Python の虚数

1. Python で複素数を初期化する
2. Python で複素数の属性と関数を使用する
3. Python で複素数に対して通常の数学演算を使用する
4. 複素数で cmath モジュール関数を使用する
5. numpy.array() 関数を使用して、Python の配列に虚数を格納する

Python は、数値データを処理するための非常に用途の広い言語です。また、実数と虚数の両方での作業もサポートしています。このチュートリアルでは、虚数と Python での虚数の操作方法について詳しく学習します。

Python で複素数を初期化する

複素数は、実数部と虚数部で構成されます。Python では、虚数部は、数値の後に j または J を追加するだけで表現できます。

複素数は、実数部と虚数部を変数に直接割り当てることで簡単に作成できます。以下のサンプルコードは、Python で複素数を作成する方法を示しています。

a = 8 + 5j
print(type(a))

出力：

<class 'complex'>

組み込みの complex() 関数を使用して、指定された 2つの実数を複素数に変換することもできます。

a = 8
b = 5
c = complex(8, 5)
print(type(c))

出力：

<class 'complex'>

ここで、記事の残りの半分では、Python での虚数の操作に焦点を当てます。

Python で複素数の属性と関数を使用する

複素数には、一般的な情報に使用できるいくつかの組み込みアクセサーがあります。

たとえば、複素数の実数部にアクセスするには、組み込みの real() 関数を使用し、同様に imag() 関数を使用して虚数部にアクセスします。さらに、conjugate() 関数を使用して複素数の共役を見つけることもできます。

a = 8 + 5j
print("Real Part = ", a.real)
print("Imaginary Part = ", a.imag)
print("Conjugate = ", a.conjugate())

出力：

Real Part =  8.0
Imaginary Part =  5.0
Conjugate =  (8-5j)

Python で複素数に対して通常の数学演算を使用する

Python では、複素数の加算や乗算などの基本的な数学演算を実行できます。次のコードは、2つの与えられた複素数に対して簡単な数学的手順を実装します。

a = 8 + 5j
b = 10 + 2j

# Adding imaginary part of both numbers
c = a.imag + b.imag
print(c)

# Simple multiplication of both complex numbers
print("after multiplication = ", a * b)

出力：

7.0
after multiplication =  (70+66j)

複素数で cmath モジュール関数を使用する

cmath モジュールは、複素数で使用することを目的としたいくつかの関数へのアクセスを提供する特別なモジュールです。このモジュールは、さまざまな機能で構成されています。いくつかの注目すべきものは、複素数の位相、べき乗と対数関数、三角関数、および双曲線関数です。

cmath モジュールには、pi、tau、Positive infinity などの定数、および計算で使用されるその他の定数も含まれています。

次のコードは、Python の複素数にいくつかの cmath モジュール関数を実装しています。

import cmath

a = 8 + 5j
ph = cmath.phase(a)

print("Phase:", ph)
print("e^a is:", cmath.exp(a))
print("sine value of complex no.:\n", cmath.sin(a))
print("Hyperbolic sine is: \n", cmath.sinh(a))

出力：

Phase: 0.5585993153435624
e^a is: (845.5850573783163-2858.5129755252788j)
sine value of complex no.:
 (73.42022455449552-10.796569647775932j)
Hyperbolic sine is: 
 (422.7924811101271-1429.2566486042679j)

numpy.array() 関数を使用して、Python の配列に虚数を格納する

NumPy という用語は、NumericalPython の略語です。これは、配列を処理し、これらの配列を操作するための関数を提供する Python によって提供されるライブラリです。その名前が示すように、numpy.array() 関数は配列の作成に使用されます。以下のプログラムは、Python で複素数の配列を作成する方法を示しています。

import numpy as np

arr = np.array([8 + 5j, 10 + 2j, 4 + 3j])
print(arr)

出力：

[8.+5.j 10.+2.j  4.+3.j]

複素数は、Python が数値データの保存と実装を可能にする 3つの方法の 1つです。また、Python プログラミングの重要な部分と見なされています。Python プログラミング言語を使用すると、複素数に対してさまざまな操作を実行できます。