Python Math Modul & Funktionen | Mathematische Funktionen in Python

Python hat viele eingebaute Funktionen, die es dem Benutzer ermöglichen, mehrere Aufgaben schnell und effizient auszuführen. Math ist eine Art Modul in Python, das es dem Benutzer ermöglicht, mehrere Funktionen für einfachere Operationen zu verwenden. Innerhalb des Mathematikmoduls sind mehrere Funktionen definiert. Das Modul ist in der Programmiersprache Python aufgebaut und kann mathematische Berechnungen und Aufgaben ausführen.

Python-Mathematikmodul

Allgemeine mathematische Operationen wie Additionen, Subtraktionen, Multiplikationen usw. können durch eingebaute Operatoren wie +, - und * ausgeführt werden. Operatoren sind jedoch nicht für solche Fälle integriert, in denen der Benutzer komplexe mathematische Berechnungen ausführen muss, die fortgeschrittene Operationen wie logarithmische Funktionen, Exponentialausdrücke usw. beinhalten.

Daher müssen spezifische Lösungen vorhanden sein, damit die mathematischen Operationen schnell durchgeführt werden. In Python wurde ein spezielles Modul entwickelt, das mehrere Funktionen zur Durchführung fortgeschrittener mathematischer Berechnungen enthält. Dieses Modul wird als „Mathematik“-Modul bezeichnet.

Das Modul hat Zugriff auf mathematische Funktionen, die im C-Standard definiert sind.

Die im Mathematikmodul definierten Funktionen können jedoch nicht auf komplexe Zahlen angewendet werden. Wenn der Benutzer diese Funktionen in den komplexen Zahlen anwenden muss, kann derselbe Name aus dem anderen Modul, dem „Cmath“, verwendet werden. Diese Unterscheidung wird zwischen allgemeiner Mathematik und komplexen Zahlenfunktionen gemacht, weil die meisten Benutzer keine Lust haben, Mathematik mit komplexen Zahlen zu lernen. Die zugrunde liegenden Funktionen des Mathematikmoduls sind in CPython geschrieben und folgen dem C-Standard.

Die Verfügbarkeit des Mathematikmoduls ermöglicht es den Benutzern, mathematische Berechnungen in der Anwendung durchzuführen. Nachfolgend sind einige Anwendungen des Moduls Mathematik aufgeführt. Die Funktionen innerhalb des Mathematikmoduls können verwendet werden für

• Berechnung der Permutationen und der Kombinationen durch die Verwendung von Fakultäten.
• Berechnung der Polhöhe durch Verwendung der trigonometrischen Funktionen.
• Berechnung des radioaktiven Zerfalls durch Verwendung einer Exponentialfunktion.
• Berechnung der Kurve der Hängebrücke durch Verwendung hyperbolischer Funktionen.
• Lösen von Gleichungen wie quadratischen Gleichungen.
• Simulation periodischer Funktionen wie Lichtwellen, Schallwellen und durch die Verwendung trigonometrischer Funktionen.

Eine separate Installation des Mathematikmoduls ist nicht erforderlich, da es bereits mit der Veröffentlichung von Python paketiert ist. Allerdings muss das Modul zur Nutzung der Funktionen importiert werden. Der folgende Befehl kann zum Importieren des Mathematikmoduls verwendet werden.

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Konstanten des Math-Moduls

Im Python-Mathematikmodul sind bereits viele Konstanten vordefiniert. Dies bietet beim Zugriff mehrere Vorteile. Da diese Konstanten vordefiniert sind, entfällt ihre separate Definition im Programm, was Zeit spart. Die folgenden Konstanten werden im Mathematikmodul definiert.

1. Pi

Pi oder π ist definiert als das Verhältnis des Umfangs eines Kreises zum Durchmesser des Kreises. Die Zahl von Pi ist kein einfacher Bruch, da sie irrational ist. Außerdem hat es unendlich viele Dezimalstellen, aber im Allgemeinen ist die Zahl ungefähr 22/7 oder der Wert 3,141. In Python kann auf den Pi über das Mathematikmodul mit dem folgenden Befehl zugegriffen werden:

Mathematik. Pi

Die Vorteile des Pi liegen darin, dass es immer dann verwendet werden kann, wenn das Pi zur Berechnung beliebiger Aufgaben benötigt wird, wie z. B. die Berechnung des Umfangs eines beliebigen Kreises. In solchen Fällen beträgt der Umfang des Kreises 2π r, wobei der Wert von Pi verwendet werden kann.

Auch die Fläche eines Kreises kann mit der Formel πr² berechnet werden. Wenn der Benutzer daher bestimmte Berechnungen in Python durchführen muss, die den Wert von Pi verwenden, kann die Konstante Pi direkt importiert werden.

2. Tau

Tau ist definiert als ein anderes Verhältnis des Umfangs eines Kreises zum Radius des Kreises. Die Konstante von Tau ist gleich dem Wert von 2π oder einem angenäherten Wert von 6,28. Es ist eine irrationale Zahl ähnlich der von π.

Viele mathematische Berechnungen erfordern die Verwendung von 2π, und in solchen Fällen kann das Tau verwendet werden.

Auf die Konstante von tau kann über den Befehl math.tau zugegriffen werden

Ähnlich wie Pi ist auch Tau eine schwebende Typzahl.

3. Eulersche Zahl

Die Euler-Zahl ist eine andere Art von Konstante innerhalb des mathematischen Moduls, die die Basis eines natürlichen Logarithmus ist. Für mathematische Berechnungen wie die Berechnung der Zerfallsrate oder Wachstumsrate können die Funktionen verwendet werden. Der Wert der Eulerschen Zahl wird auf einen Wert von 2,718 angenähert. Die Zahl kann über den Befehl „math.e“ importiert werden.

4. Unendlichkeit

Wann immer der Begriff Unendlichkeit erwähnt wird, kann er nicht als Zahl definiert werden; Es ist jedoch ein Konzept in der Mathematik, das eine grenzenlose Situation oder etwas, das kein Ende hat, definiert. Infinity kann in Algorithmen verwendet werden, wenn der Benutzer den angegebenen Wert mit dem absoluten Minimum oder dem Maximum vergleichen möchte.

In Python ist unendlich als math.inf definiert.

5. NaN (keine Zahl)

Nan wird hauptsächlich verwendet, um Werte zu definieren, die nicht numerisch sind. Dies kann auf das Ergebnis ungültiger Eingaben zurückzuführen sein oder wenn die numerische Eingabe beschädigt wird. Die Konstante von NaN wurde in der Version von Python 3.5 definiert. Auf das NaN kann über math.nan zugegriffen werden.

Im Modul Mathematik sind viele Funktionen und Methoden enthalten. Einige der Funktionen innerhalb des Moduls sind:

• Decke ()

Die Funktion ceil() wird verwendet, um den ganzzahligen Wert zurückzugeben, der der kleinste ist, aber der Wert sollte größer als der der Zahl sein.

• Boden()

Die Funktion ceil() wird verwendet, um den ganzzahligsten Wert zurückzugeben, aber der Wert sollte kleiner als die Zahl sein.

• fabelhaft ()

Die Funktion fabs() wird verwendet, um den Absolutwert der Zahl zurückzugeben.

• Fakultät()

Die Funktion Fakultät im Mathematikmodul berechnet die Fakultät einer Zahl und gibt die Fakultät zurück. Wenn zur Berechnung der Fakultät kein ganzzahliger Wert eingegeben wird, führt das Programm zu einer Fehlermeldung.

Die Funktionsweise der Funktionen fabs() und factorial() im Python-Mathematikmodul wird unten gezeigt.

• copysign(a, b)

Diese Funktion wird verwendet, um eine Gleitkommazahl zurückzugeben. Die Zahl wird mit dem Wert des Parameters 'a' mit dem Vorzeichen 'b' zurückgegeben.

• gcd():

Die Zahlen werden in den Argumenten genannt. Zur Berechnung des größten gemeinsamen Teilers zweier in den Argumenten genannter Zahlen wird die Funktion verwendet. Die Funktion ist jedoch kompatibel mit Version Python 3.5 oder einer höheren Version.

Unten ist ein Programm gezeigt, das die beiden Funktionen copysign(a,b) und gcd() in der Python-Sprache verwendet.

• math.log()

Die Methode von Python math log , dh math.log(), wird verwendet, um den Wert des natürlichen Logarithmus einer beliebigen Zahl zurückzugeben. Die Berechnung erfolgt zur Basis e.

• math.pow(x,y)

Die Methode math.pow(x,y) gibt den Potenzwert von x gleich dem Wert y zurück. In Fällen, in denen sich herausstellt, dass der Wert von x feindlich ist oder der Wert von y keine ganze Zahl ist, führt das Programm zu einem ValueError.

• math.modf(x)

Die Methode math.modf(x) wird verwendet, um den Bruchteil und den ganzzahligen Teil für eine Variable x zurückzugeben.

• abschneiden ()

Die Methode trunc() wird verwendet, um den abgeschnittenen Wert einer Ganzzahl x zurückzugeben.

• math.cos()

Die Funktion math.cos() dient zur Rückgabe des Kosinuswertes einer Zahl.

• math.grad()

Der Winkel kann mit der Funktion math.degrees() vom Bogenmaß in Grad umgerechnet werden.

• math.erf()

Für jede Zahl wird die Fehlerfunktion über die Methode math.erf() zurückgegeben.

• math.isinf(x)

Die Funktion gibt einen tatsächlichen Wert zurück, wenn die Eingabe x negativ oder positiv unendlich ist. Andernfalls gibt die Funktion den Wert False zurück.

• math.next after(x,y)

Die Fließkommazahl neben dem x wird zurückgegeben, die sich in Richtung y bewegt.

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Schlussfolgerungen

Der Artikel behandelt mehrere Funktionen, die im Modul math in Python vordefiniert sind. Außerdem wurden im Modul viele Konstanten vordefiniert, um einfache und effiziente Berechnungen fortgeschrittener mathematischer Probleme zu ermöglichen. Neben diesen Methoden gibt es noch einige andere Methoden für unterschiedliche Berechnungen.

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