复数有什么具体的物理意义

作者&投稿:敛咬 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
复数有物理意义吗?~

复数用来研究物理问题是很有用的。但力做功显然里面加减法相反了,是不对的。最长用的地方是波。比如最常见的一维机械波,相位可写成e^(wt-kx)的形式,可以拆开来写,就表示时间和坐标对相位的贡献。复数具有指数函数的形式,由于指数函数在数学处理上比三角函数好的多,所以凡事涉及波的问题一般用复数。

1、系统分析
在系统分析中,系统常常通过拉普拉斯变换从时域变换到频域。因此可在复平面上分析系统的极点和零点。分析系统稳定性的根轨迹法、奈奎斯特图法(Nyquist plot)和尼科尔斯图法(Nichols plot)都是在复平面上进行的。
2、信号分析
信号分析和其他领域使用复数可以方便的表示周期信号。模值|z|表示信号的幅度,辐角arg(z)表示给定频率的正弦波的相位。
3、反常积分
在应用层面,复分析常用以计算某些实值的反常函数,藉由复值函数得出。方法有多种,见围道积分方法。

4、量子力学
量子力学中复数是十分重要的,因其理论是建基于复数域上无限维的希尔伯特空间。

5、相对论
如将时间变数视为虚数的话便可简化一些狭义和广义相对论中的时空度量 (Metric) 方程。

6、应用数学
实际应用中,求解给定差分方程模型的系统,通常首先找出线性差分方程对应的特征方程的所有复特征根r,再将系统以形为f(t) =e的基函数的线性组合表示。

7、流体力学
复函数于流体力学中可描述二维势流(2D Potential Flow)。

8、碎形
一些碎形如曼德勃罗集合和茹利亚集(Julia set) 是建基于复平面上的点的。

9、实变初等函数
我们把数学分析中基本的实变初等函数推广到复变初等函数,使得定义的各种复变初等函数,当z变为实变数x(y=0)时与相应的实变初等函数相同。

扩展资料:
复数,最早是在解一元三次方程的时候引入的,当时解一元三次方程,很难解开,引入了一个符号设为J,J * J = -1,可以比较容易的解了这个方程,但带j的那个解,不被大家认可。
这是虚数第一次出现,但到了后来,高次解之后,大家发现,j越来越绕不开,并且有规律,N次方程,就有N个包含带J的解,于是大家认识到一点,一个高次方程,要想解它的解,最佳的捷径就是从J入手。
到了高斯时期,高斯对这个J进行了研究,那个时候是笛卡尔坐标系,但他第一个把J引入坐标系,于是出来了复数坐标系。
他把这个物理意义跟平面坐标的矢量四则运算结合起来,若J * J = -1,恰好满足一个平面坐标的矢量四则运算。
那个时候他意识到,J真实存在,J的物理意义就是表示另外一个坐标轴,它是一个坐标轴的符号,为了区别X轴,引入Y轴,那么必须要用符号标记,所以J是坐标Y轴的符号,这就是它的物理意义,于是就有了a+bJ。
参考资料来源:百度百科-复数

我理解复数的物理应用分三方面。①物理学中为简化求解数学方程而出现的变换复数。例如求解正弦交流电路,如果在实数域中展开运算就需要解微分方程,得到电路暂态和稳态的全响应,但是解微分方程很繁琐复杂。如果只需求稳态响应,即可将正弦交流电的从时域变换到频域(相量域、复数域),关于KCL和KVL的微分方程即转为复代数方程,给运算带来极大方便。还有拉氏变换很多情况下也是为了求解方程的简便。②物理学中因需要调换变量来研究信号运动规律而出现的变换复数。例如傅氏变换会出现复数函数,已知一个信号函数为f(t),人们想知道这个信号中包含的频率ω,即以频率ω为自变量f(t)对应的函数F(ω)=?一个信号f(t)对应的频谱函数F(ω)在通信工程中有很多实践应用,复频率是理论计算中出现的物理量,回到实践测量中仍然是实数频率。③物理学中的原始复数。量子力学的基本假设中存在复数,比如薛定谔方程就是带有虚数单位ⅰ的二阶偏微分方程,还有能量算符、动量算符、角动量算符等。这些复数不是因数学变换出现的,而是在量子力学公理化逻辑系统的逻辑起点出现的,反映了宇宙中微观世界的一些固有性质。

据说没有。 但我个人认为有,只是要在多一个纬度的物理空间中有意义,这个大家可以探讨。 比如我们认为许多东西都是不连续的,其实是在复数物理空间内的连续变量,只是我们只能在我们的实数物理空间观察,所以才认为是不连续的而已。 举个例子,我们的世界就像是XOY复数平面的实数轴X,当复数空间中出现正弦函数的时候,我们在X轴上就只能观察到非连续的点,所以我们认为这个物理量是非连续的,事实上,可能这个物理量在考虑了复数以后,在复数的物理空间中是连续的。

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德州市13939689698: 什么是虚数? -
丑到氨酪: 复数是由实数和虚数构成,实数包括有理数和无理数,它表示实际的物理意义,而虚数不表示实际的物理意义,它只是为计算过程方便而引进的.其中虚数还包括非纯虚数和纯虚数,非纯虚数的形式是a+bi,而纯虚数的形式是bi,其中i是单位.

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