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复数的运算(复数运算公式大全高中)

复数的物理意义是什么?

复数最直观的理解就是旋转!

4*i*i = -4

表示“4”在数轴上旋转180度。

那么 4*i 就是旋转了 90 度。

另外,e^t 是什么样呢?

但是当你把我加到指数上?

变成螺旋形。和电磁场类似吗?(想拿欧拉公式炫学女生的男生注意:他们,真的,不在乎)

当然更重要的意义是复数运算保留了二维信息。

假如我让你计算 3+5,虽然你可以轻松的计算出 8,但是如果让你分解 8 你会有无数种分解的方法,3 和 5 原始在各自维度上的信息被覆盖了。

但是计算 3+5i 的话,你依然可以分解出实部和虚部,就像上图那样。

基于以上两个原因,用复数来描述电场和磁场是绝对完美的!

我们既可以把电场强度和复磁场强度相加而不丢失各自的信息,又能满足电场与磁场呈90度垂直的要求。另外,一旦我们需要将任意一个场旋转90度,只需要乘以一个“I”。

补充:

正弦波在频域可以看作是自然数中的“1”,可以构成其他数字的基础元素。当你需要 5 的时候,你可以看成是 1*5(基础元素的五倍)也看以看成 2+3(一个基础元素 2 倍与基础元素 3 倍的和)。这些用基础元素构成新元素的运算是线性运算。

但是现在你如何用线性运算吧 2sin(wt)变换成 4sin(wt+pi/6)呢?

利用欧拉公式,我们可以把任意正弦波看作它在实轴上的投影。如果两个不同的正弦波在数学上可以表示为:

好,现在如果我想用线性变换把第一个正弦波变换成第二个,我们只需要把A乘以相应的系数放大到B(这种情况下,乘2),然后把1加上一定的角度,使它变成2(这种情况下,加30度),然后把第二个虚数重新投影回实轴,这在实数中是完全不可能的。

这种用复指数计算正弦波的方法也极其适用于电磁波,因为电磁波是正弦波。当我们需要一个电磁波在时间上延迟/前进或者在空间上前进/后退时,我们只需要乘以一个复指数就可以完成相位调整。

话题讨论

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