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主页 / 问题 / 1178242
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chilo5432
chilo5432
Asked:2020-09-15 02:55:01 +0000 UTC2020-09-15 02:55:01 +0000 UTC 2020-09-15 02:55:01 +0000 UTC

当有 2 个和 3 个方程时如何找到多个根?

  • 772

我有 2 个和 3 个方程,它们可以有多个方程。如何找到多个根?

我知道用 sympy 可以做到这一点。但我不明白怎么做。

例如:我有几个公式:

5+x^2=y
y^2+x=3

你怎么能找到这个方程的所有根?

python
  • 2 2 个回答
  • 10 Views

2 个回答

  • Voted
  1. Best Answer
    RomanR
    2020-09-15T03:51:43Z2020-09-15T03:51:43Z

    我可能已经爬进了丛林,需要一个简单的算法……具体来说,这两个方程没有共同的解。这是使用 Solver Z3 的证明。您将方程式添加到条件中,变量需要在上面声明。

    from z3 import *
    solver = Solver()
    x = BitVec('x', 64)
    y = BitVec('y', 64)
    
    # условия
    constraints = [
        5 + x ^ 2 == y,
        y ^ 2 + x == 3
    ]
    
    for i in constraints:
        solver.add(i) # добавляем условия в солвер
    print(solver.check()) # проверяем есть ли решение sat - решение есть, unsat - решений не существует
    while solver.check() == sat:
        print(solver.check())
        print(solver.model()[x], solver.model()[y])# если решение есть, выводим на экран x и y
        solver.add(x != solver.model()[x], y != solver.model()[y]) # добавляем условия, что новое решение на равно найденному
    

    该算法返回 unsat,没有解决方案。例如

    5 == y,
    x == 3
    

    一种解决方案 3.5

    • 2
  2. insolor
    2020-09-16T13:27:41Z2020-09-16T13:27:41Z

    Sympy 系统解决方案:

    from sympy import symbols, Eq, solve
    
    x, y = symbols("x y")
    
    equations = [
        Eq(x**2 + 5, y),
        Eq(y**2 + x, 3)
    ]
    
    results = solve(equations)
    print(results)
    # Вывод: [{x: 3 - (sqrt(4 + 34/(3*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)) + 2*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3))/2 - sqrt(8 - 2*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3) + 2/sqrt(4 + 34/(3*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)) + 2*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)) - 34/(3*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)))/2)**2, y: sqrt(4 + 34/(3*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)) + 2*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3))/2 - sqrt(8 - 2*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3) + 2/sqrt(4 + 34/(3*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)) + 2*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)) - 34/(3*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)))/2}, {x: 3 - (sqrt(8 - 2*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3) + 2/sqrt(4 + 34/(3*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)) + 2*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)) - 34/(3*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)))/2 + sqrt(4 + 34/(3*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)) + 2*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3))/2)**2, y: sqrt(8 - 2*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3) + 2/sqrt(4 + 34/(3*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)) + 2*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)) - 34/(3*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)))/2 + sqrt(4 + 34/(3*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)) + 2*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3))/2}]
    
    # Вывод результатов в более читаемом виде
    for result in results:
        print('x =', result[x])
        print(f'({result[x].evalf()})')
        print()
        print('y =', result[y])
        print(f'({result[y].evalf()})')
        print('\n')
    
    # Вывод:
    # x = 3 - (sqrt(4 + 34/(3*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)) + 2*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3))/2 - sqrt(8 - 2*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3) + 2/sqrt(4 + 34/(3*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)) + 2*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)) - 34/(3*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)))/2)**2
    # (-0.136141938982763 - 1.78387663318005*I)
    
    # y = sqrt(4 + 34/(3*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)) + 2*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3))/2 - sqrt(8 - 2*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3) + 2/sqrt(4 + 34/(3*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)) + 2*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)) - 34/(3*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)))/2
    # (1.83631878514418 + 0.485720847494351*I)
    
    
    # x = 3 - (sqrt(8 - 2*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3) + 2/sqrt(4 + 34/(3*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)) + 2*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)) - 34/(3*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)))/2 + sqrt(4 + 34/(3*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)) + 2*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3))/2)**2
    # (-0.136141938982763 + 1.78387663318005*I)
    
    # y = sqrt(8 - 2*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3) + 2/sqrt(4 + 34/(3*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)) + 2*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)) - 34/(3*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)))/2 + sqrt(4 + 34/(3*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3)) + 2*(209/16 + sqrt(235023)*I/144)**(1/3))/2
    # (1.83631878514418 - 0.485720847494351*I)
    

    我们看到问题中的方程组只有复解。诚然,WolframAlfa 为这个系统提供了另外两个解决方案(可点击):

    如果不需要复杂的解决方案,请检查属性is_real(例如result[x].evalf().is_real),并且不要考虑此属性为 False 的解决方案:

    # Убрал +5 в первом уравнении, чтобы появились действительные корни:
    equations = [
        Eq(x**2, y),
        Eq(y**2 + x, 3)
    ]
    
    ...
    
    for result in results:
        if result[x].evalf().is_real and result[y].evalf().is_real:
            print('x =', result[x])
            print(f'({result[x].evalf()})')
            print()
            print('y =', result[y])
            print(f'({result[y].evalf()})')
            print('\n')
    

    结论:

    x = 3 - (-sqrt(-2*(sqrt(257)/16 + 129/16)**(1/3) - 8/(sqrt(257)/16 + 129/16)**(1/3) + 2/sqrt(8/(sqrt(257)/16 + 129/16)**(1/3) + 4 + 2*(sqrt(257)/16 + 129/16)**(1/3)) + 8)/2 + sqrt(8/(sqrt(257)/16 + 129/16)**(1/3) + 4 + 2*(sqrt(257)/16 + 129/16)**(1/3))/2)**2
    (1.16403514028977)
    
    y = -sqrt(-2*(sqrt(257)/16 + 129/16)**(1/3) - 8/(sqrt(257)/16 + 129/16)**(1/3) + 2/sqrt(8/(sqrt(257)/16 + 129/16)**(1/3) + 4 + 2*(sqrt(257)/16 + 129/16)**(1/3)) + 8)/2 + sqrt(8/(sqrt(257)/16 + 129/16)**(1/3) + 4 + 2*(sqrt(257)/16 + 129/16)**(1/3))/2
    (1.35497780782942)
    
    
    x = 3 - (sqrt(-2*(sqrt(257)/16 + 129/16)**(1/3) - 8/(sqrt(257)/16 + 129/16)**(1/3) + 2/sqrt(8/(sqrt(257)/16 + 129/16)**(1/3) + 4 + 2*(sqrt(257)/16 + 129/16)**(1/3)) + 8)/2 + sqrt(8/(sqrt(257)/16 + 129/16)**(1/3) + 4 + 2*(sqrt(257)/16 + 129/16)**(1/3))/2)**2
    (-1.45262687883384)
    
    y = sqrt(-2*(sqrt(257)/16 + 129/16)**(1/3) - 8/(sqrt(257)/16 + 129/16)**(1/3) + 2/sqrt(8/(sqrt(257)/16 + 129/16)**(1/3) + 4 + 2*(sqrt(257)/16 + 129/16)**(1/3)) + 8)/2 + sqrt(8/(sqrt(257)/16 + 129/16)**(1/3) + 4 + 2*(sqrt(257)/16 + 129/16)**(1/3))/2
    (2.11012484911056)
    
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