0

У меня есть 2 и 3 уравнения которые может иметь несколько уравнений. Как найти несколько корней?

Я понимаю, что можно это сделать с помощью sympy. Но не понимаю как.

Например: У меня есть несколько формул:

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

Как можно найти все корни этого уравнения?

4
  • 5
    А теперь представьте, что вы просто участник форума, который не знаком с контекстом вашей проблемы, и попытайтесь понять то, что вы только что написали в вопросе. Получилось? Вот у меня нет. Пожалуйста, перепишите вопрос так, чтобы он стал понятен не только вам.
    – Стас
    14 сен 2020 в 18:57
  • @Стас, изменил вопрос
    – chilo5432
    14 сен 2020 в 19:03
  • Вас интересуют только действительные корни или комплексные тоже? Для данной системы уравнений нет действительных корней: i.stack.imgur.com/9qw6F.png
    – insolor
    15 сен 2020 в 5:35
  • @insolor, Это только для примера, я написал мне нужны все возможные числа. И вопрос был именно в том как сделать поиск, потому что перебором как у меня было раньше не нравилось
    – chilo5432
    15 сен 2020 в 19:36

2 ответа 2

2

Я может в дебри залез и надо простенький алгоритм ... Конкретно эти два уравнения не имеют общих решений. Вот доказательство используя Solver Z3. В условия добавляешь уравнения, переменные нужно объявить выше.

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

Алгоритм выдает unsat, решений нет. Для примера

5 == y,
x == 3

Одно решение 3, 5

2
  • Но, это решение предлагает только один корень, а как получать несколько корней?
    – chilo5432
    15 сен 2020 в 15:45
  • Этот алгоритм найдет все возможные решения, в пространстве 64битных векторов. Так как в последней строчке, добавляется условие, что решение не должно быть равно найденному и цикл запускается снова. И так пока новых решений не останется совсем. например для условий (x + y == 7, x > 3, y > 0), программа выдаст (6 1) (4 3) (5 2).
    – RomanR
    15 сен 2020 в 16:02
2

Решение системы с помощью Sympy:

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)

Видим, что система уравнений из вопроса имеет только комплексные решения. Правда, WolframAlfa дает для этой системы на два решения больше (кликабельно):

Если комплексные решения не нужны, проверяйте свойство is_real (например result[x].evalf().is_real), и решения где это свойство равно False не учитывайте:

# 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')

Вывод:

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)

Ваш ответ

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge that you have read and understand our privacy policy and code of conduct.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.