【Python入門】Pythonのcomplex関数とは？使い方と活用方法を徹底解説（Python 3.11）

【Python入門】Pythonのcomplex関数とは？使い方と活用方法を徹底解説（Python 3.11）

はじめに

Pythonには、数値を扱うためのさまざまなデータ型があります。その中でも、複素数（Complex Number） を簡単に扱える complex 関数が用意されています。

本記事では、Pythonの complex 関数の基本的な使い方から、実際の活用例までをわかりやすく解説します。Python 3.11 に対応した情報を提供するので、初心者の方も安心して学習を進められます。

complex関数とは？

complex 関数は、Pythonで複素数を作成するための組み込み関数です。複素数は、実数部と虚数部を持つ数値 であり、数学や科学計算の分野で広く活用されています。

Pythonでは、複素数は a + bj の形式で表記され、j は虚数単位を示します。

complex関数の基本構文

Pythonの complex 関数は、次のような構文で使用します。

complex(real, imag)

real：実数部（省略可能。デフォルトは 0.0）
imag：虚数部（省略可能。デフォルトは 0.0）

この関数を使うことで、簡単に複素数を生成できます。

complex関数の使用例

例1：基本的な複素数の作成

# 実数部2.0、虚数部3.0の複素数を作成
z1 = complex(2, 3)
print(z1)  # 出力: (2+3j)

例2：実数のみの複素数

# 実数部のみを指定
z2 = complex(5)
print(z2)  # 出力: (5+0j)

例3：文字列から複素数を作成

# 文字列を使って複素数を作成
z3 = complex("-1.5+2.5j")
print(z3)  # 出力: (-1.5+2.5j)

complex関数の応用例

応用例1：複素数の演算

complex を使った計算が可能です。

z1 = complex(2, 3)
z2 = complex(1, -1)

# 加算
print(z1 + z2)  # 出力: (3+2j)

# 減算
print(z1 - z2)  # 出力: (1+4j)

# 乗算
print(z1 * z2)  # 出力: (5+1j)

# 除算
print(z1 / z2)  # 出力: (-0.5+2.5j)

応用例2：複素数の極形式表示

数学的な解析では、極形式（極座標） で複素数を扱うことがよくあります。

import cmath

z = complex(1, 1)

# 絶対値（モジュール）
print(abs(z))  # 出力: 1.4142135623730951

# 偏角（アーギュメント）
print(cmath.phase(z))  # 出力: 0.7853981633974483（ラジアン）

# 極形式への変換
r, theta = cmath.polar(z)
print(f"極形式: r={r}, θ={theta} ラジアン")