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使用Python求多项式的和

时间:2023-11-21 12:51:53 阅读:287346 作者:HKAP

多项式是数学中的一个重要概念,其形式为一些首项系数相同但指数不同的多项式相加。在计算机编程中,我们经常需要计算多项式的和,这涉及到多种数据类型和算法。

一、多项式的表示

在Python中,我们可以使用List或Tuple来表示多项式。其中,List更加常用,因为它可以被修改。一个多项式可以表示为形如:

poly = [a_n, a_n-1, ..., a_0]

其中,a_n为多项式的最高次项系数,a_0为常数项系数。例如,多项式

p(x) = 5x^4 - 3x^2 + 7

可以表示为:

poly = [5, 0, -3, 0, 7]

表示为List可以方便的进行加法和乘法运算,从而求解多项式的和。

二、多项式的加法

多项式的加法实际上就是将多个多项式的同次项系数相加,并将系数相加后的结果组成一个新的多项式。在Python中,我们可以使用zip()函数将多个List压缩成一个List,然后使用for循环遍历每个元组,并将同一位置的系数相加。

def polyAdd(poly1, poly2):
    res = []
    for a, b in zip(poly1, poly2):
        res.append(a+b)
    return res

例如,将之前定义的两个多项式相加:

poly1 = [5, 0, -3, 0, 7]
poly2 = [1, 2, 3, 4, 0]
res = polyAdd(poly1, poly2)
print(res)

其结果为:

[6, 2, 0, 4, 7]

即多项式

p(x) = 6x^4 + 2x^3 + 4x^2 + 7

三、多项式的求和

计算多项式的和需要将多个多项式的系数相加。我们可以使用Python的可变参数实现不定个数的多项式相加函数:

def polySum(*polys):
    if len(polys) == 1:
        return polys[0]
    else:
        res = polyAdd(polys[0], polys[1])
        for poly in polys[2:]:
            res = polyAdd(res, poly)
        return res

例如,将三个多项式相加:

poly1 = [5, 0, -3, 0, 7]
poly2 = [1, 2, 3, 4, 0]
poly3 = [0, 3, 0, 1, 2]
res = polySum(poly1, poly2, poly3)
print(res)

其结果为:

[6, 5, 0, 5, 9]

即多项式

p(x) = 6x^4 + 5x^3 + 5x^1 + 9

四、应用:多项式的评估

另外一个常见的应用是多项式的评估,即对于给定的x值,计算多项式的值。我们可以通过遍历多项式的每个项来计算。例如,考虑多项式:

p(x) = 5x^4 - 3x^2 + 7

如果要计算x=2时的值,可以使用如下代码:

poly = [5, 0, -3, 0, 7]
x = 2
res = 0
for i, a in enumerate(poly):
    res += a * x**i
print(res)

其结果为:

87

即,p(2) = 87。

五、总结

通过以上的介绍,我们学习了如何使用Python来表示多项式、进行多项式的加法运算、求解多项式的和,并应用到多项式的评估问题中。这些知识点将在数学计算和科学计算中频繁使用,具有重要的应用价值。

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