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PYTHON替代MATLAB在线性代数学习中的应用(使用Python辅助MIT 18.06 Linear Algebra学习)

使用numpy中的方法时,首先要以“np.”开头。...获取矩阵的特定行向量和列向量,在NumPy/SymPy中都是重载了Python语言的列表(数组)操作符,所以方法都是相同的。...#说明两行是正交的 此外在NumPy和SymPy的运算符重载中,乘法运算符'*'直接就定义为了点积运算,是可以直接使用的: >>> I[0,:] * I[1,:].T matrix([[0.]])...方程组的最优解 内容同样来自课程第十四讲。 在实际的应用中,方程组的数据来源经常是测量的结果。在一组实验中,测到了多组结果,这代表方程有多行。...复矩阵就是元素中存在复数的矩阵。关键是复数如何表达,NumPy中延续了Python中对复数的定义方式;SymPy中定义了自己的虚数符号类。两种方式都离我们日常数学中的习惯区别很大。

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高数计算,我Python替你承包了

可使用isympy运行程序,isympy在 IPython的基础上添加了数学表达式的直观显示 功能。启动时还会自动运行下面的程序: ?...从SymPy库载入的符号中,E表示自然常 数,I表示虚数单位,pi表示圆周率,因此上面 的公式可以直接如下计算: print(E**(I*pi)+1) 输出结果为:0 SymPy除了可以直接计算公式的值之外...在SymPy中可以使用expand()将表达式展 开e^ix,用它展开看(expand()中x是复数): print(expand(exp(I*x), complex=True) ) 输出: ?...因为符号对象在转换为字符串时直接使用它的 name 属性,因此在交互式环境中看到变量,x0的 值就是x0,但是査看变量x0的类型时就可以发现 ,它实际上是一个Symbol对象。 type(x0) ?...除了使用SymPy中预先定义好的具有特殊 运算含义的数学函数之外,还可以使用 Function()创建自定义的数学函数: f = Function("f") 当我使用f创建一个表达式时,就相当于创 建它的一个实例

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    《数据科学的数学必修课》第1讲 数学基础

    这章用到的是SymPy这个库。SymPy这个库真是挺实用的,画图一目了然。SymPy还有个特点,它计算出来的是准确值。真应该把它推广到高中数学教学中! 数论 自然数这些名词用英语该怎么讲?...Complex and imaginary numbers 复数和虚数 变量和函数 需要一定的Python基础,可以参考《利用Python进行数据分析》的第2章 使用SymPy这个库(可以参考...SymPy文档),可以非常方便的画函数的曲线图。...x = 2时,微分是多少 print(dx_f.subs(x,2)) # 结果是4 偏微分: from sympy import * from sympy.plotting import plot3d...,计算对于函数 从0到1的积分面积: from sympy import * x = symbols('x') f = x**2 + 1 # 计算对于函数f和变量x,在0到1的范围内的积分 area

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    高数期末有救了?AI新方法解决高数问题,性能超越Matlab

    神经网络在统计模式识别中效果显著,目前在计算机视觉、语音识别、自然语言处理等领域中的大量问题上取得了当前最优性能。...使用该方法的必要条件是生成解析解为 c 的函数 f(x, c)。由于这里使用的所有运算符和函数都是可逆的,因此确保 c 为解的简单条件是确保 c 在 f(x, c) 树表示的叶节点中仅出现一次。...研究者发现模型生成结果几乎总是无效的,于是决定不使用任何常量。当模型生成无效表达式时,研究者仅将其作为错误解并忽略它。 评估 在每个 epoch 结束时,研究者评估模型预测给定方程解的能力。...研究者核实每个假设的正确性,如果其中一个正确的话,则模型对输入方程成功求解。因此,「Beam size 10」的结果表示,集束中 10 个假设里至少有一个是正确的。...下表 6 对比了使用不同训练数据组合训练得到的 4 个模型在 FWD、BWD 和 IBP 测试集上的准确率情况。 ? 表 6:该研究提出的模型对函数积分求解的准确率。

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    matlab最优化问题的函数(fminbnd),fmincon,globalsearch,multistart(全局局部最优)

    大家好,又见面了,我是你们的朋友全栈君。 在讨论优化问题时我们先来讨论全局最优和局部最优 全局最优:问题所有的可能解中效果最好的解。 局部最优:问题的部分可能解中效果最好的解。...这里就需要解释一下了:我们的求解其实都是迭代的过程,我们的函数在我们选择的起始点进行多个方向的尝试,看哪个反向能得到最优就向着哪个方向前进。...示例 x = fminbnd(fun,x1,x2) 返回一个值 x,该值是 fun 中描述的标量值函数在区间 x1 中的局部最小值。...结果分析 [x,fval,exitflag,output] = fminbnd(___) x – 解 实数标量 fval – 解处的目标函数值 实数 exitflag – fminbnd 停止的原因...2.fminbnd 只能给出局部解。 3.当解在区间的边界上时,fminbnd 可能表现出慢收敛。 为了避免混淆,其他三个函数在接下来的博客中讲解,欢迎关注,博客持续跟新。

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    Python解决高等数学问题

    使用Python中的Sympy库解决高等数学中极限、导数、偏导数、定积分、不定积分、双重积分等问题 ---- Sympy是一个Python的科学计算库,它旨在成为功能齐全的计算机代数系统。...SymPy 包括从基本符号算术到微积分,代数,离散数学和量子物理学的功能。 它可以在 LaTeX 中显示结果。 Sympy官网 文章目录 1....求解方程组solve 6. 计算求和式summation 看到这图,是不是感觉快喘不过气了呢。Python来帮你解决。...实用技巧 1.1 符号函数 sympy提供了很多数学符号,总结如下 虚数单位 sympy.I 自然对数 sympy.E 无穷大 sympy.oo 圆周率 sympy.pi 求n次方根 sympy.root...求解方程组solve #解方程组 #定义变量 f1=x+y-3 f2=x-y+5 solve([f1,f2],[x,y]) {x: -1, y: 4} 6.

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    为什么数值仿真里要用RK4(龙格库塔法)

    小跳最近在搭建一个数值仿真环境,由于需要用到python里面的一些库,所以不得不把simulink的模型搬过来,我们都知道在simulink里,仿真的时候设置仿真步长和微分方程求解器是必要的步骤。...定义回顾 数值分析中,龙格-库塔法(Runge-Kutta methods)是用于非线性常微分方程的解的重要的一类隐式或显式迭代法。...该方法主要是在已知方程导数和初值信息,利用计算机仿真时应用,省去求解微分方程的复杂过程。 令初值问题表述如下。...\[ y' = f(t,y), y(t_0) = y_0 \] 则,对于该问题的RK4由如下方程给出: \[ y_{n+1}=y_{n}+\frac{h}{6}\left(k_{1}+2 k_...所以,有了这张图,在平常画图的时候中遇到的95%需要查文档的问题都可以在这张图中找到答案。 这个速查表,可以关注微信公众号“探物及理”后台回复“python画图”领取。

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    基于牛顿求根法,新算法实现并行训练和评估RNN,带来超10倍增速

    现在 1 式就变成了: 2 式的左侧是一个关于 y 的线性方程,在大多数情况下,其求解难度都低于求解非线性方程。...在深度学习背景中,将非线性微分方程视为定点迭代问题来求解还有另一个优势,即可以将前一步骤的解(如果能放入内存)用作下一训练步骤的起始猜测。...这意味着 ODE 中的算子 相当于在给定初始条件 y (0) 时求解下面的线性方程。...实验 图 2 给出了新提出的方法在 V100 GPU 上所实现的速度提升。 这张图表明,当维度小、序列长度长时,取得的速度提升最大。但是,随着维度增多,速度提升会下降。...给出了使用 DEER 方法和 RK45 方法时训练期间的损失变化情况。

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    数学技巧||一元三次方程求解,含分数解!

    这几天工作之余,又想到了一种处理方法去求解一元三次方程的根是分数解如何去求解(更高次也适合)的方法。...这些在我的知乎上都进行了汇总,如果有兴趣的话,大家可以滑到最后点击阅读原文就可以看到了。 内容简介 这次写的内容主要是一元三次方程是分数解的一个处理,在处理之后就可以采用之前的办法进行求解了。...当然我会在这里详细说明处理的原理以及实际操作,让大多数人都能看懂。 还是不得不提的一点:这个仅限于解决常见的根,不含根式根,并不能去求解根式根以及虚数范围根。...我相信在考试时,老师也不会这么去出题出现根式根让你来解(除非一眼就能看出解的方程)。 不多说了,直接给大家介绍本次的内容: 首先,我们先介绍一下本次要用的方法: ?...其实,前面我写过,不考虑三次项系数如何,我们的方程的根一定是常数项的因数,而且在我们不知道它是否只有一个实数根还是多个实数根的时候,这时我们需要去考虑正负号的。 如下: 我们先看第一个方程式: ?

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    傅里叶变换取代Transformer自注意力层,谷歌这项研究GPU上快7倍、TPU上快2倍

    机器之心报道 机器之心编辑部 来自谷歌的研究团队表明,将傅里叶变换取代 transformer 自监督子层,可以在 GLUE 基准测试中实现 92% 的准确率,在 GPU 上的训练时间快 7 倍,在 TPU...更令人惊讶的是,研究者发现采用标准的、非参数化的傅里叶变换替代自注意力子层,可以在 GLUE 基准测试中实现 92% 的 BERT 准确率,在 GPU 上的训练时间快 7 倍,在 TPU 上的训练时间快...所得结果是一个复数,可以将其写成实数乘以虚数单位(数学中的数字 i,从而可以求解没有实数解的方程式)。最后仅保留实数,无需修改(非线性)前馈子层或输出层以处理复数。...在下表 7 和表 8 中,研究者还提供了在 TPU(4×4 TPU v3 芯片)和 GPU(8 V100 芯片)上进行实验的可比指标。...此外,该研究还包括 Performer 的结果(Choromanski 等人,2020b)。在比较模型效率时,研究者将 Performer 用作衡量标准。 ? ?

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    计算机二级Python考点解析3

    复数complex 复数是由一个实数和一个虚数组合构成,表示为:x+yj,是一对有序浮点数(x,y),其中x是实数部分,y是虚数部分,如3+4j,3e+26J等。...Python语言中有关复数的概念: 1、虚数不能单独存在,它们总是和一个值为0.0的实数部分一起构成一个复数 2、复数由实数部分和虚数部分构成 3、表示虚数的语法:x+yj 4、实数部分和虚数部分都是浮点数...complex(x) 将x转换到一个复数,实数部分为 x,虚数部分为 0。 complex(x, y) 将 x 和 y 转换到一个复数,实数部分为 x,虚数部分为 y。x 和 y 是数字表达式。...主要运算符有: +, -, * 和 /, 例如: >>> 2 + 2 4 >>> 10 - 5*1 5 >>> (10- 5*1) / 5 1.0 # /总是返回一个浮点数 在整数除法中, /...randrange ([start,] stop [,step]) 从指定范围内,按指定基数递增的集合中获取一个随机数,基数缺省值为1 random() 随机生成下一个实数,它在[0,1)范围内。

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    四旋翼姿态解算之理论推导

    转载声明:转自http://www.cnblogs.com/xuhongbin/p/6538345.html 四旋翼姿态解算——基础理论及推导 对于每个像我一样入坑四轴飞行器不久的新手来说,最初接触也颇为头疼的东西之一就是四轴的姿态解算...两个坐标系: 首先,在一个姿态航向参考系统(简称AHRS)中,我们要定义两个坐标系:导航坐标系 n 和载体坐标系 b 。...四元数、欧拉角、方向余弦: 在百度百科中,欧拉角是这样被描述的:用来确定定点转动刚体位置的3个一组独立角参量,由章动角θ、旋进角(即进动角)ψ和自转角j组成,为欧拉首先提出而得名。...复数是由实数加上虚数单位 i 组成,其中i^2 = -1。...相似地,四元数都是由实数加上三个虚数单位 i、j、k 组成,而且它们有如下的关系: i^2 = j^2 = k^2 = -1, i^0 = j^0 = k^0 = 1 , 每个四元数都是 1、i、j

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    AI攻破高数核心,1秒内精确求解微分方程、不定积分,性能远超Matlab

    它的解就是fc1,c2。 至于生成过程,举个例子: ? 现在,求积分和求解微分方程两个训练集都有了。那么问题也来了,AI要怎么理解这些复杂的式子,然后学会求解方法呢?...输入序列和输出序列中的字词不需要一一对应。 因此,seq2seq模型非常适合求解微积分的问题。 使用seq2seq模型生成树,首先,要将树映射到序列。...可以观察到,叶子节点和二元运算符的数量会明显影响问题空间的大小。 ? △不同数目运算符和叶子节点的表达式数量 胜过商业软件 实验中,研究人员训练seq2seq模型预测给定问题的解决方案。...而当新方法进行大小为50的波束搜索时,模型准确率就从81.2%提升到了97%,远胜于Mathematica(77.2%) 并且,在某一些Mathematica和Matlab无力解决的问题上,新模型都给出了有效解...但作者把包含复数系数的表达式视作“无效”。所以他们在使用Mathematica的时候将设置调整为实数域了? ? 我很好奇Mathematica是否可以解决该系统无法解决的问题。

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    用Python求解线性规划问题

    求解例2:包含非线性项的求解从整数规划到0-1规划整数规划模型0-1规划模型案例:投资的收益和风险问题描述与分析建立与简化模型 线性规划简介及数学模型表示 线性规划简介 在人们的生产实践中,经常会遇到如何利用现有资源来安排生产...自变量只能为0或1时称为0-1规划); 非线性规划:无论是约束条件还是目标函数出现非线性项,那么规划问题就变成了非线性规划; 多目标规划:在一组约束条件的限制下,求多个目标函数最大或最小的问题; 动态规划...在线性规划中决策变量包括实数变量,整数变量,0-1变量等。...当决策变量均为整数时,称纯整数规划; 当决策变量中部分为整数,部分为实数时,称混合整数规划; image.png 将第一节中的线性规划图解法的例子添加整数约束,则可行域变为了多边形内的整点,如下图所示...注意:整数规划最优解不能按照实数最优解简单取整而获得 整数规划的两个常用求解方法:分支定界算法、割平面法 分枝定界法 step1不考虑整数约束的情况下求解得到最优解 (一般不是整数); step2以该解的上下整数界限建立新的约束

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    用Python学数学之Sympy代数符

    模块是直接求解出一个浮点值,而Sympy则是用数学符号表示出结果,结合LaTex的语法就可以得出我们在课本里最熟悉的的:$2\sqrt{2}$。...数学符号与表达式 我们要对数学方程组、微积分等进行运算时,就会遇到变量比如x,y,z,f等的问题,也会遇到求导、积分等代数符号表达式,而Sympy就可以保留变量,计算有代数符号的表达式的。...) 求解方程组 在人教版的数学教材里,我们初一上会接触一元一次方程组,初一下就会接触二元一次方程、三元一次方程组,在初三上会接触到一元二次方程,使用Sympy的solve()函数就能轻松解题。...解一元一次方程 我们来求解这个一元一次方程组。...解二元一次方程组 我们来看如何求解二元一次方程组。

    2.3K20

    猫头虎 分享:Python库 SymPy 的简介、安装、用法详解入门教程 ‍

    摘要 在Python的世界中,SymPy 是一个不可忽视的符号数学库。本文将深入探讨SymPy的安装步骤、主要功能、以及在实际应用中的操作技巧。...在接下来的内容中,你将了解如何使用 SymPy 解决常见问题,避免一些常见错误,并学习如何在Python开发中最大化地发挥其作用。 什么是 SymPy?...方程求解 :SymPy 可以解代数方程、微分方程、差分方程等。 矩阵运算 :支持矩阵的基本运算、行列式、特征值与特征向量等高级操作。 绘图 :能够生成函数图形,帮助可视化分析。...方程求解 SymPy 可以解代数方程: solution = sp.solve(expr, x) print(solution) 6....Q2: 如何避免 SymPy 中的精度问题? 答: SymPy 使用符号计算,其本质上是无穷精度的,但在涉及数值计算时,如浮点运算,可以使用 N() 函数控制精度。

    32010

    赠书 | 算力时代,用 Python 来快速解决复杂问题

    求数a的平方根,即相当于求下面2次方程式中x的值。 x²- a=0 解该方程式的方法虽然有很多,这里我们将考虑采用2分法(bisection method)求解。以下就是2分法的解题思路。...图1.1中,求函数f(x)与x轴的交点,也就是求f(x)=0的解x1。在2分法中,求交点值,首先,要确定该值所在区间的上限和下限。...重复上述操作后,如表1.1所示,解的所在区间便逐渐缩小。 ? 在实际计算过程中,通过运用适当的条件,终止重复操作,从而得以求解。 那么,现在我们尝试把2分法的步骤做成Python程序来进行表达。...在列表1.3中的solve.py程序中,只要描述出方程式,即可实现求解。solve.py使用sympy模块。在本节最后,会对包含sympy模块在内的Python模块的安装方法进行说明。...x³+2x²-5x-6=0 求解该方程式,如下面第14行内容,仅仅使用了solve()给出命令而已。

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