日期:2022-01-21
這是復數的概念教學內容分析,是優秀的數學教案文章,供老師家長們參考學習。
教學目標
(1)掌握復數的有關概念,如虛數、純虛數、復數的實部與虛部、兩復數相等、復平面、實軸、虛軸、共軛復數、共軛虛數的概念。
(2)正確對復數進行分類,掌握數集之間的從屬關系;
(3)理解復數的幾何意義,初步掌握復數集C和復平面內所有的點所成的集合之間的一一對應關系。
(4)培養學生數形結合的數學思想,訓練學生條理的邏輯思維能力.
教學建議
(一)教材分析
1、知識結構
本節首先介紹了復數的有關概念,然后指出復數相等的充要條件,接著介紹了有關復數的幾何表示,最后指出了有關共軛復數的概念.
2、重點、難點分析
(1)正確復數的實部與虛部
對于復數,實部是,虛部是.注意在說復數時,一定有,否則,不能說實部是,虛部是,復數的實部和虛部都是實數。
說明:對于復數的定義,特別要抓住這一標準形式以及是實數這一概念,這對于解有關復數的問題將有很大的幫助。
(2)正確地對復數進行分類,弄清數集之間的關系
分類要求不重復、不遺漏,同一級分類標準要統一。根據上述原則,復數集的分類如下:
注意分清復數分類中的界限:
①設,則為實數
②為虛數
③且。
④為純虛數且
(3)不能亂用復數相等的條件解題.用復數相等的條件要注意:
①化為復數的標準形式
②實部、虛部中的字母為實數,即
(4)在講復數集與復平面內所有點所成的集合一一對應時,要注意:
①任何一個復數都可以由一個有序實數對()唯一確定.這就是說,復數的實質是有序實數對.一些書上就是把實數對()叫做復數的.
②復數用復平面內的點Z()表示.復平面內的點Z的坐標是(),而不是(),也就是說,復平面內的縱坐標軸上的單位長度是1,而不是.由于=0+1·,所以用復平面內的點(0,1)表示時,這點與原點的距離是1,等于縱軸上的單位長度.這就是說,當我們把縱軸上的點(0,1)標上虛數時,不能以為這一點到原點的距離就是虛數單位,或者就是縱軸的單位長度.
③當時,對任何,是純虛數,所以縱軸上的點()()都是表示純虛數.但當時,是實數.所以,縱軸去掉原點后稱為虛軸.
由此可見,復平面(也叫高斯平面)與一般的坐標平面(也叫笛卡兒平面)的區別就是復平面的虛軸不包括原點,而一般坐標平面的原點是橫、縱坐標軸的公共點.
④復數z=a+bi中的z,書寫時小寫,復平面內點Z(a,b)中的Z,書寫時大寫.要學生注意.
(5)關于共軛復數的概念
設,則,即與的實部相等,虛部互為相反數(不能認為與或是共軛復數).
教師可以提一下當時的特殊情況,即實軸上的點關于實軸本身對稱,例如:5和-5也是互為共軛復數.當時,與互為共軛虛數.可見,共軛虛數是共軛復數的特殊情行.
(6)復數能否比較大小
教材最后指出:“兩個復數,如果不全是實數,就不能比較它們的大小”,要注意:
①根據兩個復數相等地定義,可知在兩式中,只要有一個不成立,那么.兩個復數,如果不全是實數,只有相等與不等關系,而不能比較它們的大小.
②命題中的“不能比較它們的大小”的確切含義是指:“不論怎樣定義兩個復數間的一個關系‘<’,都不能使這關系同時滿足實數集中大小關系地四條性質”:
(i)對于任意兩個實數a,b來說,a
(ii)如果a
(iii)如果a
(iv)如果a0,那么ac
(二)教法建議
1.要注意知識的連續性:復數是二維數,其幾何意義是一個點,因而注意與平面解析幾何的聯系.
2.注意數形結合的數形思想:由于復數集與復平面上的點的集合建立了一一對應關系,所以用“形”來解決“數”就成為可能,在本節要注意復數的幾何意義的講解,培養學生數形結合的數學思想.
3.注意分層次的教學:教材中最后對于“兩個復數,如果不全是實數就不能本節它們的大小”沒有證明,如果有學生提出來了,在課堂上不要給全體學生證明,可以在課下給學有余力的學生進行解答.
復數的有關概念
教學目標
1.了解復數的實部,虛部;
2.掌握復數相等的意義;
3.了解并掌握共軛復數,及在復平面內表示復數.
教學重點
復數的概念,復數相等的充要條件.
教學難點
用復平面內的點表示復數M.
教學用具:直尺
課時安排:1課時
教學過程:
一、復習提問:
1.復數的定義。
2.虛數單位。
二、講授新課
1.復數的實部和虛部:
復數中的a與b分別叫做復數的實部和虛部。
2.復數相等
如果兩個復數與的實部與虛部分別相等,就說這兩個復數相等。
即:的充要條件是且。
例如:的充要條件是且。
例1:已知其中,求x與y.
解:根據復數相等的意義,得方程組:
∴
例2:m是什么實數時,復數,
(1)是實數,(2)是虛數,(3)是純虛數.
解:
(1)∵時,z是實數,
∴,或.
(2)∵時,z是虛數,
∴,且
(3)∵且時,
z是純虛數.∴
3.用復平面(高斯平面)內的點表示復數
復平面的定義
建立了直角坐標系表示復數的平面,叫做復平面.
復數可用點來表示.(如圖)其中x軸叫實軸,y軸除去原點的部分叫虛軸,表示實數的點都在實軸上,表示純虛數的點都在虛軸上。原點只在實軸x上,不在虛軸上.
4.復數的幾何意義:
復數集c和復平面所有的點的集合是一一對應的.
5.共軛復數
(1)當兩個復數實部相等,虛部互為相反數時,這兩個復數叫做互為共軛復數。(虛部不為零也叫做互為共軛復數)
(2)復數z的共軛復數用表示.若,則:;
(3)實數a的共軛復數仍是a本身,純虛數的共軛復數是它的相反數.
(4)復平面內表示兩個共軛復數的點z與關于實軸對稱.
三、練習1,2,3,4.
四、小結:
1.在理解復數的有關概念時應注意:
(1)明確什么是復數的實部與虛部;
(2)弄清實數、虛數、純虛數分別對實部與虛部的要求;
(3)弄清復平面與復數的幾何意義;
(4)兩個復數不全是實數就不能比較大小。
2.復
數集與復平面上的點注意事項:
(1)復數中的z,書寫時小寫,復平面內點Z(a,b)中的Z,書寫時大寫。
(2)復平面內的點Z的坐標是(a,b),而不是(a,bi),也就是說,復平面內的縱坐標軸上的單位長度是1,而不是i。
(3)表示實數的點都在實軸上,表示純虛數的點都在虛軸上。
(4)復數集C和復平面內所有的點組成的集合一一對應:
五、作業1,2,3,4,
六、板書設計:
§8,2復數的有關概念
1定義:例13定義:4幾何意義:
2定義:例25共軛復數:
教學內容 1復數的概念
2復數的代數形式
3 復數的分類
4 復數相等
教學目標 1知識目標 理解復數的有關概念掌握復數的代數表示及復數相等的條件。
2能力目標 培養學生抽象概括運算求解的能力。
3情感目標 培養學生學習數學的興趣激勵學生勇于創新。
教學重難點
重點:復數的有關概念。
難點:對復數有關概念的理解。
教學過程
一.知識回顧 多媒體演示
自然數集、整數集、有理數集、實數集之間關系。
問題 數集能否再進行擴充?(多媒體)
【設計意圖】活躍學生思維。
二.新課講授
(多媒體)
1復數的概念:把形如a+bi(a,b∈R)形式的數稱為復數。
復數用字母z表示
復數組成的集合稱為復數集,有字母c表示。
2復數的代數形式 z=a+bi(a,b∈R) a叫做復數z的實部用Rez表示。
b叫做復數z的虛部用Imz表示。
3復數的分類:z=a+bi(a,b∈R)
當b=0時,復數為實數
當b≠0時,復數為虛數 在虛數中,當a=0時,復數為純虛數,當a≠0時復數為非純虛數。
例題講解(多媒體)
課堂練習(多媒體)
4復數相等:我們規定:兩個復數Z1=a+bi(a,b∈R)與Z2=c+di(c,d∈R)相等當且僅當它們的實部與與虛部分別相等,即
a+bi=c+dióa=c,且b=d
特別地,a+bi=0óa=b=0,此時復數Z=a+bi=0
例題講解(多媒體)
5課堂練習P85練習題3
6小結:
本節知識點有:
<1>復數概念:把形如 a+bi (a,b∈R)的數叫復數。
<2>復數相等:兩個復數相等當且僅當它們的實部與虛部
相等。
7作業:
(1) P85 練習第四題
(2) 思考題:“復數還能否再擴充?”
板書設計
1 復數的概念:把形如a+bi(a,b∈R)形式 4復數相等:兩個復數相等
的數稱為復數。 當且僅當它們的實部與虛部相等。
2復數的代數形式:z=a+bi(a,b∈R) 5課堂練習P85 第3題
3復數的分類z=a+bi(a,b∈R) 6作業
當b=0時,復數為實數 P85第一題
當b≠0時,復數為虛數 思考題
在虛數中,當a=0時,
復數為純虛數,當a≠0時
復數為非純虛數。
分享:
我說課的題目是《數系的擴充與復數的概念》,我將從背景分析、教學目標、課堂結構、教學媒體設計、教學過程設計、教學評價設計共六個部分作具體的闡述。
一、背景分析
(1)教材分析
本節課是人教版普通高中課程標準實驗教科書選修1-2第3章第1節的內容,這節課的主要內容是數系的擴充與復數的有關概念。是數系經歷了三次擴充之后的又一次擴充,是本章后續學習復數四則運算的基礎。
因此本節課的教學重點是:認識數系擴充必要性,理解復數的基本概念。
(2)學情分析
因為學生已經掌握了整數與分數;正數與負數;有理數與無理數;以及實數這些概念;有的學生可能知道一些與數系擴充有關的數學史;但是學生對數的'分類主要依靠的是簡單記憶,所以對數系擴充的過程以及擴充的必要性不甚了解。
因此教學難點是:實數系擴充到復數系的認識過程,以及復數概念的理解。
二、教學目標設計
鑒于以上對教材和學情的分析,確定本節課的教學目標如下:
(1)知識與技能:了解數系的擴充史,滲透數學文化;掌握復數的概念和復數相等的充要條件。
(2)過程與方法:通過對新概念的學習提高學生的認知能力,在復數相等充要條件的研究過程中提高學生類比思考的能力。
(3)情感態度價值觀:通過了解數系擴充的過程,使學生體會到一種鮮活的數學思維過程,激發學生對數學的興趣,培養他們的探索精神。
三、課堂結構設計
(一)情景引入——得到學習課題,明確學習目標
(二)懸疑探究——探究復數的引入的必要性
(三)建構新知——探究復數的概念
(四)鞏固—知識的應用
(五)學習小結——概括知識體系,布置作業
四、教學媒體設計
為了達到更好的教學效果,我準備通過多媒體演示介紹數系擴充史來激發學生的學習興趣。例1題教學后的變式訓練,通過多媒體展示節省時間。在第四個環節當堂檢測部分,利用多媒體展示幾個題目。其它教學環節基本不再使用多媒體。
五、教學過程設計
將依次按照課堂結構設計的五個教學環節進行。
(一)情景引入——得到學習課題,明確學習目標
我將以五百年前意大利的卡爾丹遇到這樣一個問題作為引入:將10分成兩個部分,使它們的乘積等于40。
解題之后發現:=-15
該方程無實數解
提出問題(1):那么他遇到了什么問題呢?負數為什么不能開方?
那么他又是怎么解決的呢?
(二)懸疑探究——探究復數的引入的必要性
①由于生產的需要,產生了自然數
②負數的引入,解決了在自然數集中不夠減的矛盾。
③分數的引入,解決了在整數集中不能整除的矛盾。
④無理數的引入,解決了開方開不盡的矛盾。
那么我們引入什么樣的數,才能解決負數不能開平方的矛盾呢?
(三)建構新知——探究復數的概念
通過第一環節的學習,學生已經了解了由自然數到實數的數系擴充史。但是人們發現在實數范圍內仍然無法完全解決代數方程根的問題,這就必須引入新的“數”,(這就是概念產生的必要性)。這時,要鼓勵學生積極思考,并肯定學生的思維結果。由此自然地引入“虛數單位”,規定。
就像引入無理數一樣,根據加、乘運算律,讓學生逐步發現復數的代數形式。這樣使原來在實數范圍內無解的方程,現在可以借助虛數單位表示根,與之對應,之前我們認識的數都是實數,實數和虛數統稱為復數。給出實部、虛部的概念;強調復數的實部是,虛部是,不是。
提出問題(2)“形如的數是否一定是虛數?”
在學生思考和討論之后,通過對實部、虛部取值情況的分析,幫助學生掌握復數集的分類。至此完成了“引導學生從實數系到復數系擴充”的教學任務。邊啟發邊講解,之后要求學生思考課后練習第1、第2題,以此加強對復數概念和復數集分類的掌握。最后通過提問的方式確認學生已經達到本環節教學目標的要求。
為了鞏固學生對復數概念的理解,與學生一起分析例1;引導學生完成例1變式:第四問是課本例題中沒有的,我是想通過復數Z等于0的題目來引導學生向下一個教學目標過度。
提出問題(3)兩個復數,=相等的充要條件是什么呢?
引導學生類比兩個多項式相等的條件,歸納出復數相等的充要條件,即實部與實部相等、虛部與虛部相等。
之后,詳細講解并板書例2,如幻燈片所示,起到教師的示范作用。
在觀察學生反映,確認學生已經基本理解復數相等的充要條件之后,要求學生獨立完成課后練習第三題。經過巡視,挑出學生代表展示其解析過程,表揚書寫比較工整的學生。
(四)鞏固知識的應用
在完成了新知學習的環節之后,由于本節課在知識能力方面學生易于掌握,此時通過多媒體展示鞏固練習題。
(五)學習小結——概括知識體系,布置作業
引導學生通讀一遍課本的同時回顧本節課的主要內容,由學生自己總結出本節課的主要知識和方法,以此來提高學生歸納總結的能力。
布置作業時
1、書面作業:習題A組第1、2題
2、課外引申:可以推薦一本書——《虛數的故事》,給興趣濃厚的學生提供課外拓展數學視野的平臺。
六、教學評價設計
到此為止,我完成了教學目標設計的任務;學生也掌握了復數的概念及復數相等的定義;對基礎薄弱的學生在“練習1,3”中多給他們創造機會,力爭使每一個層次的學生都能有所發展。
我的說課到此結束,謝謝大家!
引入:
大家都知道,數,是數學中的基本概念,也是我們生活和科學技術時刻離不開的語言和工具。前幾天,老師遇到了這樣一個與數有關的問題,大家看看該怎樣解決呢?
問題1:已知 ,求:(1) ;(2) 。
對于第二個問,學生可能出現下面幾種方案得出結論,
方案一:
方案二:
方案三:通過 可是
方案四:
你是怎么處理的,結論是什么?
第二個問為什么沒解出來?為什么存在著使 的數,但是卻求不出來,你是怎么想的呢?
正如同學們所分析的,數的概念需要進一步發展,實數集需要擴充。這就是本節課要研究的內容——§3.3.1數系的擴充與復數的概念。
應該如何進行數的擴充呢?到目前為止,大家已經知道,數系經歷了三次擴充,就讓我們通過回憶,從中尋找數系擴充的方法。
請大家以四人為一組合作探討下面的問題。
問題2:數在不斷的發展,到目前為止,經歷了三次擴充,
(1)回顧數從自然數發展到實數的三次擴充歷程。
(2)說明數集N,Z,Q,R的關系
(2)分析每一次引入新數,擴大數系的原因。
同學們說的非常好,數的這種發展一方面是生產生活的需要,另一方面也是數學本身發展的需要。
數與數之間的聯系正是通過一些運算建立起來的,如果沒有運算,數不過是一些孤立的符號,毫無意義,接下來讓我們從運算的角度,進一步討論數的擴充。
問題3: 對于加、減、乘、除、乘方、開方這六種運算來說,在以下四個數集中,
(1)任意兩個數運算所得的結果是否仍然屬于這個數集。
(2)試著分析,引入負數,分數,無理數對于運算的影響。
通過不斷的引入新數,數系逐步擴大到了實數系。 通過這個表格,我們看到,新的數集中,原有的運算律仍然適用,同時引入新數后,使得原來的某種不可以實施的運算變得可行了。
問題4:現在我們要進行數系的再一次擴充就是要解決什么問題? 怎么解決?你能具體說一說嗎?
同學們分析的很好,到目前為止,負數開偶次方的問題還沒有解決,我們不妨先來研究負數開平方的問題,從運算的角度來說,也就是要解決方程 在實數系中無解的問題。像大家說的,我們可以仿照前面的做法,引入一種新數,法國數學家笛卡爾給這些數起名叫虛數,即 “虛的數”與“實數”相對應.這是因為最開始研究這種新數是在16世紀,而那個時候人們沒能發現什么事物可以支持這樣的數。
如果引入虛數,負數可以開方了,那么 就有意義了。我們希望,引入虛數后,原來在實數集中給出的運算規則仍能適用。例如,在引入虛數后,我們希望能把 表示成 的形式。實際上任何一個負數的平方根都可以表示成一個實數與 的乘積的形式,因此,意大利數學家邦貝利提出可以把 看作虛數單位。
負數、分數和無理數引入時,都相應的帶來了一種新的記號,那么對于虛數,用一種什么樣的記號來表示呢?
現在我們規定:(1) ;(2) 。
使用 來表示 這個數,是偉大的數學家歐拉在1777年,雙目失明以后憑借著超乎尋常的意志和毅力,仍然不放棄對科學問題的思索與追求的結果,從而讓虛數有了一個特征性的記號。從此,也就不在使用 表示虛數單位了,而是 了。那么 ,這種表示方法既簡潔又有特點。
問題5:不僅僅 是虛數吧,你還能說出其他形式的虛數嗎?那么通過運算,虛數可以用 表示成什么形式呢?(討論)
一.復數的定義
虛數與實數構成了一個新的數集,我們把這個新的數集叫做復數集,記作 。這樣我們就完成了數系的又一次擴充。我們把新的數系稱作復數系。
該怎樣用描述法表示集合 呢?
形如 的數,我們把它們叫做復數,其中 叫做復數的實部, 叫做復數的虛部。
一個復數是由兩部分組成的,如果兩個復數的實部和虛部分別相等,我們就說這兩個復數相等,反之亦然,即
問題6:實數與虛數組成了復數,那么 這種形式,什么時候表示實數,什么時候表示虛數呢?
二.例題
例題1.判斷下列各數哪些是實數、虛數、純虛數,并指出它們各自的實部和虛部。
例題2.當 取何實數時,復數 是:
(1)實數 (2) 虛數 (3)純虛數 (4)零
結論:
三.虛數引入的必要性
通過前面的研究,大家對虛數已經有了初步的認識,然而歷史上引入虛數,可不是件容易的事,是許多數學家200多年的努力,才奠定了虛數在數學領域的地位。開始很多人都不承認虛數,就連科學家牛頓也不認為虛數有多少意義,他認為虛數的引入只是為了使不可解的問題,顯得像是可以解的樣子。
他在《大術》第三十七章中,提出並解決這樣的問題:「 把10分為兩部分,其中一部份乘以另一部份結果為40 … 因此,將分成的兩部分應是 5+事實并非如此,我們最開始研究的問題1,就是16世紀,意大利數學家卡爾達諾研究的一個著名問題:“將10分成兩部分,使他們的乘積等于40” 的變形。這個問題就說明了虛數的存在性。
數十年后另一個意大利數學家邦貝力(R. Bombelli,1526-1573)發現,方程 有三個實數根4, 。邦貝力在利用三次方程求根公式求解時,卻發現實數4竟然是用 來表示的。
這個問題進一步說明了虛數不是虛無飄渺的,而是客觀存在的。
四.復數的實際應用
在十六世紀,很多數學家不認可虛數,只不過因為那時人們對數的認識還不是很深刻,負數和無理數才剛剛接受,讓他們接受負數可以開方就更難了。而且那時也無法在現實世界中找到任何可以支持虛數的事物。
不過經過許多數學家的深入研究與探索,現在復數理論越來越完善,它的重要性也越來越明顯。在處理很多數學問題,如代數、分析、幾何與數論等問題中,皆可看到復數的蹤跡。
一些碎形就是基于復數理論基礎上的。
這個圖就是碎形——曼德勃羅集合,這是他的局部放大圖。
復數更多的應用是作為一種數學工具,服務于各個領域。比如復數為證明機翼上升力的基本定理起到了重要作用,為建立巨大水電站(如三峽水電站)提供了重要的理論依據。
復數還廣泛的應用于物理學的各個分支, 比如在交流電,工程力學中的計算,計算量子力學中的震蕩波產生的影響,等等。
五.師生小結
那么,通過這堂課的學習你有哪些收獲?
今天我們的學習僅僅是打開了研究復數的大門,對復數的認識還是膚淺的,在今后的學習中,大家再慢慢體會復數的作用。
板書:
§3.1.1數系的擴充與復數的概念
一. 虛數
1. 虛數單位
2. 虛數的表示形式
二. 復數
1. 概念:形如 的數, 叫做復數的實部, 叫做復數的虛部。
2. 性質:
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