Python complex函数:实现复数运算

发布时间:2023-05-13

一、Python中的复数类型

Python中的复数类型是由实部和虚部构成的,格式为<实部>+<虚部>j。其中,虚部后面必须跟字母jJ,否则会被当做变量名。比如:

a = 3 + 4j   # 定义一个复数
b = 5j       # 定义一个虚数

Python中的复数类型可以直接进行基本的加、减、乘、除等操作:

a = 3 + 4j
b = 5 + 6j
print(a + b)  # (8+10j)
print(a - b)  # (-2-2j)
print(a * b)  # (-9+38j)
print(a / b)  # (0.639344262295082+0.032786885245901654j)

二、Python中的复数函数

除了基本的复数运算,Python中还提供了一些复数函数供我们使用。其中,最主要的函数就是complex()函数。complex()函数用于将一个字符串或数值转换为复数。

a = complex(3, 4)  # a = 3 + 4j
b = complex("5+6j")  # b = 5 + 6j

除了complex()函数,Python还提供了以下几个常用的复数函数:

1. abs()函数

abs()函数用于求复数的绝对值,结果为实数。

a = 3 + 4j
print(abs(a))  # 5.0

2. real()函数和imag()函数

real()函数和imag()函数分别用于求复数的实部和虚部。

a = 3 + 4j
print(a.real)  # 3.0
print(a.imag)  # 4.0

3. conjugate()函数

conjugate()函数用于求复数的共轭复数,即把虚部取负。

a = 3 + 4j
print(a.conjugate())  # 3-4j

三、实例演示

下面我们来举一个实际的例子,演示一下如何使用Python进行复数运算。假设我们要解方程 $x^2+2x+5=0$,其中 $x$ 为复数。我们可以使用复数求根公式 $$ x_{1,2}=\frac{-b\pm\sqrt{b^2-4ac}}{2a} $$ 将系数代入公式中,得到如下代码:

import cmath
a = 1
b = 2
c = 5
# 求解根
x1 = (-b + cmath.sqrt(b**2 - 4*a*c)) / (2*a)
x2 = (-b - cmath.sqrt(b**2 - 4*a*c)) / (2*a)
print("根1:", x1)
print("根2:", x2)

输出结果为:

根1: (-1+2j)
根2: (-1-2j)

总结

Python中的complex()函数和其他复数函数能够帮助我们方便地进行复数运算和处理。在实际的科学计算和工程应用中,使用复数进行计算是非常普遍的,因此学习掌握复数计算将对我们的工作和学习带来很大的帮助。