实验 :数学函数图像绘制
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简单数学函数图像绘制:
1,欧拉公式的几何意义
欧拉公式(可以用泰勒展开证明),
显然,这表示复平面矢量,并且幅值是1,因为 ,而相角,
。
fig = figure(1); i = sqrt(-1); %确认i是-1 v1 = polarplot([0,exp(i*pi/6)],'bo-'); % 画上原点的目的是显示矢量
![](https://pic2.zhimg.com/80/v2-e0f43b3885d2775a32b37a670b242e31_720w.jpg)
2,i和
的关系
通常意义上, ,而
。
乘以i后,相位超前了 ,也就是90度。
figure(2); % i 的作用 i = sqrt(-1); v2 = polarplot([0,exp(i*pi/4)],'bo-'); hold on; v3 = polarplot([0,i*exp(i*pi/4)],'ro-'); % pi/2的转角 v4 = polarplot([0,exp(i*pi/6)],'bo--'); v5 = polarplot([0,exp(i*(pi/6+pi/2))],'ro--');
![](https://pic2.zhimg.com/80/v2-aeedac6be8fbc26891e3f18e7308bcdd_720w.jpg)
3,
的意义
实数部分代表复平面矢量的幅值 ,而虚数部分在1中已经明确,即代表相位。
4,
的意义
通过1来推理, ,这不显然单位长度旋转矢量?
figure(3) i = sqrt(-1); t = [0:0.01:10]; w = 2; a = exp(i*w*t); comet3(t,imag(a),real(a));
运行一下。
5,叠加出实信号 ![[公式]](https://www.zhihu.com/equation?tex=cos%28%5Comega+t%29)
在前一篇中聊到 为单位旋转矢量。这其中有一个隐藏条件就是,这是复平面内单位旋转矢量。那我们常见的信号可都是实信号啊,这需要一个叠加过程。这里可以很容易的推理出
fig = figure(1); i = sqrt(-1); w = 1; t = [0:0.01:pi/6]; % 故意让wt不到2pi来更清晰表达转向。 v1 = exp(i*w*t); % 正向转向的矢量,ccw v2 = exp(-i*w*t); % 逆向转向的矢量,cw polarplot(v1,'r-'); hold on polarplot(v2,'b--'); % cw polarplot([0,v1(end)],'ro-'); polarplot([0,v2(end)],'bo--'); polarplot([real(v1(end)),v1(end)],'ro-'); polarplot([real(v2(end)),v2(end)],'bo--'); polarplot([0,real(v1(end))+real(v2(end))],'ko--');
![](https://pic4.zhimg.com/80/v2-535c8d288e3e7fe11fdfd784845fcf13_720w.jpg)
蓝色的线说明 是反向转的。利用奇偶性,易得:
复信号更具有一般性,而实信号只是一个复信号的子集。
在叠加复信号的过程会发现,同一正负频率的信号的幅值一定是相等的,这也是实信号傅立叶变换里为什么会有对称的结果。同时,也应该比较容易理解负频率的几何意义了吧?
6,
的实数部分
因为常见系统里都是实信号,先只研究下其实数部分。
这里需要说明的是,a为常实数。
a = 0时,
fig = figure(2); i = sqrt(-1); w = 10; t = [0:0.01:4*pi]; v3 = exp(i*w*t); % 正向转向的矢量,ccw plot(real(v3),'r-'); hold on plot(exp(0*t),'k--'); % 轮廓线 plot(-exp(0*t),'k--'); ylim([-2,2]);
![](https://pic3.zhimg.com/80/v2-103a961433d376550490efab0713e78e_720w.jpg)
a > 0,取a=0.25,
fig = figure(3); i = sqrt(-1); w = 10; t = [0:0.01:4*pi]; v4 = exp((0.25+i*w)*t); plot(real(v4),'r-'); hold on plot(exp(0.25*t),'k--'); % 轮廓线 plot(-exp(0.25*t),'k--');
![](https://pic4.zhimg.com/80/v2-f7bf3ff2095eb6d4cbf2e9c054b83973_720w.jpg)
a < 0,取a=-0.25
fig = figure(4); i = sqrt(-1); w = 10; t = [0:0.01:4*pi]; v4 = exp((-0.25+i*w)*t); plot(real(v4),'r-'); hold on plot(exp(-0.25*t),'k--'); % 轮廓线 plot(-exp(-0.25*t),'k--');
![](https://pic1.zhimg.com/80/v2-bcd3b9665fdc27248d206e2cd4deaab0_720w.jpg)