在math中应用Python

实数范围内四则混和运算

1 数系

在高中之前我们学过什么是实数和复数。实数又分为整数和分数,整数又分为正整数,负整数和零。小数属于实数范围,小数既包括有理数又包括无理数。然后就是这些数之间的加减乘除运算。乘法是由加法定义的,负数的定义使得减法变成加法。倒数的定义使得除法变成乘法,归根结底也是加法运算。还有一个特殊的乘法运算就是乘方。因此所有的加减乘除乘方运算都可以归为加法运算。而计算机只会加法运算。

2 在python中进行四则混合运算

加减乘除运算

>>>2+3
7
>>>4-5
-1
>>>4*5
20
>>>4/2
2

floor division运算。如果你想做除法并且只返回整数部分,而不返回小数部分,可以使用//。

>>> 5//4
1

//运算规则是向下舍入,例如5÷4=1.25,1.25向下舍入,其结果为1。但并不是按四舍五入规则进行,这个规则很有意思,会出现这样的现象。

>>> -5//4
-2

模运算用%。

>>> 8%5
3

乘方运算

>>>2**3
8

开方运算

>>>4**0.5
2

加减乘除混和运算遵守四则混和运算法则

>>> 4+5*3
19

3 赋值运算

数学在学数系的过程中也会学习代数式。所谓代数式就是含有字母的加减乘除乘方等运算的式子。在计算机程序中表现为赋值运算,遵循先赋值,后使用的原则。

>>> a = 5
>>> a + 2
7

在程序运算中的字母相当于给数字起了个名字。在程序中被叫做变量

4 复数运算(complex number)

复数分为实部(real part)和虚部(imaginary part),高中我们认识的复数是a+bi虚数单位是i,而python的复数数据结构为a+bj,其中j代表虚数单位。

>>> a = 2 +3j
>>> a
(2+3j)
>>> type(a)
<type 'complex'>

当我们把type()函数用于复数时,python现实是复数类型。我们也可以用complex()函数定义复数。

>>> a = complex(3,4)
>>> a
(3+4j)

我们还可以对复数进行加减运算。

>>> b = 3 +5j
>>> a + b
(6+9j)
>>> a * b
(-11+27j)
>>> a / b
(0.8529411764705882-0.08823529411764708j)

对于复数来说%和//运算无效。复数的实部和虚部可以直接引用。

>>> a.real
3.0
>>> a.imag
4.0
>>>

复数的模a = 3+4j,|a|=\sqrt{3^2+4^2}=5

>>> a = 3 + 4j
>>> abs(a)
5.0

python还有很多其他处理复数的方法,可以查一下标准库。

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