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2023-11-28 08:37| 来源: 网络整理| 查看: 265

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文章目录 〇、概述一、复数1. 复数概述2. 复数运算(1) 基本运算① 复数的加法② 复数的乘法③ 复数的模 (2) 共轭复数① 共轭复数的性质 (3) 复数的辐角 二、复型创建1. 直接创建2. 使用 complex函数 创建 三、复型相关函数1. abs函数2. imag函数 与 real函数3. conj函数4. angle函数5. complex函数

〇、概述

在实数范围内,有些运算仍然不能进行,比如 − 9 \sqrt{-9} −9 ​、 − 10 4 \sqrt[4]{-10} 4−10 ​ 等等复数开偶次方的情况无法计算,为了使这种情况有解,便将数集扩充,便有了复数集。

复型(复数类型):我们把形如 z = a + b i z = a + b\textbf{i} z=a+bi 的数称为 复数。

在 matlab 中的复数就称为 复型(没有历史考证,看的网上有人这么叫,可能不专业)。

一般情况下没有使用复型的必要,所以没有特殊需求的小伙伴可以跳过本节哦😲!

一、复数 1. 复数概述

复型(复数类型):我们把形如 z = a + b i z = a + b\textbf{i} z=a+bi 的数称为 复数,例如 10 + 3i、-1 + 10i、6 - 8i 等等。

a 称为 实部b 称为 虚部i 称为 虚数单位

当实部a为 0 ,虚部b不为 0 时,复数z为 纯虚数。当实部b为 0 时,复数z为 实数。

2. 复数运算

定义两个复数 : z 1 = a + b i z1 = a + b\textbf{i} z1=a+bi 、 z 2 = c + d i z2 = c + d\textbf{i} z2=c+di。

(1) 基本运算 ① 复数的加法

复数的和仍然是复数,将实部与实部相加,虚部与虚部相加即可。(相同单位的加在一起)

z 1 + z 2 = ( a + c ) + ( b + d ) i z1 + z2 = (a + c) + (b + d)\textbf{i} z1+z2=(a+c)+(b+d)i

② 复数的乘法

复数的乘积也仍是一个复数,和初中学习的多项式相乘差不多。

z 1 × z 2 = a c + a d i + b c i + b d i 2 z1 \times z2 = ac + ad\textbf{i} + bc\textbf{i} + bd\textbf{i}^{2} z1×z2=ac+adi+bci+bdi2

由于: i 2 = − 1 \textbf{i}^{2} = -1 i2=−1

z 1 + z 2 = ( a c − b d ) + ( a d + b c ) i z1 + z2 = (ac - bd) + (ad + bc)\textbf{i} z1+z2=(ac−bd)+(ad+bc)i

③ 复数的模

复数的模:复数的实部与虚部的平方和的正的平方根的值,记作 ∣ z ∣ |z| ∣z∣。 ∣ a + b i ∣ = a 2 + b 2 | a+b\textbf{i}|=\sqrt{a^{2} + b^{2}} ∣a+bi∣=a2+b2 ​

(2) 共轭复数

若 z = a + b i z = a + b\textbf{i} z=a+bi,则共轭复数 z ‾ = a − b i \overline{z} = a -b\textbf{i} z=a−bi。

① 共轭复数的性质

共轭复数有以下几点给常见的性质,利用这些性质能够帮助我们更好地计算。

∣ z ∣ = ∣ z ‾ ∣ |z|=|\overline{z}| ∣z∣=∣z∣ z + z ‾ = 2 a z+\overline{z}=2a z+z=2a, z − z ‾ = 2 b i z-\overline{z}=2b\textbf{i} z−z=2bi z × z ‾ = ∣ z ∣ 2 = a 2 + b 2 z\times\overline{z}=|z|^{2}=a^{2}+b^{2} z×z=∣z∣2=a2+b2 (3) 复数的辐角

复数的模与辐角是复数三角形式表示的两个基本元素

复数所对应的向量长度称为复数的 幅值该向量与实轴正方向的夹角为复数的 辐角,下图中的θ就是 辐角。

在这里插入图片描述 则有 : t a n θ = b a tanθ=\frac{b}{a} tanθ=ab​ 由直角坐标与极坐标的关系可知,非零有穷复数 z z z可以用其模 r = ∣ z ∣ r=|z| r=∣z∣与辐角 θ θ θ来表示,则有: z = r ( c o s θ + s i n θ i ) z=r(cosθ +sinθ\textbf{i}) z=r(cosθ+sinθi)

二、复型创建

复数的创建有两种方式,直接创建 与 使用complex()函数创建 。

1. 直接创建

在 matlab 中,i 和 j 表示基本虚数单位,可以使用它们来创建复数。

>> a=1+2i a = 1.0000 + 2.0000i >> >> b=1+2j b = 1.0000 + 2.0000i >> >> whos Name Size Bytes Class Attributes a 1x1 16 double complex b 1x1 16 double complex 2. 使用 complex函数 创建

matlab 中也提供了 complex() 函数用来创建 复数类型,使用方式如下:

>> c = complex(1,2) c = 1.0000 + 2.0000i >> >> whos Name Size Bytes Class Attributes a 1x1 16 double complex b 1x1 16 double complex c 1x1 16 double complex 三、复型相关函数 1. abs函数

abs() 函数用于返回复数 z 的模,使用如下:

>> z = 1 + 2i z = 1.0000 + 2.0000i >> >> abs(z) %返回复数的模 ans = 2.2361 2. imag函数 与 real函数 imag() 函数用于返回复数 z 的虚部real() 函数用于返回复数 z 的实部

使用代码如下:

>> z = 1 + 2i z = 1.0000 + 2.0000i >> >> imag(z) %返回复数的虚部 ans = 2 >> >> real(z) %返回复数的实部 ans = 1 3. conj函数

conj() 用于计算复数 z 的共轭复数。使用如下:

>> z = 1 + 2i z = 1.0000 + 2.0000i >> >> conj(z) %计算复数的共轭复数 ans = 1.0000 - 2.0000i 4. angle函数

angle() 函数用于计算复数 z 的辐角。使用如下:

>> z = 1 + 2i z = 1.0000 + 2.0000i >> >> angle(z) %计算复数的辐角 ans = 1.1071 5. complex函数

complex() 函数不仅可以向上面一样创建复数,也可以用来创建复数数组。使用如下:

>> a = double([1;2;3;4]) %复数的实部 a = 1 2 3 4 >> >> b = double([5;6;7;8]) %复数的虚部 b = 5 6 7 8 >> >> z = complex(a,b) %创建复数数组 z = 1.0000 + 5.0000i 2.0000 + 6.0000i 3.0000 + 7.0000i 4.0000 + 8.0000i

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