作者diego99 (谁是我的小天使?!)
看板tutor
标题[分享] 复数极式与平方根
时间Mon Nov 11 11:34:23 2013
指南针会告诉你方向,但它不告诉你如何到达目的地。
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在写这篇之前:
感谢曾经对我的叙述做过批评的人,
因为这能让我经由反思而得到更重要的东西。
这篇以高中数学能见到的范畴来做讨论与分享,
先来看看这部份课纲给的方向是什麽。
http://ppt.cc/iZfA
二、三角函数
(前略)
复数的几何意涵是以三角函数呈现,内容包括复数的极式与棣美弗定理。为了
处理 1 的 n 次方根问题,要复习正、余弦函数的和角公式。
(中略)
3.复数的几何意涵
3.1 复数平面、绝对值、复数的极式、复数乘法的几何意义。
3.2 棣美弗定理,复数的 n 次方根,如:
◆(cosα + i sinα)(cosβ + i sinβ) = cos(α+β) + i sin(α+β)
◆复数的 n 次方根仅谈根的求法,以及复数的等比级数,......
(下略)
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这时候可以进入这文章的主题,讨论复数的平方根。
为了处理平方根的问题,需要复习正、余弦函数的和角公式,
如 sin(α+β) = sinα cosβ + cosα sinβ
cos(α+β) = cosα cosβ - sinα sinβ
可用来说明棣美弗定理的使用;
再说明 (cosα + i sinα)^2 = cos(2α) + i sin(2α) ,
除了这些之外,还有一项是很值得去复习的:
复习 α/2 可以在哪个地方(如101学测第12题第5个选项)。
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平方根的问题是有趣的,
在国中阶段,我们被告知正实数有平方根,而负实数没有,
到了高中刚开始不久的阶段(多项式方程式),
我们知道了负实数也能有平方根,
如: x^2 = 1 => x = ±1; x^2 = -1 => x = ±i 。
求知若渴的我们就会想问:「不是零且不是实数,会不会有平方根?」
在高中阶段提到非零又不是实数,唯一能想到的就是非零的复数,
於是问题就被自然的转换成「非零的复数会有平方根吗?」
如: x^2 = cos(0度) + i sin(0度),
在复数平面上能否依据前述找出适合的根;
x^2 = cos(180度) + i sin(180度),
在复数平面上能否依据前述找出适合的根。
那麽,x^2 = cos(60度) + i sin(60度),在复数平面找出的根又是如何?
藉由这些或者更多的举例,
我们已经可以知道除了实数的平方根有两个之外,
复数的平方根「理应」也是会有两个,
甚至能观察到这两个根「理应」是一个圆上的直径两端点,
接着自然能进行後续的验证步骤,
甚而继续进行处理更高次方的根。
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分享一题我在101学测前出给学生练习的题目
http://ppt.cc/ekCD
这题,你们会用 A -> B -> C 的方式去找,
还是用 C -> B -> A 的方式找呢? :)
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本篇的最後,为了避免有人过度和我讨论定义的问题,
还是说明一下「定义」在一篇文章与着作中的功能是什麽:
在大部分的文章与着作中,
无论是符号的或者叙述上被定义,
多是作者为了使读者有相同的共识,
因而能妥善介绍作者想告诉给读者的资讯,
(所以会常有明明叙述的是相同的事物,A书和B书的「定义」却不相同的状况。)
甚至可以观察到,多数情况的符号并非是真的被定义出来的,
而一个符号让大部分读者都获得相同共识的时候,
自然就会被沿用下去,如:i, e, π...等。
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※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc)
◆ From: 219.85.175.77
※ 编辑: diego99 来自: 219.85.175.77 (11/11 17:51)
1F:推 arist:自编题不错 11/11 23:37
2F:推 hnxu:这题是多选吗? 11/12 11:50
3F:→ diego99:单选 11/12 12:28
4F:→ ERT312:用 A -> B -> C 可以确定答案是 4;用C -> B -> A 可以猜出 11/12 17:01
5F:→ ERT312:答案是 4 11/12 17:02
6F:推 Kodaira:国中只教实数 在实数中负实数的确没有平方根 11/13 03:31
7F:→ condensed:应该是说没有实根 11/14 21:30
8F:→ condensed:自编题设计很好 11/14 21:32
9F:推 ERT312:其实可以出得更狠一点,用C -> B -> A猜不出答案 11/15 00:18
愿闻其详。
话说为什麽 C -> B -> A是猜的?
我原题目也只问哪个可能是而已阿@@
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其实我原本出题的想法是用负70度->负140度->负280度去出的XD
所以C -> B -> A反而是学生问我能不能这样去想。
※ 编辑: diego99 来自: 219.85.175.77 (11/15 01:17)
10F:→ ERT312:若没会错意,C -> B -> A是指用开根号角度减半的方法 11/15 01:20
11F:→ wayn2008:我觉得应该是因为 同界角减半或*1/4时无法确定哪个答案 11/15 01:21
12F:→ ERT312:但是开根号会有两个答案,一个是角度减半,另一个差180度 11/15 01:21
13F:→ condensed:z的角度有限定在360以内吗? 11/15 01:22
广义角即可
400度 -> 800度 -> 1600度
40度 -> 80度 -> 160度
14F:→ wayn2008:有点像是101学测12.(5)选项 cos(theta/2)<0无法判定 11/15 01:23
我文章内就有提到这一题了。
15F:→ ERT312:也就是在对称原点的对面。但是平方角度两倍没有这个问题 11/15 01:23
16F:→ ERT312:这一题刚好使用C -> B -> A来看,也只有第四选项符合 11/15 01:25
所以在这题的情况下,C -> B -> A就不能说是用猜的吧?
反而我是相当赞同他用这方式选择了应该选的答案。
※ 编辑: diego99 来自: 219.85.175.77 (11/15 01:29)
17F:→ condensed:我是用ABC看的欸 0.0 11/15 01:27
18F:→ wayn2008:A>B>C没同界角问题 因为360*2 或*4都没差~ 11/15 01:28
19F:→ wayn2008:C >B>A 360/2 或/4 就会多了好几种情况去猜想 11/15 01:29
20F:→ wayn2008:不过老实说...我是先用B>C 再用A>B得到答案的... 11/15 01:29
21F:→ wayn2008:sorry~~後来没再重头看过 没注意到XD 11/15 01:31
※ 编辑: diego99 来自: 219.85.175.77 (11/15 01:35)
22F:→ wayn2008:光是看到(1)B在第一象限 就直接用他找反而删去123选项XD 11/15 01:33
赞唷! XD
※ 编辑: diego99 来自: 219.85.175.77 (11/15 01:35)
23F:→ condensed:怎麽不把A设定在第二象限呢? 11/15 02:09
只是很单纯的不希望题目太复杂,
毕竟是学测前给学生的练习。
※ 编辑: diego99 来自: 219.85.175.77 (11/15 09:44)