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學習・解釋・訂正

複數的概念

先理解概念,獨立嘗試,再解釋想法如何改變。

高一必修 第二册(A版).pdf · 7.1 · PDF 75 / 印刷頁 68

先重溫:平面向量的應用

專題 01

複數的概念

透過定義、對照例子及有理據的應用,掌握複數的概念。

學完之後,你能解釋

  • 連結複數的概念的幾何與代數表示。
  • 連結不同表示法,說明每步理由,並處理邊界情況。
  • 能解釋解法,並把概念用於改變了的情境。

代數形式

a+bi 的實部及虛部均為實數係數。

i2=−1i^2=-1

複平面

共軛沿實軸反射;模是距原點距離。

預測 → 操作 → 解釋 → 遷移

先留下預測,再探索關係。

課節思考:計算前,預測「複數的概念」的一項定義條件改變後,結論會怎樣改變,並記錄理由。

模型實驗:先預測調整下列參數會改變哪個結果,再以顯示的數值檢查,並與課節問題比較。

z=2+(1)i;模長=2.2361;幅角=0.4636 弧度(零的幅角未定義)。

z=2+(1)i;模長=2.2361;幅角=0.4636 弧度(零的幅角未定義)。

解釋:比較兩個符合條件的例子及一個邊界或不符合條件的例子,利用所述定義解釋差異。

遷移:自擬新例子及一個容易令人信服的錯誤解法,再指出缺漏條件並修正。

試一試,把思路寫下來。

每次只看一個提示。訂正時記錄想法如何改變,不只抄下答案。

01 / 基礎#示範例題

求虛部。

z=2−4iz=2-4i
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。
提示 2
虛部是 i 前的實數係數。
完整解答
  1. 使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。

  2. 計算或化簡此關係式。

    Im⁡z=−4\operatorname{Im}z=-4
  3. 虛部不是整項 bi。

所求值為 -4。

檢查與易錯點:虛部不是整項 bi。

先思考,待同學準備好再展開提示。

02 / 鞏固#示範例題

求 m 使複數為實數。

z=3+(m−2)iz=3+(m-2)i
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。
提示 2
虛部零當且僅當複數為實數。
完整解答
  1. 使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。

  2. 計算或化簡此關係式。

    m−2=0⇒m=2m-2=0\Rightarrow m=2
  3. 實部不必非零。

所求值為 2。

檢查與易錯點:實部不必非零。

先思考,待同學準備好再展開提示。

03 / 遷移#示範例題

複數為零,求 a+b。

(a−2)+(b+2)i=0(a-2)+(b+2)i=0
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。
提示 2
實部與虛部均須為零。
完整解答
  1. 使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。

  2. 計算或化簡此關係式。

    a=2,b=−2⇒a+b=0a=2,\quad b=-2\Rightarrow a+b=0
  3. 只有一部分為零不足以令複數為零。

所求值為 0。

檢查與易錯點:只有一部分為零不足以令複數為零。

先思考,待同學準備好再展開提示。

04 / 基礎#獨立練習

求虛部。

z=3−5iz=3-5i
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。
提示 2
虛部是 i 前的實數係數。
完整解答
  1. 使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。

  2. 計算或化簡此關係式。

    Im⁡z=−5\operatorname{Im}z=-5
  3. 虛部不是整項 bi。

所求值為 -5。

檢查與易錯點:虛部不是整項 bi。

先思考,待同學準備好再展開提示。

05 / 基礎#獨立練習

求 m 使複數為實數。

z=3+(m−3)iz=3+(m-3)i
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。
提示 2
虛部零當且僅當複數為實數。
完整解答
  1. 使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。

  2. 計算或化簡此關係式。

    m−3=0⇒m=3m-3=0\Rightarrow m=3
  3. 實部不必非零。

所求值為 3。

檢查與易錯點:實部不必非零。

先思考,待同學準備好再展開提示。

06 / 基礎#獨立練習

求模。

z=9+12iz=9+12i
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。
提示 2
把 z 視為複平面上的點。
完整解答
  1. 使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。

  2. 計算或化簡此關係式。

    ∣z∣=(9)2+(12)2=15|z|=\sqrt{(9)^2+(12)^2}=15
  3. 模是到原點的非負距離。

所求值為 15。

檢查與易錯點:模是到原點的非負距離。

先思考,待同學準備好再展開提示。

07 / 基礎#獨立練習

寫出共軛複數。

z=3−3iz=3-3i
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。
提示 2
把複平面點沿實軸反射。
完整解答
  1. 使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。

  2. 計算或化簡此關係式。

    z‾=3+3i\overline z=3+3i
  3. 只有虛數項變號。

3+3i。

檢查與易錯點:只有虛數項變號。

推理清單・自評/教師評核
  • 寫出所用定義、條件或模型。
  • 給出有效計算、證明或反例。
  • 連同限制解釋結論。

先思考,待同學準備好再展開提示。

08 / 鞏固#獨立練習

說出複平面點所在象限。

z=−3+iz=-3+i
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。
提示 2
把實部與虛部視為 x、y 坐標。
完整解答
  1. 使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。

  2. 計算或化簡此關係式。

    Re⁡z<0,Im⁡z>0\operatorname{Re}z<0,\quad\operatorname{Im}z>0
  3. 複數在平面有位置,但沒有與實數相同的相容全序。

第二象限。

檢查與易錯點:複數在平面有位置,但沒有與實數相同的相容全序。

推理清單・自評/教師評核
  • 寫出所用定義、條件或模型。
  • 給出有效計算、證明或反例。
  • 連同限制解釋結論。

先思考,待同學準備好再展開提示。

09 / 鞏固#獨立練習

在複數範圍求解。

z2+9=0z^2+9=0
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。
提示 2
使用 i²=−1。
完整解答
  1. 使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。

  2. 計算或化簡此關係式。

    z2=−9;(±3i)2=−9z^2=-9;\quad (±3i)^2=-9
  3. 3>0,因此 3i 與 −3i 是兩個不同的根。

z=±3i。

檢查與易錯點:3>0,因此 3i 與 −3i 是兩個不同的根。

推理清單・自評/教師評核
  • 寫出所用定義、條件或模型。
  • 給出有效計算、證明或反例。
  • 連同限制解釋結論。

先思考,待同學準備好再展開提示。

10 / 鞏固#獨立練習

複數為零,求 a+b。

(a−3)+(b+2)i=0(a-3)+(b+2)i=0
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。
提示 2
實部與虛部均須為零。
完整解答
  1. 使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。

  2. 計算或化簡此關係式。

    a=3,b=−2⇒a+b=1a=3,\quad b=-2\Rightarrow a+b=1
  3. 只有一部分為零不足以令複數為零。

所求值為 1。

檢查與易錯點:只有一部分為零不足以令複數為零。

先思考,待同學準備好再展開提示。

11 / 鞏固#獨立練習

求虛部。

z=4−6iz=4-6i
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。
提示 2
虛部是 i 前的實數係數。
完整解答
  1. 使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。

  2. 計算或化簡此關係式。

    Im⁡z=−6\operatorname{Im}z=-6
  3. 虛部不是整項 bi。

所求值為 -6。

檢查與易錯點:虛部不是整項 bi。

先思考,待同學準備好再展開提示。

12 / 遷移#獨立練習

求 m 使複數為實數。

z=3+(m−4)iz=3+(m-4)i
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。
提示 2
虛部零當且僅當複數為實數。
完整解答
  1. 使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。

  2. 計算或化簡此關係式。

    m−4=0⇒m=4m-4=0\Rightarrow m=4
  3. 實部不必非零。

所求值為 4。

檢查與易錯點:實部不必非零。

先思考,待同學準備好再展開提示。

13 / 遷移#獨立練習

求模。

z=12+16iz=12+16i
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。
提示 2
把 z 視為複平面上的點。
完整解答
  1. 使用 z=a+bi,a、b 為實數且 i²=−1,區分部分與項。

  2. 計算或化簡此關係式。

    ∣z∣=(12)2+(16)2=20|z|=\sqrt{(12)^2+(16)^2}=20
  3. 模是到原點的非負距離。

所求值為 20。

檢查與易錯點:模是到原點的非負距離。

先思考,待同學準備好再展開提示。

專注一道題目

課末檢核與訂正

回看最近核對的答案及解釋;改動草稿後須重新核對。書面推理需要自評或教師評核。

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    選擇需要重溫的補底知識 ↗

    教師備課與評核

    提問順序

    • 使用「複數的概念」的主要法則前,須滿足甚麼條件?
    • 哪一種表示法能使此題較易處理?為甚麼?
    • 改變一項假設後,原結論還成立嗎?

    板書重點

    • 連結複數的概念的幾何與代數表示。
    • 代數形式:a+bi 的實部及虛部均為實數係數。
      i2=−1i^2=-1
    • 複平面:共軛沿實軸反射;模是距原點距離。
    • 總結:條件 → 表示 → 推理 → 檢驗。

    預期想法

    • 預期理由:a+bi 的實部及虛部均為實數係數。
    • 預期理由:共軛沿實軸反射;模是距原點距離。
    • 預期修正:a+bi 的虛部是 b,不是 bi。

    評核清單

    • 1:辨識已知條件及所求。
    • 1:選取合適定義、表示或方法。
    • 1:推理連貫且正確。
    • 1:檢驗條件並解釋結果。

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    教材與來源說明 ↗