首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
精选内容/技术社群/优惠产品,尽在小程序
立即前往

【说站】Python SymPy求极值

Python SymPy求极值 SymPy是Python符号计算库。其目标是成为一个功能齐全的计算机代数系统,代码保持简洁,易于理解和扩展。Python是完全由Python编写的,不依赖外部库。...1、求、求导、求偏导以及带值求导 import sympy #求 #设置符号变量Symbol只能创建一个变量 symbols 可一次定义多个变量 x1,x2,x3,x4=sympy.symbols('x1...}'.format(s)) #求多阶导数 2阶 s1=sympy.diff(S1(x1),x1,2) #带值计算 print("S1的二阶导数{}   带入值2计算为{}".format(s1,s1.subs...,x3),x3,2) print("x的偏导为{}\ny的偏导为{}\nz的二次偏导为{}".format(x,y,z)) 片 2、建立表达式 不求其,只需要表达式。...也就是说是一个未计算(评估)的,是一个表达式。

1.5K20
  • 您找到你想要的搜索结果了吗?
    是的
    没有找到

    2018.01.28.一周机器学习周记

    时间:2018.01.28.一周 主要内容 ---- 1.TensorFlow环境搭建完工 2.把jupyter notebook 用起来 3.拓展:实践Python圈中的符号计算库-Sympy 4.继续对腾讯算法大赛进行项目研究...  4.1 为进一步了解体会机器学习的流程,实践了两个微型精简项目(关于sklear提供的数据集iris)   4.2 特征工程在项目中举住轻重,由此本周还拜读了一篇有关于特征工程的优秀文章并实践了相关实例...notebook的安装以及一些使用心得 符号计算库-Sympy   Sympy库提供了诸多符号计算的方法函数,如解方程、解方程组(二式二元一次方程组可以用一行代码解决)、函数赋值运算、求导数及偏导数、...求积分、求极限的函数等等,十分实用,方便快捷!...2.连续型特征:相对于离散型特征而言 3.缺失值 4. “2.5 数据变换”中多项式的“度”:可以联想一下“阶”进行思考 5.关于lamda  :python lambda的用法 6.关于filter对象的注意事项

    66420

    梯度下降算法

    当函数值的变化量足够小,满足精度要求,或者迭代步数已足够时,就可以退出迭代。 下面以一个普通的二元函数为例,介绍梯度下降算法的基本实现。 二元函数的梯度公式如下: ?...此例中二元函数为: z(x,y)= x**2 + 2*y**2 +2*x*y +4*x - 16*y +10 下面我们先利用python的符号计算模块sympy来计算它的理论最小值: from sympy...,diff(z,x)) print("z对x的二阶偏导数:",diff(z,x,2)) print("z对y的一阶偏导数:",diff(z,y)) print("z对y的二阶偏导数:",diff(z,y...,2)) print("两个二阶偏导数都为正,所以存在极小值") print() print("x, y 如下时:") r = solve([diff(z,x), diff(z,y)],x,y) #求解方程组...,end ="\n\n") 结果如下: z对x的一阶偏导数: 2*x + 2*y + 4 z对x的二阶偏导数: 2 z对y的一阶偏导数: 2*x + 4*y - 16 z对y的二阶偏导数: 4 两个二阶偏导数都为正

    1.2K40

    一个简单回归案例:初识机器学习过程

    这种方法也称为线性回归,目标是建立一个系统,将向量x作为输入,预测标量y作为输出,线性回归的输出是输入的线性函数,令y表示模型预测y应该取的值,回归输出为: y = ax + b 其中y是模型预测y的结果值...将预测模型代入总偏差公式: 在上面的公式中,我们希望使所有偏差的平方和最小,如何求最小值M呢?可以通过微积分的方法得到,把偏差的平方和看作函数,它有a和b两个变量,求这个函数的最小值。...该函数是二元二次函数,分别求变量a和b的偏导函数,令偏导数为0,M取得最小值。下面的Python程序求变量a和b的偏导函数。...例2  求变量a和b的偏导函数 from sympy import diff from sympy import symbols import numpy as np # 定义计算偏导的函数 def func...print(diff(func(data,a,b),a)) # 计算变量b的偏导函数 print(diff(func(data,a,b),b)) 程序执行后,得到下面的方程组

    89610

    用Julia学习微积分:这有一份高赞数学教程 | 附习题+代码

    Julia支持输入特殊数学符号,具体的方法是斜杠\后紧跟符号的LaTeX名称,然后按下Tab键,就能输出特殊字符。...比如: θ = 45; v₀ = 200 输入θ的方法是\theta[tab],输入v₀的方法是v\_0[tab]。 导数 完成了Julia部分的基本教学后,下面就是微积分的基本概念了。...Julia集成了求极限的功能,对于正弦函数sin(x)而言,求它的导数就是[sin(x+h)-sin(x)]/h在h趋于0时的极限 using SymPy limit((sin(x+h) - sin(...导数的应用 1、牛顿法 通过切线逐步逼近,求方程的近似解。 ? 2、洛必达法则求极限 ?...2、求体积 求体积的方法是把物体“切”成一圈圈的米其林,每一圈的体积加起来就是总体积。 ? 将直线x/r+y/h=1绕着y轴旋转一周,得到一个底面直径为r,高度为h的圆锥体。

    1.5K20

    数学建模组队学习02---微分方程和动力系统(二)

    ,即使是大一的新生,也是可以看懂下面的这个图的,实际上就是我们的x有一个微小的变化量的时候,我们的y也会出现一个变化,我们的微分描述的就是这个Y轴上面的变化量和我们的x变化量之间的这个关系; 1.2一阶线性微分方程...; 2)第8行就是求解在x=1位置处的导数值 4.Python求解微分方程解析解 我们看一下这个代码: 1)这个里面需要使用到一个模块sympy,如果你之前没有,需要在这个pycharm终端里面进行手动的安装...: 1)symbols是一个工具,作用就是进行这个变量的定义,而且这个工具在我们的sympy里面,所以我们需要先import sympy包包 修改之后的代码如下: 5.2代码说明 1)定义变量t,使用symbols...1)首先第6行里面的A就是我们的系数矩阵; 2)eq实际上即使在描述这个方程组,x.diff(t)表示的就是x对于t的微分,也就是导数; 3)A*x实际上就是我们的系数矩阵和未知参数的线性组合,我们把求解微分方程组的问题转化为求解线性方程组...,使用矩阵求解,得到相同的结果; 示的就是x对于t的微分,也就是导数; 3)A*x实际上就是我们的系数矩阵和未知参数的线性组合,我们把求解微分方程组的问题转化为求解线性方程组,使用矩阵求解,得到相同的结果

    6610

    非线性最小二乘问题例题_非线性自适应控制算法

    s,然后在以当前点为中心,以s为半径的区域内,通过寻找目标函数的一个近似函数(二次的)的最优点,来求解得到真正的位移。...至于这个求导过程是如何实现的,我还不能给出建议,我使用过的方法是拿到函数的方程,然后手工计算出其偏导数方程,进而在函数中直接使用,这样做是最直接,求导误差也最小的方式。...不过,在你不知道函数的形式之前,你当然就不能这样做了——例如,你提供给了用户在界面上输入数学函数式的机会,然后在程序中解析其输入的函数,再做后面的处理。...关于偏导数的求取 个人认为:在条件允许、对速度和精度任何以方面都有一定要求的前提下,如果待求解的函数形式是显式的,应当尽量自己计算目标函数的偏导数方程。...尽管在最后依然可以收敛,但是得到的解已经离可以接受的解偏离比较远了。因此,在求解函数形式比较简单、偏导数函数比较容易求取时,还是尽量手动计算偏导数,得到的结果误差相对更小一些。

    76130

    机器学习笔记之一般线性回归Liner Regression

    图3-1,学习率过大会导致参数的取值越过最小值点;学习率过小会导致参数变化缓慢 3.1.2 代价函数的梯度 在机器学习中,对代价函数包含的每一个参数求偏导数,这些偏导数组成的向量就是代价函数的梯度。...第16行对θ0θ0求偏导数,相当于式子(3-1);第17行对θ1θ1求偏导数,相当于式子(3-2). # 计算代价函数 def L_theta(theta, X_x0, y): delta =...通过比较两个参数的偏导数,即式子(3-1)和(3-2),不难发现它们非常相似,如果把这些式子统一起来,所有参数的偏导数可以写成下面的样子 ?...通过该式的表示,就把所有参数的偏导数表示成了一个式子。参数更新的过程就可以表示如下: ?...我们也不需要对输入的训练集做任何处理(例如前面的方法都需要为每一个样本点添加x0=1),只需要选择算法并且输入带标签(y)的训练集(X)就可以了。

    89620

    高数期末有救了?AI新方法解决高数问题,性能超越Matlab

    这篇论文探讨了两个问题:符号积分和微分方程。二者都可以将一个表达式变换为另一个,如将一个方程的树映射到其解的树。研究者将其看作机器翻译的一种特例。...一阶常微分方程(ODE 1) 如何生成具备解的一阶常微分方程?研究者提出了一种方法。给定一个双变量函数 F(x, y),使方程 F(x, y) = c(c 是常量)的解析解为 y。...如前所述,研究者观察到后向生成方法生成的导数(即输入)比前向生成器要长得多,详见附录中 E 部分内容。 ? 表 1:不同数据集的训练集大小和表达式长度。...FWD 和 IBP 生成样本的输出比输入长,而 BWD 方法生成样本的输出比输入短。和 BWD 类似,ODE 生成器输出的解也比方程短。...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。

    1.5K20

    让向量、矩阵和张量的求导更简洁些吧

    例如:假设我们有一个 阶列向量 ,它是由 维矩阵 和 阶列向量 计算得到: 假设我们计算 关于 的导数。...要完完全全的求解导数,就需要计算 中的每一个元素对 中的每一个元素的(偏)导数。那么在本例中,因为 中有 个元素, 中有 个元素,所以一个包含 次运算。...例如:数据矩阵 中包含非常多的向量,每个向量代表一个输入,那到底是矩阵中的每一行代表一个输入,还是每一列代表一个输入呢? 在第一节中,我们介绍的示例中使用的向量 是列向量。...以更加紧凑的方式来表示导数数组对于神经网络的高效实现来说,意义重大。 4 多维数据 前面提到的实例中,不论是还是都只是一个向量。当需要多条数据时,例如多个向量组成一个矩阵时,又该如何计算呢?...按照之前的方式,可以写出如下表达式: 从这个方程式可以看出,对于偏导数,只有当的情况下不为0,其他情况均为0。

    2.1K20

    Python 数学应用(一)

    使用的约定 本书中使用了许多文本约定。 CodeInText:表示文本中的代码单词、数据库表名、文件夹名、文件名、文件扩展名、路径名、虚拟 URL、用户输入和 Twitter 句柄。...多项式很方便,因为多项式的导数或积分再次是多项式。然后,我们使用 SymPy 包对更一般的函数进行符号微分和积分。之后,我们看到使用 SciPy 包解方程的方法。...准备工作 从几何上讲,通过微分得到的导数是函数的梯度,通过积分得到的积分是函数曲线与x轴之间的面积,考虑到曲线是在轴的上方还是下方。...我们将简单地按照其名称sympy导入模块,以避免与scipy软件包的标准缩写sp混淆(这也是sympy的自然选择): import sympy 在这个示例中,我们将定义一个表示函数的符号表达式 如何做…...通过分析微分方程系统的相平面,我们可以识别解的不同局部和全局特征,如极限环。 数值求解偏微分方程 偏微分方程是涉及函数在两个或多个变量中的偏导数的微分方程,而不是仅涉及单个变量的普通导数。

    18100

    Python 科学计算与数据科学核心内容大纲

    机器学习预处理:数据清洗、特征工程和输入格式转换(如CSV文件读取)。符号数学系统包含内容SymPy库:符号表达式运算(如方程求解sympy.solve)、微积分(导数/积分)、代数化简和约束优化。...数学建模:支持常微分方程(ODEs)和偏微分方程(PDEs)的符号推导。概率与统计:结合statsmodels库实现概率分布(如泊松分布)的参数拟合与分析。...高级可视化:方向场图(方向导数)、频谱分析(傅里叶变换可视化)、3D图形绘制。扩展库:Seaborn:统计图表(热力图、箱线图)和分布分析。...机器学习:模型预测结果的可视化(如分类边界、聚类分布)。进阶应用领域包含内容数值优化:scipy.optimize模块(牛顿法、线性规划)、约束优化(如cvxopt库的LP/QP求解器)。...微分方程求解:ODEs数值方法(如龙格-普特南方法dopri5)、PDEs有限元法(FEniCS库的网格生成与求解)。信号处理:傅里叶变换(scipy.fft)、滤波器设计(低通/高通滤波)。

    10321

    机器学习 101:一文带你读懂梯度下降

    它的梯度是一个向量,其中包含了f(x,y)的偏导数,第一个是关于x的偏导数,第二个是关于y的偏导数。 如果我们计算f(x,y)的偏导数。 ? 得到的梯度是以下这样的向量: ?...同样的,如果我们有一个有四个变量的函数,我们会得到一个有四个偏导数的梯度向量。通常,一个有n个变量的函数会产生一个n维梯度向量。 ?...线性方程,m和b分别是斜率和y轴的截距,x变量是输入值。 对于线性模型,斜率m和y轴的截距b是两个自由的参数。我们则要通过改变这两个参数来找到最好的直线方程。...在线性组合后,我们把得到的向量输入MSE函数,计算新的误差。 利用这个误差,我们可以计算出误差的偏导数,然后得到梯度。 首先,我们得到关于W0的偏导数: ?...W0的偏导数 接下来,我们求W1的偏导数 ? W1的偏导数 由这两个偏导数,我们可以得到梯度向量: ? 梯度向量 其中Err是MSE错误函数。

    42320

    深入理解拉格朗日乘子法(Lagrange Multiplier) 和KKT条件「建议收藏」

    然后解变量的偏导方程: …… ,    如果有l个约束条件,就应该有l+1个方程。求出的方程组的解就可能是最优化值(高等数学中提到的极值),将结果带回原方程验证就可得到解。    ...回到上面的题目,通过拉格朗日乘数法将问题转化为    对 求偏导得到    联立前面三个方程得到 和 ,带入第四个方程解之    带入解得最大体积为: (3)不等式约束条件...对于没有约束的极值问题,显然,如果某一点是极值的必要条件是该点的各方向的偏导数皆为零,也就是说,如果偏导数不全为零,那么就不可能是极值。...满足在约束面内的各个方向偏导为零,也就是说,w取极值的必要条件减弱为待求函数的方向导数(梯度)垂直于约束面,从数学上看,也就是方向导数和约束面的法线方向同向(一个向量等于另一个向量的常数倍),而不需要梯度为零...,因为和梯度垂直的方向偏导数一定为零,这样,沿约束面各个方向运动时w的偏导数也就为零了。

    3.5K10

    sigmoid和tanh求导的最终结果,以及Sigmoid函数与损失函数求导

    在接近0的时候,就近无穷大,接近1的时候为0,如果我们把前面的sigmoid函数放到自变量的位置上,就得到了(0,1)的图像; ​ 我们如何来衡量一个结果与实际计算值得差距呢?...e分别对c和d的导数,分别求c和d对b的导数,然后加起来,这种方法使我们常规的做法,有一个问题就是,我们在求到的过程中,e对c求导计算了2次,如果方程特别复杂,那么这个计算量就变得很大,怎样能够让每次求导只计算一次呢...就是该函数对这个变量的偏导,计算的本质就是从上往下,计算的时候将值存起来,乘到后面的单元上去,这样每个路径的偏导计算只需要一次,从上到下计算一遍就得到了所有的偏导数。 ​...实际上BP(Backpropagation,反向传播算法),就是如此计算的,如果现在有一个三层的神经网络,有输入、一个隐藏层,输出层,我们对损失函数求权重的偏导数,它是一个复杂的复合函数,如果先对第一层的权重求偏导...下面用一个简单的示例来演示一下反向传播求偏导的过程: ​ 那么我们会有两个初始的权重矩阵: ​ 我们得到了上面的矩阵,现在我们以sigmoid函数作为激活函数,分别来计算每一层网络的激励(假设我们只有一个样本

    6.9K80

    误差反向传播算法浅解

    因此,把输入映射到输出的问题就化为了一个找到一个能产生最小误差的函数的最优化问题。 单一实例的神经网络的误差函数非常容易理解,可以通过解方程,直接找到最小值。...并且是多层神经网络的非线性变换呢?从数学角度看,已经不能通过求解方程组得到最小值,也不能简单的描绘多维权重系数构成的函数所对应的几何形状(比如抛物面)。...其导数形式很好: 其图像如何下: 双极性Sigmoid函数要比较常用。...由上文,误差函数对权重w_ij的偏导数是三个偏导数的乘积: 我们的目标就是分别求得这三个偏导。...对于激活函数部分,神经元j 的输出对其输入的导数就是激活函数的偏导数(这里假定使用Sigmoid函数): 这就是为什么反向传播需要的激活函数是可微的。

    2.2K10
    领券