)準(zhǔn)式,輻角不要求一定是主值.
同學(xué)們已經(jīng)了解,復(fù)數(shù)通過(guò)幾何表示,把復(fù)數(shù)與復(fù)平面內(nèi)的點(diǎn)或從原點(diǎn)出發(fā)的向量建立起一一對(duì)應(yīng)后,復(fù)數(shù)不僅取得了實(shí)際的解釋,而且確實(shí)逐步展示了它的廣泛應(yīng)用.我們已經(jīng)研究了復(fù)數(shù)加、減法的幾何意義,并感覺(jué)到了它的用途,請(qǐng)大家討論一下,學(xué)習(xí)了復(fù)數(shù)的三角形式運(yùn)算對(duì)復(fù)數(shù)乘法的幾何意義有什么啟發(fā)呢?
(同學(xué)分組討論,請(qǐng)小組代表發(fā)言.如果條件允許,在學(xué)生發(fā)言同時(shí),用多媒體輔助教學(xué),演示模伸縮情況,輻角終邊的旋轉(zhuǎn))
生:復(fù)數(shù)的乘法對(duì)應(yīng)的向量,就是由對(duì)應(yīng)于被乘數(shù)所對(duì)應(yīng)的向量按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)一個(gè)角θ2(θ2>0,如果θ2<0,按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)一個(gè)角|θ2|,再把其模變?yōu)樵瓉?lái)的r2倍(r2>1,應(yīng)伸長(zhǎng);0<r2<1,應(yīng)縮短;r2=1,模長(zhǎng)不變),所得的向量就表示積z1·z2.這是復(fù)數(shù)乘法的幾何意義.
師:解此題復(fù)數(shù)是否一定化成三角形式?
生:復(fù)數(shù)與從原點(diǎn)出發(fā)的向量建立了一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,無(wú)論是代數(shù)形式還是三角形式都表示同一個(gè)復(fù)數(shù)和向量,運(yùn)算結(jié)果是一個(gè)數(shù),因此不一定化成三角形式,應(yīng)根據(jù)需要來(lái)選擇.
師:說(shuō)得好,請(qǐng)同學(xué)們寫一下解題過(guò)程.(找一名同學(xué)到黑板板演)
解:所求的復(fù)數(shù)就是-1+i乘以一個(gè)復(fù)數(shù)z0的積,這個(gè)復(fù)數(shù)z0的模是1,輻角的主值是120°.所求的復(fù)數(shù)是:(-1+i)·1·(cos 120°+isin 120°)
師:為什么?
生丙:乘數(shù)sin30°+icos 30°不是復(fù)數(shù)三角形式的標(biāo)準(zhǔn)式,應(yīng)化為cos 60°+isin 60°,這樣才能應(yīng)用復(fù)數(shù)乘法的幾何意義來(lái)解題.
師:同學(xué)們應(yīng)注意到旋轉(zhuǎn)的角度是輻角來(lái)確定的,而輻角的大小又是由復(fù)數(shù)的三角形式的標(biāo)準(zhǔn)式來(lái)確定.
同學(xué)們開(kāi)始討論解決:
生庚:復(fù)數(shù)運(yùn)算的幾何意義是在復(fù)平面內(nèi)實(shí)施的,因此要建立直角坐標(biāo)系. 師:你分析得正確,如圖8-13,建立坐標(biāo)系.取正方形的邊長(zhǎng)為單位長(zhǎng)1.
生辛:∠B1Ox=∠1,∠B2Ox=∠2,∠B3Ox=∠3,這樣,∠1+∠2+∠3=∠B1Ox+∠B2Ox+∠B3Ox.而∠B1Ox,∠B2Ox,∠B3Ox可以分別看作B1,B2,B3三個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)復(fù)數(shù)的輻角主值,下面應(yīng)考慮B1,B2,B3對(duì)應(yīng)復(fù)數(shù)是什么?
按著老師規(guī)定的單位長(zhǎng),B1,B2,B3三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)分別為1+i,2+i,3+i. 師:好,你先談到這里,如果單位長(zhǎng)度有新的規(guī)定,例如邊長(zhǎng)為2,則三點(diǎn)對(duì)應(yīng)復(fù)數(shù)分別為2+2i,4+2i,6+2i,并未影響復(fù)數(shù)的輻角主值的大小,不過(guò)計(jì)算要繁一些.同學(xué)們繼續(xù)討論.
生壬:2+i,3+i的輻角主值都不是特殊角,只能查表求近似值再相加,誤差較大.根據(jù)復(fù)數(shù)乘法的幾何意義,積的輻角等于兩個(gè)乘數(shù)輻角之和,可以先作乘法,看乘積是什么?假若其輻角主值也不是特殊角,但只取一次近似值. 師:你分析得很好,請(qǐng)你計(jì)算一下:
師:今天這節(jié)課,從知識(shí)上要掌握用復(fù)數(shù)的三角形式進(jìn)行乘法運(yùn)算的法則和乘法的幾何意義及其推導(dǎo)過(guò)程.從思考方法上要善于從未知與已知、數(shù)與形以及復(fù)數(shù)的各種形式互相轉(zhuǎn)換角度上考慮問(wèn)題.現(xiàn)在布置作業(yè):