约2550字。
第3章 数系的扩充与复数的引入
§3.1.1数系的扩充和复数的概念
【教学目标】
1.了解解方程等实际需要也是数系发展的一个主要原因,数集的扩展过程以及复数的分类表;
2.理解复数的有关概念以及符号表示;
3.掌握复数的代数表示形式及其有关概念;
4.在问题情境中了解数系得扩充过程,体会实际需求与数学内部的矛盾(数的运算规则、方程求根)在数系扩充过程中的作用,感受人类理性思维的作用以及数与现实世界的联系.
【教学重点】引进虚数单位i的必要性、对i的规定以及复数的有关概念.
【教学难点】复数概念的理解.
【教学过程】
1.对数集因生产和科学发展的需要而逐步扩充的过程进行概括(教师引导学生进行简明扼要的概括和总结)
自然数 整数 有理数 无理数 实数
2.提出问题
我们知道,对于实系数一元二次方程 ,没有实数根.我们能否将实数集进行扩充,使得在新的数集中,该问题能得到圆满解决呢?
3.组织讨论,研究问题
我们说,实系数一元二次方程 没有实数根.实际上,就是在实数范围内,没有一个实数的平方会等于负数.解决这一问题,其本质就是解决一个什么问题呢?
组织学生讨论,引导学生研究,最后得出结论:最根本的问题是要解决-1的开平方问题.即一个什么样的数,它的平方会等于-1.
4.引入新数 ,并给出它的两条性质
根据前面讨论结果,我们引入一个新数 , 叫做虚数单位,并规定:
(1) ;
(2)实数可以与它进行四则运算,进行四则运算时,原有的加、乘运算律仍然成立.
有了前面的讨论,引入新数 ,可以说是水到渠成的事.这样,就可以解决前面提出的问题(-1可以开平方,而且-1的平方根是 ).
5.提出复数的概念
根据虚数单位 的第(2)条性质, 可以与实数b相乘,再与实数a相加.由于满足乘法交换律及加法交换律,从而可以把结果写成 这样,数的范围又扩充了,出现了形如 的数,我们把它们叫做复数.
全体复数所形成的集合叫做复数集,一般用字母C表示,显然有:
N* N Z Q R C.
【巩固练习】
下列数中,哪些是复数,哪些是实数,哪些是虚数,哪些是纯虚数?并分别指出这些复数的实部与虚部各是什么?
例1.实数m分别取什么值时,复数z=m+1+(m-1)i是
(1)实数?(2)虚数?(3)纯虚数?
分析:因为m∈R,所以m+1,m-1都是实数,由复数z=a+bi是实、虚数、纯虚数与零的条件可以确定实数m的值.
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