【Python数据分析学习实例】计算某个函数的一阶导数、二阶导数，并绘出图像

问题描述

自定义一个函数F(x)，编写程序计算其一阶导数、二阶导数，并绘出图像

完整代码

这里用sin(x)做示范

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from sympy import * # 用于求导积分等科学计算plt.rcParams['axes.unicode_minus']=False # 处理负号显示不正常# 画图格式函数
def fun_format():plt.xlabel('x')plt.ylabel('y')plt.xlim((-2*np.pi,2*np.pi))plt.ylim((-1,1))plt.tight_layout()x,y = symbols('x y') # 引入x y变量
expr = sin(x) # 计算表达式
x_value = [] # 用于保存x值
y_value = [] # 用于保存y值
y_value_dif = [] # 用于保存一阶导数值
y_value_dif2 = [] # 用于保存二阶导数值
expr_dif = diff(expr,x,1)
expr_dif2 = diff(expr,x,2)for i in np.arange(-2*np.pi,2*np.pi,0.01):x_value.append(i)y_value.append(expr.subs('x',i)) # 将i值代入表达式y_value_dif.append(expr_dif.subs('x',i)) # 将i值代入一阶求导表达式y_value_dif2.append(expr_dif2.subs('x',i)) # 将i值代入二阶求导表达式fig=plt.figure()
ax1=fig.add_subplot(2,1,1) #
plt.title('f(x)='+str(expr))
fun_format()
ax1.plot(x_value,y_value) # 画原函数图ax2=fig.add_subplot(2,2,3)
plt.title('f(x)_dot='+str(expr_dif))
fun_format()
ax2.plot(x_value,y_value_dif) # 画一阶导数图ax3=fig.add_subplot(2,2,4)
plt.title('f(x)_dot2='+str(expr_dif2))
fun_format()
ax3.plot(x_value,y_value_dif2) # 画二阶导数图
plt.show()

实验结果

参考文章

使用matplotlib绘制多个子图时出现标题、轴标签等文字重叠的解决
使用sympy包实现python求导数
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