プログラミング

[数値解析]モジュールを使ってpythonプログラムをもっと楽に

こんにちはのぶ(@tsureblo_nobu)です。

 

さて、第二回の今回は数値解析をする上で欠かせないpythonに標準搭載されているモジュールについて簡単なものを解説しいきます。

 

1.平方根の計算

第一回では平方根の解を二分法を使って求めていきましたが、今回はあの面倒だったプログラムをすっきりとさせるために平方根の解を与えるモジュールについて解説していきましょう。

 

平方根を求めるためのmathモジュール中のsqrt()というものを使います。

 

それではプログラムを見てみましょう。

 

 

まず、10行目について解説

 

これはxに浮動小数(float)の値を入力(input)するという意味になっています。

 

つまりここで何か数字を入力するとxに数字が入力される仕組みになっています。

 

次に、12行目について

 

ここでは入力したxの値の平方根を取った数をmath.sqrt(x)が出力する形になっています。

 

実際にプログラムを実行するとこんな感じです。

 

 

このようにmathモジュールにあるsqrt()を使えば簡単に求めることができます。

 

 

2.方程式の解

pythonには方程式の解を出すためのモジュールも用意されています。

 

これはsympyモジュール内のsolve()を使うことですぐに求まります。

 

今回は\(x^3+2x^2-5x-6=0\)を解くプログラムです。

 

 

8行目でまずsolve()が用意されているsympyモジュールをインポートします。

 

次に11行目var("x")はxという変数を用意するという意味です。

 

この変数を使って12行目ではequationに\(x^3+2x^2-5x-6=0\)を代入しています。

 

ちなみにEq()は等価性を表すクラスで、今回の場合だとequationと\(x^3+2x^2-5x-6=0\)が同じということを表しています。

 

最後にこの方程式の解を知るために13行目でsolve(equation)とすることで、この方程式の解を出し、それを14行目で出力するという仕組みになっています。

 

実際に実行したらこのようになりました。

 

 

\(x^3-2x^2-5x-6=0\)の解の答えの[-3, -1, 2]がしっかりと返ってきました。

 

このようにして方程式の解も簡単に求められました!

 

3.最後に

今回紹介した以外にも様々なモジュールがpythonには用意されています!

 

ぜひ、調べて使いこなしてみてください!

 

このウェブサイトでも回を分けて紹介していきます。

 

このようにこのウェブサイトでは様々なジャンルの学問について解説を行なっています。

 

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