Usar Fsolve en Python

1. la función fsolve en Python
2. Use la función fsolve para encontrar soluciones en Python

Este artículo explorará cómo podemos usar fsolve para encontrar una solución en Python. También exploraremos los escenarios en los que se usa y un código de muestra para comprender mejor cómo y cuándo se puede usar para alcanzar un determinado tipo de resultado.

Comencemos por entender qué es fsolve y por qué se usa.

la función fsolve en Python

Las ecuaciones son las raíces de la ciencia de datos y ayudan a los científicos de datos, matemáticos, ingenieros químicos y médicos a dar sentido a los diversos escenarios con los que se enfrentan a diario. Ahora, con las computadoras envueltas en nuestra vida cotidiana, se vuelve más difícil resolver secuencialmente ecuaciones basadas en una escala mayor.

El fsolve de Python facilita que estos profesionales y otros resuelvan estas ecuaciones utilizando diferentes módulos que ofrecen las bibliotecas de Python. fsolve es esencialmente un módulo SciPy que devuelve las raíces de ecuaciones no lineales.

Hay varios parámetros que ofrece fsolve para varios escenarios. Estos se pueden ubicar fácilmente directamente desde la documentación de SciPy disponible en línea.

Así es como se ve la lista completa de parámetros para fsolve:

Código de ejemplo:

scipy.optimize.fsolve(
    func,
    x0,
    args=(),
    fprime=None,
    full_output=0,
    col_deriv=0,
    xtol=1.49012e-08,
    maxfev=0,
    band=None,
    epsfcn=None,
    factor=100,
    diag=None,
)

Puede encontrar una explicación detallada de todos los parámetros y lo que implica cada uno en la documentación de SciPy. Sin embargo, haremos un resumen breve pero fácil de entender de estos parámetros:

Use la función fsolve para encontrar soluciones en Python

Como probablemente ya sepa, fsolve se puede usar para varias ecuaciones no lineales en diferentes escenarios. Exploremos algunos ejemplos de código simples para comprender mejor cómo se puede usar fsolve:

Hallar las raíces de la ecuación x+2cos(x) con punto de partida -0,2

Código de ejemplo:

from math import cos
import scipy.optimize


def func(x):
    y = x + 2 * cos(x)
    return y


y = scipy.optimize.fsolve(func, 0.2)
print(y)

En este código, importamos la función cos de la gran biblioteca math en Python y optimizamos desde scipy (fuente de fsolve). A continuación, definimos nuestra ecuación y la almacenamos en y en el método func.

Después de que nuestra ecuación se inicialice correctamente, simplemente usamos fsolve para llamar al método (func) que contiene la ecuación. En el segundo argumento, definimos el punto de partida de la ecuación.

El resultado se almacena luego en una variable y, impresa para la salida.

La salida del código:

[-1.02986653]

Resolver una ecuación con puntos de partida 0 y 2

Código de ejemplo:

from math import cos
import scipy.optimize


def func(x):
    y = [x[1] * x[0] - x[1] - 6, x[0] * cos(x[1]) - 3]
    return y


x0 = scipy.optimize.fsolve(func, [0, 2])
print(x0)

En este código, seguimos los mismos pasos que el Código 1 importando cos y scipy.optimize de las bibliotecas math y scipy de Python. Continuamos con el siguiente paso definiendo una ecuación en un método llamado func.

Luego llamamos a este método un argumento en la función fsolve y le proporcionamos los dos puntos de inicio, 0 y 2, que luego se almacenan e imprimen en una variable llamada x0.

La salida del código:

[6.49943036 1.09102209]

Encuentre las Raíces de la Ecuación 4sin(y)-4 Con el Punto de Inicio 0.3

Código de ejemplo:

from math import sin
import scipy.optimize


def func(y):
    x = 4 * sin(y) - 4
    return x


x = scipy.optimize.fsolve(func, 0.3)
print(x)

En este código de ejemplo, importamos sin de la biblioteca math en lugar de cos. La estructura del código sigue siendo la misma que en los ejemplos anteriores, donde también importamos scipy.optimize para fsolve y luego definimos una ecuación dentro de un método func.

Llamamos a este método un argumento en fsolve con un punto de partida de 0.3. El valor resultante se almacena en la variable x y se imprime para la salida.

La salida del código:

[1.57079633]

En este artículo, aprendimos que fsolve se usa para encontrar las raíces de ecuaciones no lineales, sobre los diferentes tipos de parámetros que fsolve puede tomar y lo que implica cada uno. Además, revisamos algunos ejemplos prácticos de fsolve y estudiamos cómo se puede usar en su código.

Ahora que ha repasado la teoría y los ejemplos prácticos de código de cómo se utiliza fsolve para derivar una solución, es hora de crear su propio código para explorar más a fondo el funcionamiento de fsolve.

Esperamos que encuentre este artículo útil para comprender cómo usar fsolve para resolver problemas en Python.