虚数(负数开平方)在生产生活中有什么用?

如题所述

虚数和实数一起构成了复数
复数的应用:

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。
无论系统极点和零点在左半平面还是右半平面,根轨迹法都很重要。如果系统极点
- 位于右半平面,则因果系统不稳定;
- 都位于左半平面,则因果系统稳定;
- 位于虚轴上,则系统为临界稳定的。
如果系统的全部零点都位于右半平面,则这是个最小相位系统。如果系统的极点和零点关于虚轴对称,则这是全通系统。

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。
利用傅里叶变换可将实信号表示成一系列周期函数的和。这些周期函数通常用形式如下的复函数的实部表示:
f(t)=ze^(iωt)
其中ω对应角频率,复数z 包含了幅度和相位的信息。
电路分析中,引入电容、电感与频率有关的虚部可以方便的将电压、电流的关系用简单的线性方程表示并求解。(有时用字母j 作为虚数单位,以免与电流符号i 混淆。)

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,借由复值函数得出。方法有多种,见围道积分方法。

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。

相对论
如将时间变量视为虚数的话便可简一些狭义和广义相对论中的时空度量 (Metric) 方程。

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) = ert的基函数的线性组合表示。

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

碎形
一些碎形如曼德布罗集和朱利亚集 (Julia set) 是建基于复平面上的点的。

参考资料:Wikipedia

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第1个回答  2006-07-17
第一点,解一元三次方程是不得不碰到虚数的。具体你可以参考卡丹公式,只有当它的判别式小于0的时候才有3个实根,但这个判别式在公式中是在根号下的。也就是说,你即使只想得到实数解,也不得不碰到虚数。

第二点,复数可以用来表示向量,向量即有方向的数量。向量在各种学科中的用处是很广泛的,因为生活中的很多东西都和向量有关。这就不用解释了吧。

第三点,复数可以用来处理电信号。电信号一般都有周期关系,而傅立叶级数恰恰就是常用的表示这种常用的具有周期关系的函数,而傅立叶级数中就含有复数的内容。
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