cmath
--- 關(guān)于復數的數學(xué)函數?
這一模塊提供了一些關(guān)于復數的數學(xué)函數。 該模塊的函數的參數為整數、浮點(diǎn)數或復數。 這些函數的參數也可為一個(gè)擁有 __complex__()
或 __float__()
方法的 Python 對象,這些方法分別用于將對象轉換為復數和浮點(diǎn)數,這些函數作用于轉換后的結果。
備注
在具有對于有符號零的硬件和系統級支持的平臺上,涉及支割線(xiàn)的函數在支割線(xiàn)的 兩側 都是連續的:零的符號可用來(lái)區別支割線(xiàn)的一側和另一側。 在不支持有符號零的平臺上,連續性的規則見(jiàn)下文。
到極坐標和從極坐標的轉換?
使用 矩形坐標 或 笛卡爾坐標 在內部存儲 Python 復數 z
。 這完全取決于它的 實(shí)部 z.real
和 虛部 z.imag
。 換句話(huà)說(shuō):
z == z.real + z.imag*1j
極坐標 提供了另一種復數的表示方法。在極坐標中,一個(gè)復數 z 由模量 r 和相位角 phi 來(lái)定義。模量 r 是從 z 到坐標原點(diǎn)的距離,而相位角 phi 是以弧度為單位的,逆時(shí)針的,從正X軸到連接原點(diǎn)和 z 的線(xiàn)段間夾角的角度。
下面的函數可用于原生直角坐標與極坐標的相互轉換。
- cmath.phase(x)?
將 x 的相位 (也稱(chēng)為 x 的 參數) 返回為一個(gè)浮點(diǎn)數。
phase(x)
相當于math.atan2(x.imag, x.real)
。 結果處于 [-π, π] 之間,以及這個(gè)操作的分支切斷處于負實(shí)軸上,從上方連續。 在支持有符號零的系統上(這包涵大多數當前的常用系統),這意味著(zhù)結果的符號與x.imag
的符號相同,即使x.imag
的值是 0:>>> phase(complex(-1.0, 0.0)) 3.141592653589793 >>> phase(complex(-1.0, -0.0)) -3.141592653589793
- cmath.polar(x)?
在極坐標中返回 x 的表達方式。返回一個(gè)數對
(r, phi)
,r 是 x 的模數,phi 是 x 的相位角。polar(x)
相當于(abs(x), phase(x))
。
- cmath.rect(r, phi)?
通過(guò)極坐標的 r 和 phi 返回復數 x。相當于
r * (math.cos(phi) + math.sin(phi)*1j)
。
冪函數與對數函數?
- cmath.exp(x)?
返回 e 的 x 次方,e 是自然對數的底數。
- cmath.log(x[, base])?
返回給定 base 的 x 的對數。如果沒(méi)有給定 base,返回 x 的自然對數。 從 0 到 -∞ 存在一條支割線(xiàn),沿負實(shí)軸之上連續。
三角函數?
- cmath.acos(x)?
返回 x 的反余弦。這里有兩條支割線(xiàn):一條沿著(zhù)實(shí)軸從 1 向右延伸到 ∞,從下面連續延伸。另外一條沿著(zhù)實(shí)軸從 -1 向左延伸到 -∞,從上面連續延伸。
- cmath.atan(x)?
返回 x 的反正切。它具有兩條支割線(xiàn):一條沿著(zhù)虛軸從
1j
延伸到∞j
,向右持續延伸。另一條是沿著(zhù)虛軸從-1j
延伸到-∞j
,向左持續延伸。
- cmath.cos(x)?
返回 x 的余弦。
- cmath.sin(x)?
返回 x 的正弦。
- cmath.tan(x)?
返回 x 的正切。
雙曲函數?
- cmath.acosh(x)?
返回 x 的反雙曲余弦。它有一條支割線(xiàn)沿著(zhù)實(shí)軸從 1 到 -∞ 向左延伸,從上方持續延伸。
- cmath.asinh(x)?
返回 x 的反雙曲正弦。它有兩條支割線(xiàn):一條沿著(zhù)虛軸從
1j
向右持續延伸到∞j
。另一條是沿著(zhù)虛軸從-1j
向左持續延伸到-∞j
。
- cmath.atanh(x)?
返回 x 的反雙曲正切。它有兩條支割線(xiàn):一條是沿著(zhù)實(shí)軸從
1
延展到∞
,從下面持續延展。另一條是沿著(zhù)實(shí)軸從-1
延展到-∞
,從上面持續延展。
- cmath.cosh(x)?
返回 x 的雙曲余弦值。
- cmath.sinh(x)?
返回 x 的雙曲正弦值。
- cmath.tanh(x)?
返回 x 的雙曲正切值。
分類(lèi)函數?
- cmath.isfinite(x)?
如果 x 的實(shí)部和虛部都是有限的,則返回
True
,否則返回False
。3.2 新版功能.
- cmath.isinf(x)?
如果 x 的實(shí)部或者虛部是無(wú)窮大的,則返回
True
,否則返回False
。
- cmath.isnan(x)?
如果 x 的實(shí)部或者虛部是 NaN,則返回
True
,否則返回False
。
- cmath.isclose(a, b, *, rel_tol=1e-09, abs_tol=0.0)?
若 a 和 b 的值比較接近則返回
True
,否則返回False
。根據給定的絕對和相對容差確定兩個(gè)值是否被認為是接近的。
rel_tol 是相對容差 —— 它是 a 和 b 之間允許的最大差值,相對于 a 或 b 的較大絕對值。例如,要設置5%的容差,請傳遞
rel_tol=0.05
。默認容差為1e-09
,確保兩個(gè)值在大約9位十進(jìn)制數字內相同。 rel_tol 必須大于零。abs_tol 是最小絕對容差 —— 對于接近零的比較很有用。 abs_tol 必須至少為零。
如果沒(méi)有錯誤發(fā)生,結果將是:
abs(a-b) <= max(rel_tol * max(abs(a), abs(b)), abs_tol)
。IEEE 754特殊值
NaN
,inf
和-inf
將根據IEEE規則處理。具體來(lái)說(shuō),NaN
不被認為接近任何其他值,包括NaN
。inf
和-inf
只被認為接近自己。3.5 新版功能.
參見(jiàn)
PEP 485 —— 用于測試近似相等的函數
常量?
- cmath.pi?
數學(xué)常數 π ,作為一個(gè)浮點(diǎn)數。
- cmath.e?
數學(xué)常數 e ,作為一個(gè)浮點(diǎn)數。
- cmath.tau?
數學(xué)常數 τ ,作為一個(gè)浮點(diǎn)數。
3.6 新版功能.
- cmath.inf?
浮點(diǎn)正無(wú)窮大。相當于
float('inf')
。3.6 新版功能.
- cmath.infj?
具有零實(shí)部和正無(wú)窮虛部的復數。相當于
complex(0.0, float('inf'))
。3.6 新版功能.
- cmath.nan?
浮點(diǎn)“非數字”(NaN)值。相當于
float('nan')
。3.6 新版功能.
- cmath.nanj?
具有零實(shí)部和 NaN 虛部的復數。相當于
complex(0.0, float('nan'))
。3.6 新版功能.
請注意,函數的選擇與模塊 math
中的函數選擇相似,但不完全相同。 擁有兩個(gè)模塊的原因是因為有些用戶(hù)對復數不感興趣,甚至根本不知道它們是什么。它們寧愿 math.sqrt(-1)
引發(fā)異常,也不想返回一個(gè)復數。 另請注意,被 cmath
定義的函數始終會(huì )返回一個(gè)復數,盡管答案可以表示為一個(gè)實(shí)數(在這種情況下,復數的虛數部分為零)。
關(guān)于支割線(xiàn)的注釋?zhuān)核鼈兪茄刂?zhù)給定函數無(wú)法連續的曲線(xiàn)。它們是許多復變函數的必要特征。 假設您需要使用復變函數進(jìn)行計算,您將會(huì )了解支割線(xiàn)的概念。 請參閱幾乎所有關(guān)于復變函數的(不太基本)的書(shū)來(lái)獲得啟發(fā)。 對于如何正確地基于數值目的來(lái)選擇支割線(xiàn)的相關(guān)信息,一個(gè)良好的參考如下:
參見(jiàn)
Kahan, W: Branch cuts for complex elementary functions; or, Much ado about nothing's sign bit. In Iserles, A., and Powell, M. (eds.), The state of the art in numerical analysis. Clarendon Press (1987) pp165--211.