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用elias wegert可视化平方根

快,什么是-1的平方根?好的,我知道。这是一个容易的。但我的平方根怎么样?如果你花了复杂的分析已经有一段时间,你可能必须刮伤一下。幸运的是,Matlab可以告诉我们。

i = sqrt(-1)
i = 0.0000 + 1.0000i
z = sqrt(i)
Z = 0.7071 + 0.7071i

当然,这只是两个平方根之一。这也是如此的负价值。

[z -Z]。^ 2
ANS =.1×2复合物0.0000 + 1.0000i 0.0000 + 1.0000i

但我们现在将坚持两个平方根之一。如果我们看看复杂的飞机上发生了什么,我与其平方根之间的关系是什么?

绘图([i z],'o-''行宽',2)drawunitcircle

我们可以看到它沿着单位圈移动到0 + 1i和1 + 0i之间的点。

这表明了一种模式。让我们添加一些中间值。如果我们看一到0.5的整个力量,会发生什么?

pow = linspace(1,0.5,50);z = i;绘图(Z. ^ Pow,'行宽',2)持有绘图([我sqrt(i)],'o''行宽'2,'颜色',[0 0.4470 0.741])TrawUnitcircle Hold离开

现在我们看到点i ^ n沿着1到0.5之间的n圈圈移动。

让我们看一下一堆随机点。

pow = linspace(1,0.5,50);为了n = 1:50 z = randn + i * randn;绘图(Z. ^ POW)保持结尾抓住离开drawunitcircle.

如果我们考虑极地坐标的点,这样

square_roots_eq01.

然后在每条曲线中,角度θ正在除以两个,并且半径r将进入sqrt(r),就像亚伯拉罕德莫尔告诉我们。

square_roots_eq03.

这只是一个设置的宏伟文件交换贡献的设置elias wegert.。因为我们现在面临的问题是:我们如何在单个绘图中可视化方形函数在整个复杂的飞机上做什么?这是一个微妙的问题,有许多可能的答案。伊莱亚斯的代码,复杂功能的相块,给我们多种方法来做到这一点。

这是一个例子。如果你像这样彩色复杂的飞机

Z = Z域(-2-2i,2 + 2i);相表(z,z,'W');

square_roots_04.

那么这就是你拍摄平方根之后的样子。

相表(z,sqrt(z),'W');

square_roots_05.

刚刚发生了什么?动画可以在这里有所帮助。

这是从z到f(z)的转换。单位圆叠加。

square_roots_06.

你可以看到有一种“折叠在一起”继续。这是具有不同可视化着色的完全相同的东西。

square_roots_07.

哪种可视化是最好的?那是为了你来决定。伊莱亚斯让您选择21秒

一旦您建立了具有简单功能的胃口,如平方根,毫无疑问,您将想要更强大的票价。

支撑并保持手指远离复杂的飞机,或者你可能会受到伤害。这是

square_roots_eq04.

Z = Z域(-2-2i,2 + 2i);w =(z. ^ 2  -  1)。*(z + 2-1i)。^ 2 ./(z. ^ 2 + 2-2i);相位量(z,w,'C');

square_roots_08.

yowza!到目前为止,您可能已准备好下载伊利亚斯之一复杂的美女日历。看看他们。你不会失望!我特别喜欢2017年9月的Ginzburg-Landau方程(有一个很好的Chebfun.搭配)。

最后,我们应该注意到Matlab船用自己的功能,用于可视化复杂根。在这里,它是我们自己的CPLXROOT功能。通过将答案的真实组成部分表示为Z轴的高度,这种可视化可让我们代表多值结果,如

square_roots_eq05.

square_roots_09.

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