实数是什么数?为什么复数又是什么数呢?

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-08-02
实数集与数轴上所有点所成的集合一一对应,实数是一维数,复数由实数拓展而来,它是二维数,复数集与复平面上的所有点一一对应,且实数集是复数集的真子集。这就是实数与复数的根本区别和联系,部分学生对复数与实数的根本区别理解不深,导致解题中常常出现概念性的失误,现举例如下:
例1 若不等式 成立,求实数 .
错解:

因为两个不全为实数的复数不能比较大小,所以性质 在复数集中不一定成立,上述解法是错误的。
正确的解法应该是直接由条件得出不等式组

例2 设关于x的方程
错解:设两根为
以 ,从而得
与题意不符。
其错因在于复数集中|z|2=z2 不一定成立,因此第二步不一定成立。
正确的解法是:△=4(1-2m),
(1)
∴两实根同号,又2(m -)<0,

(2) △=4(1 -2m)<0,


(2) △=4(1 -2m)<0,


综上(1)、(2)得
例3 已知方程 的两个虚数根为α,β,且|α-β|=2 ,求实数k.
错解:∵α+β=4,αβ=3k,
∴ ,

以 代入原方程得 ,均非虚根,不符题意,显然错误。错因何在?显然错在等式 不全为实数时,不一定成立。事实上,令 显然 更何况,教科书中对 无定义呢。
本题正确的解法是:
解一:∵ ∴设 ∴


解二:∵ ∴

例4 已知
错解:由

检验:由

从而得
错因何在?显然是在a,b不全为实数时,等式a2+b2=0并不一定等于a=b=0.
事实上,分设
然而 ,进一步证明 是错误的。
例5 求 的值。
错解:
错因何在?显然在于实数集上的指数运算法则: 不一定适用于复数集,即 ,且在复数集中 ;
事实上,
例6 已知 中至少有一个为0.
错证:设 都非0,则 与题设矛盾,因此 中至少有一个为0.
上述证法运用了反证法去证明等价命题,貌似正确,实则在逻辑上有问题,因为 这一性质并没有被证明可以推广到复数集中去。
正确的证法是利用模去证:
,从而必有
为0.
或用共轭复数证法: 即

根据教科书及上述各例,归纳出复数与实数的主要区别如下:
1、两个实数可以比较大小,而不全是实数的两个复数不能比较大小,如例一;
2、 ;
3、 就不一定成立,又若
不一定能推出 如例2和例4;
4、若 ,但若 则上式不一定成立,如例3;
5、实系数方程 △= 时无实根,但在复数集中 ;
6、 在实数集中a的n次方根的情况是:
(1)n为奇数,有一个实根 ,
(2)n为偶数,(i)a>0时有两个实数 , (ii) a<0时无实根,但在复数集中有且仅有n个n次方根,因此,在实数集中 不能分解成一次因式之积,而在复数集中 ;
7、实数集中成立的一些运算法则及命题未经论证不能擅自用于复数集,如例5和例6。

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