SymPy 是一個Python庫，專注于符號數(shù)學(xué)，它的目標(biāo)是成為一個全功能的計算機(jī)代數(shù)系統(tǒng)，同時保持代碼簡潔、易于理解和擴(kuò)展。
from sympy import *x = Symbol(‘x’)y = Symbol(‘y’)d = ((x+y)**2).expandprint(d)# 結(jié)果：x**2 + 2*x*y + y**2
你可以隨便輸入表達(dá)式，即便是十次方，它都能輕易的展開，非常方便：
from sympy import *x = Symbol(‘x’)y = Symbol(‘y’)d = ((x+y)**10).expandprint(d)# 結(jié)果：x**10 + 10*x**9*y + 45*x**8*y**2 + 120*x**7*y**3 + 210*x**6*y**4 + 252*x**5*y**5 + 210*x**4*y**6 + 120*x**3*y**7 + 45*x**2*y**8 + 10*x*y**9 + y**10
下面就來講講這個模塊的具體使用方法和例子。
1.準(zhǔn)備
請選擇以下任一種方式輸入命令安裝依賴：
1. Windows 環(huán)境 打開 Cmd (開始-運(yùn)行-CMD)。
2. MacOS 環(huán)境 打開 Terminal (command+空格輸入Terminal)。
3. 如果你用的是 VSCode編輯器 或 Pycharm，可以直接使用界面下方的Terminal.
pip install Sympy
2.基本使用
簡化表達(dá)式(化簡)
sympy支持三種化簡方式，分別是普通化簡、三角化簡、指數(shù)化簡。
普通化簡 simplify：
from sympy import *x = Symbol(‘x’)d = simplify((x**3 + x**2 – x – 1)/(x**2 + 2*x + 1))print(d)# 結(jié)果：x – 1
三角化簡 trigsimp：
from sympy import *x = Symbol(‘x’)d = trigsimp(sin(x)/cos(x))print(d)# 結(jié)果：tan(x)
指數(shù)化簡 powsimp：
from sympy import *x = Symbol(‘x’)a = Symbol(‘a’)b = Symbol(‘b’)d = powsimp(x**a*x**b)print(d)# 結(jié)果：x**(a + b)
解方程 solve
第一個參數(shù)為要解的方程，要求右端等于0，第二個參數(shù)為要解的未知數(shù)。
如一元一次方程：
from sympy import *x = Symbol(‘x’)d = solve(x * 3 – 6, x)print(d)# 結(jié)果：[2]
二元一次方程：
from sympy import *x = Symbol(‘x’)y = Symbol(‘y’)d = solve([2 * x – y – 3, 3 * x + y – 7],[x, y])print(d)# 結(jié)果：{x: 2, y: 1}
求極限 limit
dir=’+’表示求解右極限，dir=’-‘表示求解左極限：
from sympy import *x = Symbol(‘x’)d = limit(1/x,x,oo,dir=’+’)print(d)# 結(jié)果：0d = limit(1/x,x,oo,dir=’-‘)print(d)# 結(jié)果：0
求積分 integrate
先試試求解不定積分：
from sympy import *x = Symbol(‘x’)d = integrate(sin(x),x)print(d)# 結(jié)果：-cos(x)
再試試定積分：
from sympy import *x = Symbol(‘x’)d = integrate(sin(x),(x,0,pi/2))print(d)# 結(jié)果：1
求導(dǎo) diff
使用 diff 函數(shù)可以對方程進(jìn)行求導(dǎo)：
from sympy import *x = Symbol(‘x’)d = diff(x**3,x)print(d)# 結(jié)果：3*x**2d = diff(x**3,x,2)print(d)# 結(jié)果：6*x
解微分方程 dsolve
以 y′=2xy 為例:
from sympy import *x = Symbol(‘x’)f = Function(‘f’)d = dsolve(diff(f(x),x) – 2*f(x)*x,f(x))print(d)# 結(jié)果：Eq(f(x), C1*exp(x**2))
3.實戰(zhàn)一下
有同學(xué)問了這個問題，“大佬們，我想問問，如果這個積分用Python應(yīng)該怎么寫呢，謝謝大家”：
# Python 實用寶典from sympy import *x = Symbol(‘x’)y = Symbol(‘y’)d = integrate(x-y, (y, 0, 1))print(d)# 結(jié)果：x – 1/2
為了計算這個結(jié)果，integrate的第一個參數(shù)是公式，第二個參數(shù)是積分變量及積分范圍下標(biāo)和上標(biāo)。
運(yùn)行后得到的結(jié)果便是 x – 1/2 與預(yù)期一致。
如果大家也有求解微積分、復(fù)雜方程的需要，可以試試sympy，它幾乎是完美的存在。
