10.3

复数的几何意义

在复平面中用点和向量表示复数。

12 分钟复数
本文章目录

01 · 出发点

让复数在平面中获得位置与方向

复数 z=a+biz=a+bi 由两个实数 aabb 唯一确定,正好可以对应平面上的点 Z(a,b)Z(a,b)。横轴称为实轴,纵轴称为虚轴。

从原点指向 ZZ 的向量也表示 zz。这样,复数加减对应平面向量加减,代数运算获得直接的几何解释。

02 · 概念

复数、点与向量的一一对应

复数 a+bia+bi、复平面内点 Z(a,b)Z(a,b) 以及向量 OZ=(a,b)\overrightarrow{OZ}=(a,b) 三者一一对应。实数落在实轴上,纯虚数落在虚轴上。

z1+z2z_1+z_2 对应向量的平行四边形和;z1z2z_1-z_2 对应从 z2z_2 所在点指向 z1z_1 所在点的向量。取共轭相当于关于实轴对称。

03 · 方法

翻译代数与几何信息

  1. 01

    把复数的实部作为横坐标、虚部作为纵坐标,在复平面定位对应点 ZZ

  2. 02

    处理和差时先转成向量合成或点间位移;处理共轭时使用关于实轴的对称。

  3. 03

    从几何图形返回复数时读取点坐标并写成 a+bia+bi,注意方向决定差的顺序。

04 · 例题

把方法落到具体问题

1解释复数差的几何意义

z1=2+3iz_1=2+3iz2=1+iz_2=-1+i。求 z1z2z_1-z_2,并指出其对应向量。

  1. 1

    复平面中 z1z_1z2z_2 分别对应 Z1(2,3)Z_1(2,3)Z2(1,1)Z_2(-1,1)

  2. 2

    代数相减得 z1z2=(2(1))+(31)i=3+2iz_1-z_2=(2-(-1))+(3-1)i=3+2i

  3. 3

    向量 Z2Z1=(2(1),31)=(3,2)\overrightarrow{Z_2Z_1}=(2-(-1),3-1)=(3,2),正与复数 3+2i3+2i 对应。

05 · 辨析

容易忽略的条件与边界

回看

本节小结

  • 复数与复平面内的点一一对应。
  • 复数加减对应平面向量加减。
  • 共轭复数对应关于实轴对称的点。