python程序大全(7)——一元一次、一元二次方程解及函数解析

news2024/12/30 3:48:36

🏆一、前言

从1月到6月一直没更新,学习太忙辣。马上就要暑假了,今天是六一儿童节,所以抽出空来更新更新。

本文讲述的是1元1次方程,1元2次方程的python解法。只用给出一般形式的系数和常数,自动给出方程的解。还附带函数解析。

写作不易,支持一波~(好久没打这八个字了)

🏆二、1元1次

1元1次方程的一般形式为ax+b=0。解出来真的超级超级简单。

ax+b=0(a≠0)

同减b,得ax=-b

同除以a,得x=-b/a

所以,我们只需要获取a、b两个数就能求出结果。

另外,我们需要分析一次函数:y=kx+b。(k≠0)

k如果是正数,则x越大y越大(增函数)。k是负数,则x越大y越小(减函数)。

1.获取a和b

2.计算x并输出

3.通过待定系数法描绘函数图像:

该函数是经过点(0,c),(5,d)的一条直线。

4.说明该函数是增函数还是减函数。

太简单辣!代码:

print("任意一个一元一次方程都可以表述为ax+b=0。请输入a和b")
a=int(input())
if a==0:
    print("一次项不能为0!")
    while True:
        input()
b=int(input())
x=-b/a
print("该方程的解是",x)
print("y=",a,"x +",b,"的函数图像是过点( 0,",b,")以及( 5,",5*a+b,")的一条直线。为一次函数。")
if a>0:
    print("该函数为增函数。y随着x的变大而变大。")
else:
    print("该函数为减函数。y随着x的变大而减小。")

轻松搞定。

如果你认为这配不上你的智商,那接下来便是一元二次——

🏆三:1元2次

在这之前,先讲讲1元2次的解法。

一元二次方程的一般形式是ax²+bx+c=0

x²+\frac{b}{a}x=-c/a                                      让二次项系数变为1,移项

x²+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})²=-\frac{c}{a}+(\frac{b}{2a})²                         同加(\frac{b}{2a})²,逆用平方和公式

(x+\frac{b}{2a})²=-\frac{c}{a}+\frac{b^{2}}{4a^{2}}                                     使用平方和公式,右边的平方拆分

x+\frac{b}{2a}\sqrt{\frac{b^{2}-4ac}{4a^{2}}}                                降次,右边通分且加上±根号

我们设△=b²-4ac

△>0时,也就意味着等号右边的式子大于0。方程有两个不相等的实数根。

x=±\sqrt{\frac{b^{2}-4ac}{4a^{2}}}-\frac{b}{2a}                                   移项

x=\frac{\pm \sqrt{b^{2}-4ac}}{2a}-\frac{b}{2a}                                      利用根号的运算性质

x=\frac{\pm \sqrt{b^{2}-4ac}-b}{2a}                                      最终结果

当△=0时,等号右边的一大串就全是0。方程有两个相等的根。x就=-\frac{b}{2a}

当△<0时,右边这一大串是负数。根据平方根意义,任何实数的平方都不能等于负数。方程无实数解。

我相信不会有人没学就被难倒的~

回归正题。我们先要通过判别式判断有方程有多少实数根,再依次根据公式进行解答。

接下来就是二次函数的分析。

二次函数的图像是抛物线,对称轴为\frac{b}{2a}

ab>0,对称轴在y轴左侧。ab<0,对称轴在y轴右侧。ab=0,对称轴在y轴

函数的顶点位置为(\frac{b}{2a},\frac{4ac-b^{2}}{4a}).这也是二次函数的最小/大值。

a>0时,抛物线开口朝上。小于零则朝下。\left | a \right |越大,开口越小。

图像与x轴有2个点重合,方程便有2个解。1点重合1个解,0点重合无实数解。

接下来,便是代码。

1.获取a,b,c

2.根据判别式判断方程有几个根,再按照公式计算。

3.输入二次函数的性质,直接套公式。

因为代码有点难,加个注释:

import math#导入math模块
print("请将方程转换成ax²+bx+c=0的形式,a、b、c分别是多少?")#询问
while True:#循环判断输入
    try:#异常捕捉
        a=int(input())
        b=int(input())
        c=int(input())#获取a、b、c
        if a==0:#a不能为0
            print(3/0)
        break#运行到这儿没bug就可以退出循环
    except:
        print("输入错误!请重新输入!")#重新输入一遍
pbs=b**2-4*a*c#设置变量判别式
dcz=b/2/a#设置变量对称轴
if pbs > 0:#如果判别式大于0
    gen=math.sqrt((pbs)/(4*a*a))-dcz#依照根式求根1
    gen2=int(math.copysign(math.sqrt((pbs)/(4*a*a)),-1))-dcz#依照根式求根2
    print("方程有两个解,解1为",gen,"解2为",gen2)#输出
    genshu=2
elif pbs == 0:#如果判别式等于0
    print("方程有一个解,为",dcz)#直接输出
    genshu=1
else:#如果判别式小于零
    print("该方程无解")#输出
    genshu=0
"""依照公式输出数据"""
print("函数y = ",a,"x ² + ",b,"x + ",c,"是二次函数,为抛物线")
print("该函数的对称轴为",dcz,)
print("该函数的顶点也是最大/小值位置为( ",dcz,", ",(4*a*c-b*b)/(4*a),")")
print("函数图像与x轴的交点有",genshu,"个,这意味方程有",genshu,"个实数解")
if a>0:#判断开口
    print("方程的开口朝上")
else:
    print("方程的开口朝下")
if b==0:#判断对称轴
    print("该函数的对称轴在y轴上")
elif (a>0 and b<0) or(a<0 and b>0):
    print("该函数的对称轴在y轴右边")
else:
    print("该函数的对称轴在y轴左边")

以 3x²+6x-9=0为例,结果:

再以 2x²+4x+2=0为例。结果:

 再以3x²+6x+9=0为例,结果:

 泰裤辣!

🏆四、尾声

懒得发太长文字了,只有2000多个字。

写作不易,求个智齿!

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