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快速傅立葉變換與快速數論變換從站在門外到入門

前言

litble不會FFT和NTT,是自己太蒻了。
學習數學知識需要耐心,所以也請和蒟蒻litble一樣站在門外的人保持耐心來學,加油吧!
另外,litble很好奇,為什麼《數學一本通》講這些東西只講了半頁紙。

複數

參考部落格,同時借了張圖。

複數的基本定義

虛數單位:i=1
對於一個數軸上的實數a,讓a×(-1)得到-a,那麼a就在數軸上旋轉了180°。也就是說,a×i×i相當於把a旋轉180°,a×i就是把a旋轉90°。於是我們就得到了一個美麗的平面:
複數1
複數:一個複數x可以表示為x=a+bi,當b=0的時候,這個複數為實數。我們可以把一個複數看作以上平面內的一個點(a,b)。其中,

a叫做複數的實部,b叫做虛部。
共軛複數:兩個實部相等,虛部為相反數的複數。
:即複數的絕對值,用向量來表示複數時的長度,量化一下就是a2+b2

複數的三角形式

複數2
如圖所示,其中θ叫做複數的輻角,幅角可以表示為θ+2kπ的形式,而小於180°的幅角叫做複數的幅角的主值,兩個複數相等當且僅當它們的幅角的主值相等。
記r為複數x的模,則x=r(cosθ+isinθ)叫做複數的三角形式。

複數的運算

複數的運算也滿足實數的運演算法則。

加減

代數式:

(a+bi)+(c+di)=(a+c)+(b+d)i
三角式:滿足向量運演算法則

乘除

代數式:(a+bi)(c+di)=ac+bci+adibd=(acbd)+(bc+ad)i
三角式:
r1(cosθ1+isinθ1)r2(cosθ2+isinθ2)=
r1r2(cos(θ1+θ2)+sin(θ1+θ2))
也就是積的模等於各複數模的積,積的幅角等於各複數幅角的和。

單位根

n次單位根即能夠滿足方程ωn=1的複數
由複數的三角式乘除運演算法則可以得到,有n個這樣的複數,它們分佈於平面的單位圓上,並平分這個單位圓。
n次單位根就是:

e2πkin,k=0,1,2,...,n1
還有一個很牛的公式,叫做尤拉公式:
eθi=cosθ+isinθ
就可以知道n次單位根的算數表示法了。記ωn=e2πin

多項式

參考部落格

多項式乘法

給定多項式A(x)=i=0naixiB(x)=i=0nbixi,則它們的積是: