Python Sympy计算梯度、散度和旋度的实例

yipeiwu_com7年前Python基础

sympy有个vector 模块,里面提供了求解标量场、向量场的梯度、散度、旋度等计算,官方参考连接:

http://docs.sympy.org/latest/modules/vector/index.html

sympy中计算梯度、散度和旋度主要有两种方式:

一个是使用∇∇算子,sympy提供了类Del(),该类的方法有:cross、dot和gradient,cross就是叉乘,计算旋度的,dot是点乘,用于计算散度,gradient自然就是计算梯度的。

另一种方法就是直接调用相关的API:curl、divergence和gradient,这些函数都在模块sympy.vector 下面。

使用sympy计算梯度、散度和旋度之前,首先要确定坐标系,sympy.vector模块里提供了构建坐标系的类,常见的是笛卡尔坐标系, CoordSys3D,根据下面的例子可以了解到相应应用。

(1)计算梯度

## 1 gradient

C = CoordSys3D('C')
delop = Del() # nabla算子

# 标量场 f = x**2*y-xy
f = C.x**2*C.y - C.x*C.y

res = delop.gradient(f, doit=True) # 使用nabla算子
# res = delop(f).doit()
res = gradient(f) # 直接使用gradient

print(res) # (2*C.x*C.y - C.y)*C.i + (C.x**2 - C.x)*C.j

(2)计算散度

## divergence

C = CoordSys3D('C')
delop = Del() # nabla算子

# 向量场 f = x**2*y*i-xy*j
f = C.x**2*C.y*C.i - C.x*C.y*C.j

res = delop.dot(f, doit=True)

# res = divergence(f)

print(res) # 2*C.x*C.y - C.x,即2xy-x,向量场的散度是标量

(3)计算旋度

## curl

C = CoordSys3D('C')
delop = Del() # nabla算子

# 向量场 f = x**2*y*i-xy*j
f = C.x**2*C.y*C.i - C.x*C.y*C.j

res = delop.cross(f, doit=True)

# res = curl(f)

print(res) # (-C.x**2 - C.y)*C.k,即(-x**2-y)*k,向量场的旋度是向量

以上这篇Python Sympy计算梯度、散度和旋度的实例就是小编分享给大家的全部内容了,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持【听图阁-专注于Python设计】。

相关文章

python 实现识别图片上的数字

python 实现识别图片上的数字

Python 3.6 版本 Pytesseract 图像验证码识别 环境: (1) win7 64位 (2) Idea (3) python 3.6 (4) pip install pi...

Python 实现遥感影像波段组合的示例代码

Python 实现遥感影像波段组合的示例代码

最近要做个遥感相关的小系统,需要波段组合功能,网上找了可以使用ArcGIS安装时自带的arcpy包,但是Python3.7不能使用现有ArcGIS10.2版本,也不想再装其他版本,所以只...

Python机器学习库scikit-learn安装与基本使用教程

本文实例讲述了Python机器学习库scikit-learn安装与基本使用。分享给大家供大家参考,具体如下: 引言 scikit-learn是Python的一个开源机器学习模块,它建立在...

Python yield与实现方法代码分析

yield的功能类似于return,但是不同之处在于它返回的是生成器。 生成器 生成器是通过一个或多个yield表达式构成的函数,每一个生成器都是一个迭代器(但是迭代器不一定是生成器)...

Python第三方Window模块文件的几种安装方法

Python第三方Window模块文件的几种安装方法

python安装第三方模块 使用软件管理工具pip python自带了包管理工具,就像手机app商城,91助手等软件的功能一样。 python2与python3安装模块的方法相似,值得注...