思考1:一个复数z,什么情况下是实数?(
=z)
思考2:在复数范围内,你能将x2+y2分解因式吗?(x2+y2=(x+yi((x-yi))
说明:将a-bi称a+bi的共轭复数,记作
=a-bi
例1、计算求
.
此例的解答可由学生自己完成.(a2+b2)
思考:a>0时,方程x2+a=0在复数范围内的解是什么?(±
i)
3、复数的乘法:
.
指出这一法则也是一种规定,由于它与多项式乘法运算法则一致,因此,不需要记忆这个公式.注意i2=-1
复数乘法也满足交换律、结合律以及分配律.
练习教材P108---2
2、复数减法怎么办?实数当中,减法是加法的逆运算,即a+b=c,b称c与a的差,记作c-a
同理,对于复数,c+di+(x+yi)=a+bi,x+yi也称a+bi与c+di的差,记作(a+bi)-(c+di)
由加法定义,c+x=a,d+y=b,解得x=a-c,y=b-d,于是a+bi-(c+di)=(a-c)+(c-d)i两个复数的差仍然是一个复数
你能总结出复数加减运算的一般规律吗?
两个复数相加减,就是把他们的实部和虚部分别进行加减
练习:教材P108----1
1、复数的加法与多项式加法类似:a+bi+(c+di)=(a+c)+(c+d)i两个复数的和仍然是一个复数
容易验证:复数的加法满足交换律和结合律,即:z1+z2=z2+z1,(z1+z2)+z3=z1+(z2+z3)
3.2复数的四则运算(1)――加减与乘法
[教学目标]
[教学重点]复数的加、减、乘运算
[教学难点]复数范围内分解因式
[教学过程]
人们最早在研究方程时,认为x2+1=0之类的方程必定无解,由于习惯用历史来解释现实与告诉未来,所以人们也就习惯地将“其有解”视作是永不可能的。1545年,意大利的Cardano在其著作《大术》中讨论了这样的问题:“是否可以将十分成二部分,使它们的积等于40”,用现在的话即解方程x2-10x+40=0,他大胆提出了两个解5±
(只不过当时不这样记),Cardano将之称作“诡辩量”,既然是诡辩量,自然在当时也将之视作一种无聊的游戏(它标志着虚数的诞生),正是这一游戏,27年后,意大利的Bembeli在其《代数学》中,用之完整地得到了一元三次方程的求根公式。
但,人们的观念并没有随之带来变化。如:Descartes在1637年的《几何学》中,认为它非实在,故起名为imaginary number(虚数)!大科学家Newton也不承认它,继续把它当作一种无聊的游戏;Leibniz更是发扬这一传统思想,称:虚数是介于存在与不存在间的无聊的两栖物。
至1747年,法国的D/Alembert才将虚数与实数并列看待,并将实数与虚数统称为数(当时的实数实质指的是有理数);1777年,瑞士的Euler系统地建立了复数理论,并首次用i表示虚数单位,发现了复指数函数与三角函数间关系;至1801年,德国的Guass系统地使用了i这个记号及运算法则,将实数与虚数统称复数,并将复数与几何建立了对应关系,复数理论走向了应用。
五,计算机的问世,使“二进制”这一古文明复活
自然界中存在着大量截然相反的状态,如:有与无、大与小、高与底、通与断,既然用十个手指可以用来表示十进制数,那么用两手或两脚也可以记数,这样就形成了二进制记数法。在我国周朝的《易经》中就记载了用不断的横“―”和断开的横“--”表示两种相反的状态,如果将“―”记作现在的1,而“--”视作现在的0,其实就形成了现在的二进制,根据各种文献考证,这一符号诞生于原始社会伏羲时代的“八卦”。但由于二进制表示数很冗长,人们并没有在数学中引起重视,在我国,它却成为算命的理论基础壮大起来。
1698年,德国的Leibniz对中国传去的“八卦”产生了浓厚的兴趣,他预言:这将对科学研究非常重要,并提出了用机器代替人进行逻辑思维活动的设想,为此他还写了一封热情洋溢的信给当时的康熙皇帝,希望与中国学者共同研究八卦,进行文化交流。但当时的“天朝大国”闭关自守,对之自然是“不屑一顾”。
至1847年,英国的Boole-George发表了《逻辑学的数学分析》,紧接着于1854年他又发表《思维规律》,建立了逻辑代数(俗称Boole代数),但这一理论并没有引起人们的重视;直到1936年,美国麻省理工学院的Shannon将逻辑代数用于电子电路后,人们开始认识到:它是电路设计的理论根据和主要分析手段,紧接着于1946年,第一台电子计算机问世,二进制被用来作为计算机的基本数而引起人们的重视;又为解决它表示数太过冗长的致命弱点,开发出八进制、十六进制等等。这样,数冲破了十进制原有的包围,形成了应用数学的燎原之势。
总之,数的发展历程基本呈现:出现早、承认慢、系统理论互关联的特点。
附录 数的发展历程一览表
年代
对应中国年代
国家
主 要 成 就
旧石器晚期
伏羲时代
中国
八卦图出现,标志着数与二进制的诞生
-4200~-2200
黄帝族成契时代~唐尧起时期
中国
象形字诞生,有《洛书》《河图》数学文献
巴比伦
出现以石记数及六十进位制
埃及
象形字出现
-1850
夏槐王朝
埃及
纸草文书中有了分数记载
-1650
夏发王朝
埃及
Ahmes纸草文书中,将分数分子化为1进行计算
-600
周定王5年
巴比伦
泥版文书中以“□”代表零
-400左右
周安王2年
希腊
Hippasus提出了有无理数存在
-300
周赦王15年
希腊
Euclid《几何原本》用近似有理数取代无理数
-100
汉武帝天汉元年
中国
《周髀算经》记载了具体分数的计算
月1世纪
西汉
美国
印第安人马雅族用“□”表示零
100-200
东汉
中国
《九章算术》《孙子算经》含有了分数的运算法则及负数的概念
850
唐宣宗大中4年
印度
Mahavira写成《算术精要》,提出零的运算法则
920
梁末帝贞明5年,契丹太祖神册5年
叙利亚
Al-Battanl引入小数
1299
元成宗大德3年
中国
朱世杰《算学启蒙》有了负数的运算法则
1522
明世宗嘉靖元年
英国
Tonstall首用阿拉伯数字
1545
明世宗嘉靖24年
意大利
Cardana引入诡辩量(复数)
1572
明隆庆6年
意大利
Bcmbelli用复数得出一元三次方程的通解
1585
明万历13年
比利时
Stevin《论十进制》出版
1620
明泰昌元年
荷兰
Girard用“-”表示负数
1637
清崇德2年,明崇祯10年
法
Descartes命名虚数imaginary number
1689
清康熙28年
德
Leibniz指出八卦对科学研究很重要,提出了用机器代替人进行逻辑思维活动的设想
1747
清乾隆12年
法
D/Alem将有理数与虚数同样看待
1777
清乾隆42年
瑞士
Euler创立复数论
1801
清嘉庆6年
德
Guass系统将复数与几何建立关系
1847
清道光27年
英
Boole创立逻辑代数
1872
清同治11年
德
Dedekind命名有理数、无理数与实数
1874
清同治13年
德
Cantor证明实数与数轴上点一一对应
1891
清光绪17年
意大利
Peano提出正整数公理
1936
民国25年
美
Shannon将逻辑代数用于电子电路
1946
民国35年
美
第一台电子计算机问世
Hippasus虽然死了,但他的“无公度比”的观念并没有随之消亡。Plato学派的前驱Theodorus又证明了
、
、
也没有公度比,可惜这一学派又不愿接受无理数这一新概念。之后的Eudoxus及Euclid是通过“量”概念的引入,用几何方法处理这种“无公度比”(用现在的话说,就是找近似的有理数来代替这个数),这又基本上将无理数抹杀。在东方的印度,也同样在十二世纪仍将无理数当作有理数加以处理。直至十九世纪的1872年,德国的Dedekind才将之分离出来,为区分以往的数而命名为无理数,将原有的可以化为整数比的数称有理数,并将无理数与有理数统称实数,创建了实数理论;之后的1874年,德国的Cator验证了Dedekind理论的正确性,并证明了“实数与数轴上点一一对应”的理论,至此,完成了真正意义上的实数理论。
四,无聊游戏中出现的复数
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