10.6

复数根

在复数范围内研究简单方程的根,并理解实系数方程非实根的共轭关系。

12 分钟上海增补复数
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01 · 出发点

在复数范围内寻找方程的全部根

数系扩充到复数后,实系数二次方程即使判别式小于 00 也有两个复数根。方程求根仍遵循代数变形,只是允许出现 ii

实系数多项式的非实根成共轭对出现。这一性质既能帮助求根,也能检查所得根是否完整。

02 · 概念

二次方程复根与共轭关系

对实系数二次方程 ax2+bx+c=0ax^2+bx+c=0a0a\ne0),若判别式 Δ<0\Delta<0,则根为 b±iΔ2a\dfrac{-b\pm i\sqrt{-\Delta}}{2a}。求根公式在复数范围内保持统一。

若实系数多项式 P(z)P(z)a+bia+bi 为根,则 PP 的共轭关系保证 abia-bi 也是根。根的和与积仍满足韦达定理。

03 · 方法

求解并核验复数根

  1. 01

    将方程整理为标准形式,计算判别式;负判别式写成 ii 与正实数平方根的乘积。

  2. 02

    使用求根公式或配方法得到全部根,并化简为标准复数形式。

  3. 03

    通过代回原方程、共轭成对以及韦达定理核验根的数量和数值。

04 · 例题

把方法落到具体问题

1求实系数二次方程的复根

在复数范围内解方程 z22z+5=0z^2-2z+5=0

  1. 1

    判别式 Δ=(2)24×1×5=16\Delta=(-2)^2-4\times1\times5=-16

  2. 2

    由求根公式 z=2±162=2±4i2=1±2iz=\dfrac{2\pm\sqrt{-16}}2=\dfrac{2\pm4i}2=1\pm2i

  3. 3

    两根之和为 22、积为 (1+2i)(12i)=5(1+2i)(1-2i)=5,分别符合韦达定理。

05 · 辨析

容易忽略的条件与边界

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本节小结

  • 复数范围内负判别式二次方程仍有根。
  • 实系数方程的非实根成共轭对出现。
  • 韦达定理可用于检查复数根。