第一篇:数学 -复数的向量表示 -数学教案
教学目标
(1)掌握向量的有关概念:向量及其表示法、向量的模、向量的相等、零向量;
(2)理解并掌握复数集、复平面内的点的集合、复平面内以原点为起点的向量集合之间的一一对应关系;
(3)掌握复数的模的定义及其几何意义;
(4)通过学习复数的向量表示,培养学生的数形结合的数学思想;
(5)通过本节内容的学习,培养学生的观察能力、分析能力,帮助学生逐步形成科学的思维习惯和方法.
教学建议
一、知识结构
本节内容首先从物理中所遇到的一些矢量出发引出向量的概念,介绍了向量及其表示法、向量的模、向量的相等、零向量的概念,接着介绍了复数集与复平面内以原点为起点的向量集合之间的一一对应关系,指出了复数的模的定义及其计算公式.
二、重点、难点分析
本节的重点是复数与复平面的向量的一一对应关系的理解;难点是复数模的概念.复数可以用向量表示,二者的对应关系为什么只能说复数集与以原点为起点的向量的集合一一对应关系,而不能说与复平面内的向量一一对应,对这一点的理解要加以重视.在复数向量的表示中,从复数集与复平面内的点以及以原点为起点的向量之间的一一对应关系是本节教学的难点.复数模的概念是一个难点,首先要理解复数的绝对值与实数绝对值定义的一致性质,其次要理解它的几何意义是表示向量的长度,也就是复平面上的点到原点的距离.
三、教学建议
1.在学习新课之前一定要复习旧知识,包括实数的绝对值及几何意义,复数的有关概念、现行高中物理课本中的有关矢量知识等,特别是对于基础较差的学生,这一环节不可忽视.
2.理解并掌握复数集、复平面内的点集、复平面内以原点为起点的向量集合三者之间的关系
如图所示,建立复平面以后,复数 与复平面内的点 形成—一对应关系,而点 又与复平面的向量 构成—一对应关系.因此,复数集 与复平面的以 为起点,以 为终点的向量集 形成—一对应关系.因此,我们常把复数 说成点Z或说成向量 .点、向量 是复数 的另外两种表示形式,它们都是复数 的几何表示.
相等的向量对应的是同一个复数,复平面内与向量 相等的向量有无穷多个,所以复数集不能与复平面上所有的向量相成—一对应关系.复数集只能与复平面上以原点为起点的向量集合构成—一对应关系.
2.这种对应关系的建立,为我们用解析几何方法解决复数问题,或用复数方法解决几何问题创造了条件.
3.向量的模,又叫向量的绝对值,也就是其有向线段的长度.它的计算公式是,当实部为零时,根据上面复数的模的公式与以前关于实数绝对值及算术平方根的规定一致.这些内容必须使学生在理解的基础上牢固地掌握.
4.讲解教材第182页上例2的第(1)小题建议.在讲解教材第182页上例2的第(1)小题时.如果结合提问 的图形,可以帮助学生正确理解教材中的“圆”是指曲线而不是指圆面(曲线所包围的平面部分).对于倒2的第(2)小题的图形,画图时周界(两个同心圆)都应画成虚线.
5.讲解复数的模.讲复数的模的定义和计算公式时,要注意与向量的有关知识联系,结合复数与复平面内以原点为起点,以复数所对应的点为终点的向量之间的一一对应关系,使学生在理解的基础上记忆。向量 的模,又叫做向量 的绝对值,也就是有向线段OZ的长度 .它也叫做复数 的模或绝对值.它的计算公式是 .
教学设计示例
复数的向量表示
教学目的
1掌握复数的向量表示,复数模的概念及求法,复数模的几何意义.
通过数形结合研究复数.
3培养学生辩证唯物主义思想. 重点难点
复数向量的表示及复数模的概念. 教学学具
投影仪 教学过程 1复习提问:向量的概念;模;复平面. 2新课:
一、复数的向量表示:
在复平面内以原点为起点,点Z(a,b)为终点的向量OZ,由点Z(a,b)唯一确定.
因此复平面内的点集与复数集C之间存在一一对应关系,而复平面内的点集与以原点为起点的向量一一对应.
常把复数z=a+bi说成点Z(a,b)或说成向量OZ,并规定相等向量表示同一复数.
二、复数的模
向量OZ的模(即有向线段OZ的长度)叫做复数z=a+bi的模(或绝对值)记作|Z|或|a+bi|
|Z|=|a+bi|=a+b
例1 求复数z1=3+4i及z2=-1+2i的模,并比较它们的大小.
解:∵|Z1|2=32+42=25 |Z2|2=(-1)2+22=5
∴|Z1|>|Z2| 练习: 1已知z1=1+3i z2=-2i Z3=4 Z4=-1+2i
⑴在复平面内,描出表示这些向量的点,画出向量.
⑵计算它们的模.
三、复数模的几何意义
复数Z=a+bi,当b=0时z∈R |Z|=|a|即a在实数意义上的绝对值复数模可看作点Z(a,b)到原点的距离.
例2 设Z∈C满足下列条件的点Z的集合是什么图形?
⑴ |Z|=4 ⑵ 2≤|Z|<4
解:(略)
练习:⑴ 模等于4的虚数在复平面内的点集 .
⑵ 比较复数z1=-5+12i z2=―6―6i的模的大小.
⑶已知:|Z|=|x+yi|=1 求表示复数x+yi的点的轨迹. 教学后记: 板书设计:
一、复数的向量表示:
三、复数模的几何意义
二、复数的模
例2 例1 探究活动
已知 要使,还要增加什么条件?
解:要使,即 由此可知,点 到两个定点 和 的距离之和为6,如把看成动点,则它的轨迹是椭圆 .
因此,所要增加的条件是:点 应满足条件 .
说明 此题是属于缺少条件的探索性问题,解决这类问题的一般做法是从结论出发,并采用逆推的方法得出终结的结论,便理所求的条件.
第二篇:5-平面向量与复数综合练习
5—平面向量与复数综合练习
11111.i为虚数单位,++=()iiiiA.0B.2iC.-2iD.4i
2.设i,j是不共线的单位向量,a=5i+3j,b=3i-5j,则a⊥b是i⊥j的()
A.充分不必要条件B.必要不充分条件
C.充要条件D.既非充分又非必要条件
3.若复数z=1+i,i为虚数单位,则(1+z)·z=()
A.1+3iB.3+3iC.3-iD.
3→→→→→4.若四边形ABCD满足AB+CD=0,(AB-AD)·AC=0,则该四边形一定是()
A.直角梯形B.菱形C.矩形D.正方形
5.平面向量a与b的夹角为60°,a=(2,0),|b|=1,则|a+2b|=()
A.3B.23C.4D.1
22+i6.数的共轭复数是()1-2i
33AB.C.-iD.i 5
57.已知向量a、b不共线,c=ka+b(k∈R),d=a-b.如果c∥d,那么()
A.k=1且c与d同向B.k=1且c与d反向
C.k=-1且c与d同向D.k=-1且c与d反向
8.a,b为平面向量,已知a=(4,3),2a+b=(3,18),则a,b夹角的余弦值等于()
881616A.B.-C.D.- 6565656
5→→→→9.已知两点M(-2,0),N(2,0),点P为坐标平面内的动点,满足|MN|·|MP|+MN·NP=0,则动点P(x,y)的轨迹方程为()
A.y2=8xB.y2=-8x
C.y2=4xD.y2=-4x 110.在△ABC中,AB=a,AC=b,且BD=DC,则AD=()
241211412A.a-bB.a+bC. a-bD.a+b 3333333
311.若向量a=(1,1),b=(2,5),c=(3,x)满足条件(8a-b)·c=30,则x=________.12.设复数z满足(1+i)z=2,其中i是虚数单位,则z=________.13.|a|=1,|b|=2,且a⊥(a-b),则向量a与向量b的夹角是________.
1→1→3→→→14.在四边形ABCD中,AB=DC=(1,1)BA+BC=BD,则四边形ABCD的面积为________. →→→|BA||BC||BD|
15.已知A(3,0),B(0,3),C(cos α,sin α).
π→→→→→→(1)若AC·BC=-1,求sin(α的值;(2)若|OA+OC|=13,且α∈(0,π),求OB与OC的夹角.
4→→→→16.已知向量OP=(2cos x+1,cos 2x-sin x+1),OQ=(cos x,-1),定义f(x)=OP·OQ.(1)求函数f(x)的最小正周期;
→→(2)若x∈(0,2π),当OP·OQ<-1时,求x的取值范围.
32→→17.设O为坐标原点,已知向量OZ1,OZ2分别对应复数z1,z2,且z1=+(10-a2)i,z2=(2a-a+51-a
→→5)i(其中a∈R),若z1+z2可以与任意实数比较大小,求OZ1·OZ2的值.
18.已知△ABC的角A、B、C所对的边分别是a、b、c,设向量m=(a,b),n=(sin B,sin A),p=(b-2,a-2).
(1)若m∥n,求证:△ABC为等腰三角形;
π(2)若m⊥p,边长c=2,角C=,求△ABC的面积. 3
→→→→→→19.已知两点M(-1,0),N(1,0),且点P使NM·NP,PM·PN,MP·MN成公差为非负的等差数列.
→→(1)求点P的轨迹方程;(2)若θ为PM与PN的夹角,求θ的最大值及此时点P的坐标.
答案及解析
1.【解析】 原式=-i+i+(-i)+i=0.【答案】 A
2.【解析】 a·b=(5i+3j)·(3i-5j)
22=15|i|-16i·j-15|j|=-16i·j.∴a⊥b是i⊥j的充要条件.
【答案】 C
3.【解析】 ∵z=1+i,∴(1+z)·z=(2+i)(1+i)=1+3i.【答案】 A
→→→→4.【解析】 由AB+CD=0知,AB=DC,∴四边形ABCD是平行四边形.
→→→又(AB-AD)·AC=0,→→∴DB·AC=0,即AC⊥BD,因此四边形ABCD是菱形.
【答案】 B
5.【解析】 ∵|a|=2,且|b|=1,∴|a+2b|2=(a+2b)2=a2+4a·b+4b2
=4+4×2×1×cos 60°+4×12=12.∴|a+2b|=23.【答案】 B
2+i2+i1+2i2+i+4i-26.【解析】 ∵===i,51-2i1-2i1+2i2+i∴i.1-2i
【答案】 C
7.【解析】 ∵c∥d且a,b不共线,∴存在唯一实数λ,使c=λd.∴ka+b=λa-λb,k=λ,k=-1,∴∴ 1=-λ,λ=-1.
【答案】 D
8.【解析】 ∵a=(4,3),2a+b=(3,18),∴b=(3,18)-2(4,3)=(-5,12),5,1216a·b4,3·-∴cos〈a,b〉==|a|·|b|5×1365
【答案】 C
→→→9.【解析】 ∵MN=(4,0),MP=(x+2,y),NP=(x-2,y),→→→→∴|MN|·|MP|+MN·NP
=x+2+y+4(x-2)=0.x+2+y=2-x,化简得y2=-8x.【答案】 B
10.B
11.【解析】 由(8a-b)·c=30,得18+3x=30,x=4.【答案】 4
21-i212.【解析】 z==1-i.1+i1+i1-i
【答案】 1-i
13.【解析】 设向量a与b的夹角为θ,由a⊥(a-b),得
a·(a-b)=0,即|a|2-a·b=0,∴|a||b|cos θ=|a|2,|a|
2π∴cos θ=,故θ=.|b|24
π【答案】 4
14.3
→→15.【解】(1)∵AC=(cos α-3,sin α),BC=(cos α,sin α-3),→→∴AC·BC=(cos α-3)cos α+sin α(sin α-3)=-1,得cos2α+sin2α-3(cos α+sin α)=-1,2∴cos α+sin α 3
π2∴sin(α+)=.43
→→(2)∵|OA+OC|=13,1∴(3+cos α)2+sin2α=13,∴cos α 2
π313∵α∈(0,π),∴α=,sin α=C(),3222
→→33∴OB·OC=,2
→→设OB与OC的夹角为θ,且θ∈[0,π],3→→2OB·OC3π则cos θ=.故θ=为所求. →→326|OB|·|OC|
→→16.【解】(1)f(x)=OP·OQ
=2cos2x+cos x-cos 2x+sin x-1=sin x+cos x
π=2sin(x+),4
则f(x)的最小正周期为T=2π.π2→→(2)由OP·OQ<-1,得sin(x+<-42
又x∈(0,2π),5ππ7π3π则x+π<x<.4442
3π故x的取值范围是(π,. 2317.【解】 依题意z1+z2为实数,由z1-(10-a2)i,a+5
32∴z1+z2=[(a2-10)+(2a-5)]i的虚部为0,a+51-a
∴a2+2a-15=0,解得a=-5,或a=3.又分母不为零,∴a=3,3此时z1=i,z2=-1+i,8
3→→即OZ1=,1),OZ2=(-1,1),8
5→→3∴OZ1·OZ2=×(-1)+1×1=.88
18.【解】(1)证明 ∵m∥n,∴asin A=bsin B,由正弦定理,得a2=b2,∴a=b.∴△ABC为等腰三角形.
(2)由题意可知m·p=0,即a(b-2)+b(a-2)=0.∴a+b=ab.由余弦定理可知,4=a2+b2-ab=(a+b)2-3ab,即(ab)2-3ab-4=0,∴ab=4(舍去ab=-1),11π∴S=absin C=×4×sin3.22319.【解】(1)设点P的坐标为(x,y),又M(-1,0),N(1,0),→→→→→→则PM=-MP=(-1-x,-y),PN=-NP=(1-x,-y),MN=-NM=(2,0). →→∴NM·NP=2(1-x),→→→→PM·PN=x2+y2-1,MP·MN=2(1+x),依题意得
222x2+y2-1=21+x+21-x,x+y=3,⇔ x≥0.21+x-21-x≥0
∴点P的轨迹方程为x2+y2=3(x≥0).
→→(2)(2)∵PM·PN=(-1-x,-y)·(1-x,-y)
=x2+y2-1=2,→→|PM|·|PN|=-1-x+-y1-x+-y
=4-x.→→PM·PN1∴cos θ==.→→4-x|PM|·|PN|
∵0≤x≤3,1π∴≤cos θ≤1,∴0≤θ23
π∴θ的最大值为x=0,3
∴点P的坐标为(0,3).
第三篇:复数的有关概念高中数学教案
(1)掌握复数的有关概念,如虚数、纯虚数、复数的实部与虚部、两复数相等、复平面、实轴、虚轴、共轭复数、共轭虚数的概念。
(2)正确对复数进行分类,掌握数集之间的从属关系;
(3)理解复数的几何意义,初步掌握复数集c和复平面内所有的点所成的集合之间的一一对应关系。
(4)培养学生数形结合的数学思想,训练学生条理的逻辑思维能力.
教学建议
(一)教材分析
1、知识结构
本节首先介绍了复数的有关概念,然后指出复数相等的充要条件,接着介绍了有关复数的几何表示,最后指出了有关共轭复数的概念.
2、重点、难点分析
(1)正确复数的实部与虚部
对于复数,实部是,虚部是 .注意在说复数 时,一定有,否则,不能说实部是,虚部是 ,复数的实部和虚部都是实数。
说明:对于复数的定义,特别要抓住 这一标准形式以及 是实数这一概念,这对于解有关复数的问题将有很大的帮助。
(2)正确地对复数进行分类,弄清数集之间的关系
分类要求不重复、不遗漏,同一级分类标准要统一。根据上述原则,复数集的分类如下: 注意分清复数分类中的界限:
①设,则 为实数
② 为虚数
③ 且。
④ 为纯虚数 且
(3)不能乱用复数相等的条件解题.用复数相等的条件要注意:
①化为复数的标准形式
②实部、虚部中的字母为实数,即
(4)在讲复数集与复平面内所有点所成的集合一一对应时,要注意:
①任何一个复数 都可以由一个有序实数对()唯一确定.这就是说,复数的实质是有序实数对.一些书上就是把实数对()叫做复数的.
②复数 用复平面内的点z()表示.复平面内的点z的坐标是(),而不是(),也就是说,复平面内的纵坐标轴上的单位长度是1,而不是 .由于 =0+1·,所以用复平面内的点(0,1)表示 时,这点与原点的距离是1,等于纵轴上的单位长度.这就是说,当我们把纵轴上的点(0,1)标上虚数 时,不能以为这一点到原点的距离就是虚数单位,或者 就是纵轴的单位长度.
③当 时,对任何,是纯虚数,所以纵轴上的点()()都是表示纯虚数.但当 时,是实数.所以,纵轴去掉原点后称为虚轴.
由此可见,复平面(也叫高斯平面)与一般的坐标平面(也叫笛卡儿平面)的区别就是复平面的虚轴不包括原点,而一般坐标平面的原点是横、纵坐标轴的公共点.
④复数z=a+bi中的z,书写时小写,复平面内点z(a,b)中的z,书写时大写.要学生注意.
(5)关于共轭复数的概念
设,则,即
第四篇:三角形四心的向量表示
从动和静两个角度看三角形中四“心”的向量表示
平面几何中中三角形的四“心”,即三角形的内心、外心、重心、垂心。在引入向量这个工具后,我们可以从动和静两个角度看三角形中的四“心”的向量表示,其一可以使我们对三角形中的四“心”有全新的认识;其二使我们对向量形式的多样性和向量运算的灵活性有更清楚的认识。
一.从静止的角度看向量的四“心”
1.已知点O是三角形ABC所在平面上一点,若OAOBOC0,则O是三角形ABC的()
(A)内心
(B)外心
(C)重心
(D)垂心
分析:若OAOBOC0,则OAOBOC,设以OA、OB为邻边的平行四边形为OACB,OC与AB交于点D,则D为AB的中点,由OAOBOC得,OCOC,即C、O、D、C四点共线,故CD为ABC的中线,所以O在边AB的中线上,同理可证, O在边AC的中线上, O在边BC的中线上所以O是三角形ABC的重心. 2.已知点O是三角形所在平面上一点,若OAOBOBOCOCOA,则O是三角形ABC的()
(A)内心
(B)外心
(C)重心
(D)垂心
分析:由OAOBOBOC得,OB(OAOC)0,即OBCA0,所以OBC,A同理可证:OCAB,OABC,所以O是ABC的垂心.3.已知点O是三角形所在平面上一点,若aOAbOBcOC0,则O是三角形ABC的()
(A)内心
(B)外心
(C)重心
(D)垂心
分析::若aOAbOBcOC0,又因为OBOAAB,OCOAAC,则(abc)OAbABcAC0.所以AObcABACABAC,因为与分别表示AB和AC方向上的单位向量,设abc|AB||AC||AB||AC|ABAC+,则AP平分BAC.又AO、APAP共线,BO平分BAC,知AO平分BAC。同理可证,|AB||AC|CO平分BAC。从而O是ABC的内心。
2224.已知点O是三角形所在平面上一点,若OAOBOC,则O是三角形ABC的()
(A)内心
(B)外心
(C)重心
(D)垂心
222222分析:因为OAOBOC,所以OAOBOC,即OAOBOC,所以O是ABC的外心。
二.从运动的角度看三角形的四“心”
1.已知点O是平面上一个定点,A、B、C是平面内不共线三点,动点P满足OPOA(ABAC),R,则动点P一定通过ABC的()
(A)内心
(B)外心
(C)重心
(D)垂心 解:OPOA(ABAC),可得AP(ABAC),由于ABAC表示以AB,AC为邻边的平行四边形的对角线,所以点P在边BC的中线所在直线上,故动点P的轨迹一定通过ABC的重心.2.已知点O是平面上一个定点,A、B、C是平面内不共线三点,动点P满足ABAC+ OPOA,R,则动点P一定通过ABC的()|AB||AC|(A)内心
(B)外心
(C)重心
(D)垂心
ABABACACABAC+ 得,AP+ 。由于+ 表分析:由OPOA|AB||AC||AB||AC||AB||AC|示BAC的平分线所在的方向向量。故当R时,动点则动点P一定通过ABC的内心。
3已知点O是平面上一个定点,A、B、C是平面内不共线三点,动点P满足ABAC+ ,R,则动点P一定通过ABC的()OPOA|AB|cosB|AC|coCs(A)内心
(B)外心
(C)重心
(D)垂心
ABACABAC+ 得,AP+ 。分析: 由OPOA|AB|cosB|AC|cosC|AB|cosB|AC|cosCABACABBCACBC+ B CBCB,C0由于所以cosAB|B|coAsC|C|cos|AB|coBsA|C|C。即点P的轨迹是过点A且垂直于BC的直线,故动点P的轨迹一定通过ABC的垂心。APB0C4.已知O平面上一个定点,A、B、C是平面内不共线三点,动点P满足OBOCOP2ABAC+ ,R,则动点P一定通过ABC的()sA|C|coC|AB|coBs(A)内心
(B)外心
(C)重心
(D)垂心
ABAC+ |AB|cosB|AC|cosCABACABAC+ ,当R时, + 表示垂直于可得DP|AB|cosB|AC|cosC|AB|cosB|AC|cosCOBOCOBOC分析:设BC的中点为为D,则OD,所以由OP22BC的向量,所以DP为线段BC的垂直平分线,故动点P的轨迹一定通过ABC的外心.上面通过动和静两个角度看三角形的四”心”的向量表示,得出了椒优美的结论,使我们对向量的四心有了新的认识,更好的体会到辩证的和谐的统一.
第五篇:三角形内心的向量表示形式
三角形内心的向量表示形式
有这样一个高考题:
已知O,N,P在ABC所在平面内,且OAOBOC,NANBNC0,且PAPBPBPC,则点PCPAO,N,P依次是ABC的()
(A)重心 外心 垂心
(B)重心 外心 内心
(C)外心 重心 垂心
(D)外心 重心 内心
答案为C,即分别为外心、重心、垂心,通过此题我们可以发现三角形的这三个“心”的向量表示形式非常和谐美观。而三角形的“心”常见的有四个,我们不仅会想三角形内心的向量表示形式是什么呢?
内心的向量表示有三种常见的形式,网络以及资料上面,对于它们的证明往往不完整,下面我把内心的向量表示形式及其验证的完整过程给读者介绍一下.
(1)点I是ABC所在平面内一点,I是ABC内心的充要条件是
CACBBICI0
CACBABAC分析:此条件直观意义较强,如即分别为与AB、AC同
ABACAIABACABACBCBABCBA向的单位向量AM、AN的差向量MN,由条件可得MN与AI垂直,而MN为等腰AMN的底边,故AI为A的角平分线,同理可得BI、CI亦为角平分线,即I是ABC内心.
上面的条件直观意义较易发现,然而形式较为复杂,下面介绍一个较为简单的充要条件,你能做出证明吗?
(2)如图,ABC的边长分别为a、b、c,点I是ABC所在平面内一
点,I是ABC内心的充要条件是aIAbIBcIC0
证明:已知点I为ABC的内心,延长AI交BC于点D,则BDcBDcac,所以,BD DCbBCbcbcAIABAIbccbc ,所以
acIDBDADabcabc连接BI,则有bcbcbccAD=(ABBD)(ABBC)因此,AIabcabcabcbcbccbcbc(AB(ACAB))(ABAC)abcbcabcbcbcbcbcbcABAC ABACabcabcabcbcbc(abc)AIbABcAC
aAI(bABbAI)(cACcAI)bIBcIC
aIAbIBcIC0
反之,当aIAbIBcIC0时,可得点I为ABC的角平分线的交点,即为三角形的内心.
此题的证明需要利用角平分线的性质定理与比例的性质,在化简变形的过程中要特别注意.(2)若0为平面内任一点,则点I为ABC的內心的充要条件为abcOAOBOC
abcabcabc证明:由(1)知aIAbIBcIC0 OI a(OIOA)b(OIOB)c(OIOC)0 (abc)OIaOAbOBcOC
从而有OIabcOAOBOC
abcabcabc上面我们提到的三角形的四个“心”非常奇妙,这一点从它们的向量表示形式上也能够体现出来,在平时的学习中要注意体会;同时向量法是研究几何图形性质的重要方法,而上面的证明过程也告诉我们把几何图形中的几何量用向量表示出来后,灵活运用平面几何中的比例关系及比例的性质是再进行向量运算的“先行军”.