Комплексно сопряженное число питон

Числа¶

Числа в Python 3 — целые, вещественные, комплексные. Работа с числами и операции над ними.

Целые числа (int)¶

Числа в Python 3 ничем не отличаются от обычных чисел. Они поддерживают набор самых обычных математических операций:

Синтаксис	Описание
x + y	Сложение
x — y	Вычитание
x * y	Умножение
x / y	Деление
x // y	Получение целой части от деления
x % y	Остаток от деления
-x	Смена знака числа
abs(x)	Модуль числа
divmod(x, y)	Пара ( x // y , x % y )
x ** y	Возведение в степень
pow(x, y[, z])	x y по модулю (если модуль задан)

Также нужно отметить, что целые числа в python 3, в отличие от многих других языков, поддерживают длинную арифметику (однако, это требует больше памяти).

>>> 255 + 34 289 >>> 5 * 2 10 >>> 20 / 3 6.666666666666667 >>> 20 // 3 6 >>> 20 % 3 2 >>> 3 ** 4 81 >>> pow(3, 4) 81 >>> pow(3, 4, 27) 0 >>> 3 ** 150 369988485035126972924700782451696644186473100389722973815184405301748249 

Битовые операции¶

Над целыми числами также можно производить битовые операции

Синтаксис	Описание
x | y	Побитовое или
x ^ y	Побитовое исключающее или
x & y	Побитовое и
x	Битовый сдвиг влево
x >> y	Битовый сдвиг вправо
~x	Инверсия битов

Дополнительные методы¶

int.bit_length() количество бит, необходимых для представления числа в двоичном виде, без учёта знака и лидирующих нулей.

>>> n = -37 >>> bin(n) '-0b100101' >>> n.bit_length() 6 

>>> (1024).to_bytes(2, byteorder='big') b'\x04\x00' >>> (1024).to_bytes(10, byteorder='big') b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x04\x00' >>> (-1024).to_bytes(10, byteorder='big', signed=True) b'\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xfc\x00' >>> x = 1000 >>> x.to_bytes((x.bit_length() // 8) + 1, byteorder='little') b'\xe8\x03' 

classmethod int.from_bytes(bytes, byteorder, *, signed=False) возвращает число из данной строки байтов.

>>> int.from_bytes(b'\x00\x10', byteorder='big') 16 >>> int.from_bytes(b'\x00\x10', byteorder='little') 4096 >>> int.from_bytes(b'\xfc\x00', byteorder='big', signed=True) -1024 >>> int.from_bytes(b'\xfc\x00', byteorder='big', signed=False) 64512 >>> int.from_bytes([255, 0, 0], byteorder='big') 16711680 

Системы счисления¶

Те, у кого в школе была информатика, знают, что числа могут быть представлены не только в десятичной системе счисления. К примеру, в компьютере используется двоичный код, и, к примеру, число 19 в двоичной системе счисления будет выглядеть как 10011 . Также иногда нужно переводить числа из одной системы счисления в другую. Python для этого предоставляет несколько функций:

int([object], [основание системы счисления]) преобразование к целому числу в десятичной системе счисления. По умолчанию система счисления десятичная, но можно задать любое основание от 2 до 36 включительно. bin(x) преобразование целого числа в двоичную строку. hex(х) преобразование целого числа в шестнадцатеричную строку. oct(х) преобразование целого числа в восьмеричную строку.

>>> a = int('19') # Переводим строку в число >>> b = int('19.5') # Строка не является целым числом Traceback (most recent call last): File "", line 1, in ValueError: invalid literal for int() with base 10: '19.5' >>> c = int(19.5) # Применённая к числу с плавающей точкой, # отсекает дробную часть >>> print(a, c) 19 19 >>> bin(19) '0b10011' >>> oct(19) '0o23' >>> hex(19) '0x13' >>> 0b10011 # Так тоже можно записывать числовые константы 19 >>> int('10011', 2) 19 >>> int('0b10011', 2) 19 

Вещественные числа (float)¶

Вещественные числа поддерживают те же операции, что и целые. Однако (из-за представления чисел в компьютере) вещественные числа неточны, и это может привести к ошибкам:

>>> 0.1 + 0.1 + 0.1 + 0.1 + 0.1 + 0.1 + 0.1 + 0.1 + 0.1 + 0.1 0.9999999999999999 

Для высокой точности используют другие объекты (например Decimal и Fraction )).

Также вещественные числа не поддерживают длинную арифметику:

>>> a = 3 ** 1000 >>> a + 0.1 Traceback (most recent call last): File "", line 1, in OverflowError: int too large to convert to float 

Простенькие примеры работы с числами:

>>> c = 150 >>> d = 12.9 >>> c + d 162.9 >>> p = abs(d - c) # Модуль числа >>> print(p) 137.1 >>> round(p) # Округление 137 

Дополнительные методы¶

float.as_integer_ratio() пара целых чисел, чьё отношение равно этому числу. float.is_integer() является ли значение целым числом. float.hex() переводит float в hex (шестнадцатеричную систему счисления). classmethod float.fromhex(s) float из шестнадцатеричной строки.

>>> (10.5).hex() '0x1.5000000000000p+3' >>> float.fromhex('0x1.5000000000000p+3') 10.5 

Помимо стандартных выражений для работы с числами (а в Python их не так уж и много), в составе Python есть несколько полезных модулей.

Модуль math предоставляет более сложные математические функции.

>>> import math >>> math.pi 3.141592653589793 >>> math.sqrt(85) 9.219544457292887 

Модуль random реализует генератор случайных чисел и функции случайного выбора.

>>> import random >>> random.random() 0.15651968855132303 

Комплексные числа (complex)¶

В Python встроены также и комплексные числа:

>>> x = complex(1, 2) >>> print(x) (1+2j) >>> y = complex(3, 4) >>> print(y) (3+4j) >>> z = x + y >>> print(x) (1+2j) >>> print(z) (4+6j) >>> z = x * y >>> print(z) (-5+10j) >>> z = x / y >>> print(z) (0.44+0.08j) >>> print(x.conjugate()) # Сопряжённое число (1-2j) >>> print(x.imag) # Мнимая часть 2.0 >>> print(x.real) # Действительная часть 1.0 >>> print(x > y) # Комплексные числа нельзя сравнить Traceback (most recent call last): File "", line 1, in TypeError: unorderable types: complex() > complex() >>> print(x == y) # Но можно проверить на равенство False >>> abs(3 + 4j) # Модуль комплексного числа 5.0 >>> pow(3 + 4j, 2) # Возведение в степень (-7+24j) 

Для работы с комплексными числами используется также модуль cmath .

Источник

Комплексные числа Python

Комплексное число — это любое число в форме a + bj , где a и b — действительные числа, а j*j = -1.

В Python есть несколько способов создать такое комплексное число.

>>> a = 4 + 3j >>> print(a) (4+3j) >>> print(type(a))

>>> a = complex(4, 3) >>> print(type(a)) >>> print(a) (4+3j)

Реальные и мнимые части в комплексном числе

Каждое комплексное число ( a + bj ) имеет действительную часть ( a ) и мнимую часть ( b ).

Чтобы получить действительную часть, используйте number.real , а для получения мнимой части используйте number.imag .

>>> a (4+3j) >>> a.real 4.0 >>> a.imag 3.0

Сопряжение комплексного числа

Сопряжение комплексного числа a + bj определяется как a — bj . Мы также можем использовать number.conjugate() для получения конъюгата.

Арифметические операции

Подобно действительным числам, комплексные числа также можно складывать, вычитать, умножать и делить. Давайте посмотрим, как мы могли бы это сделать в Python.

a = 1 + 2j b = 2 + 4j print('Addition =', a + b) print('Subtraction =', a - b) print('Multiplication =', a * b) print('Division =', a / b)

Addition = (3+6j) Subtraction = (-1-2j) Multiplication = (-6+8j) Division = (2+0j)

ПРИМЕЧАНИЕ. В отличие от действительных чисел, мы не можем сравнивать два комплексных числа. Мы можем сравнивать только их действительную и мнимую части по отдельности, поскольку это действительные числа. Приведенный ниже фрагмент доказывает это.

>>> a (4+3j) >>> b (4+6j) >>> a < b Traceback (most recent call last): File "", line 1, in TypeError: '
Фаза (аргумент)
Мы можем представить комплексное число как вектор, состоящий из двух компонентов на плоскости, состоящей из real и imaginary осей. Следовательно, две составляющие вектора — это действительная и мнимая части.

Угол между вектором и действительной осью определяется как argument или phase комплексного числа.
Формально это определяется как:
фаза (число) = arctan (мнимая_часть / действительная_часть)
где функция arctan является обратной математической функцией tan.
В Python мы можем получить фазу комплексного числа, используя модуль cmath для комплексных чисел. Мы также можем использовать функцию math.arctan и получить фазу из ее математического определения.
import cmath import math num = 4 + 3j # Using cmath module p = cmath.phase(num) print('cmath Module:', p) # Using math module p = math.atan(num.imag/num.real) print('Math Module:', p)
 
cmath Module: 0.6435011087932844 Math Module: 0.6435011087932844
 
Обратите внимание, что эта функция возвращает фазовый угол в radians , поэтому, если нам нужно преобразовать в degrees , мы можем использовать другую библиотеку, например numpy .
 
import cmath import numpy as np num = 4 + 3j # Using cmath module p = cmath.phase(num) print('cmath Module in Radians:', p) print('Phase in Degrees:', np.degrees(p))
 
cmath Module in Radians: 0.6435011087932844 Phase in Degrees: 36.86989764584402
 
Прямоугольные и полярные координаты
 
Комплексное число может быть записано в формате прямоугольных или полярных координат с помощью cmath.rect() и cmath.polar() .
 
>>> import cmath >>> a = 3 + 4j >>> polar_coordinates = cmath.polar(a) >>> print(polar_coordinates) (5.0, 0.9272952180016122) >>> modulus = abs(a) >>> phase = cmath.phase(a) >>> rect_coordinates = cmath.rect(modulus, phase) >>> print(rect_coordinates) (3.0000000000000004+3.9999999999999996j)
 
Константы в модуле cmath
 
В модуле cmath есть специальные константы. Некоторые из них перечислены ниже.
 
print('π =', cmath.pi) print('e =', cmath.e) print('tau =', cmath.tau) print('Positive infinity =', cmath.inf) print('Positive Complex infinity =', cmath.infj) print('NaN =', cmath.nan) print('NaN Complex =', cmath.nanj)
 
π = 3.141592653589793 e = 2.718281828459045 tau = 6.283185307179586 Positive infinity = inf Positive Complex infinity = infj NaN = nan NaN Complex = nanj
 
Тригонометрические функции
 
Тригонометрические функции для комплексного числа также доступны в модуле cmath .
 
import cmath a = 3 + 4j print('Sine:', cmath.sin(a)) print('Cosine:', cmath.cos(a)) print('Tangent:', cmath.tan(a)) print('ArcSin:', cmath.asin(a)) print('ArcCosine:', cmath.acos(a)) print('ArcTan:', cmath.atan(a))
 
Sine: (3.853738037919377-27.016813258003936j) Cosine: (-27.034945603074224-3.8511533348117775j) Tangent: (-0.0001873462046294784+0.999355987381473j) ArcSin: (0.6339838656391766+2.305509031243477j) ArcCosine: (0.9368124611557198-2.305509031243477j) ArcTan: (1.4483069952314644+0.15899719167999918j)
 
Гиперболические функции
 
Подобно тригонометрическим функциям, гиперболические функции для комплексного числа также доступны в модуле cmath .
 
import cmath a = 3 + 4j print('Hyperbolic Sine:', cmath.sinh(a)) print('Hyperbolic Cosine:', cmath.cosh(a)) print('Hyperbolic Tangent:', cmath.tanh(a)) print('Inverse Hyperbolic Sine:', cmath.asinh(a)) print('Inverse Hyperbolic Cosine:', cmath.acosh(a)) print('Inverse Hyperbolic Tangent:', cmath.atanh(a))
 
Hyperbolic Sine: (-6.5481200409110025-7.61923172032141j) Hyperbolic Cosine: (-6.580663040551157-7.581552742746545j) Hyperbolic Tangent: (1.000709536067233+0.00490825806749606j) Inverse Hyperbolic Sine: (2.2999140408792695+0.9176168533514787j) Inverse Hyperbolic Cosine: (2.305509031243477+0.9368124611557198j) Inverse Hyperbolic Tangent: (0.11750090731143388+1.4099210495965755j)
 
Экспоненциальные и логарифмические функции
 
import cmath a = 3 + 4j print('e^c =', cmath.exp(a)) print('log2(c) =', cmath.log(a, 2)) print('log10(c) =', cmath.log10(a)) print('sqrt(c) =', cmath.sqrt(a))
 
e^c = (-13.128783081462158-15.200784463067954j) log2(c) = (2.321928094887362+1.3378042124509761j) log10(c) = (0.6989700043360187+0.4027191962733731j) sqrt(c) = (2+1j)
 
Другие
 
Есть несколько разных функций, чтобы проверить, является ли комплексное число конечным, бесконечным или nan . Также есть функция проверки близости двух комплексных чисел.
 
>>> print(cmath.isfinite(2 + 2j)) True >>> print(cmath.isfinite(cmath.inf + 2j)) False >>> print(cmath.isinf(2 + 2j)) False >>> print(cmath.isinf(cmath.inf + 2j)) True >>> print(cmath.isinf(cmath.nan + 2j)) False >>> print(cmath.isnan(2 + 2j)) False >>> print(cmath.isnan(cmath.inf + 2j)) False >>> print(cmath.isnan(cmath.nan + 2j)) True >>> print(cmath.isclose(2+2j, 2.01+1.9j, rel_tol=0.05)) True >>> print(cmath.isclose(2+2j, 2.01+1.9j, abs_tol=0.005)) False
 
Источник
 
Читайте также:  Https programmy dlya android ru internet 19 youtube html