本文转载自微信公众号「python与大数据分析」,作者一只小小鸟鸟。转载本文请联系python与大数据分析公众号。
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三角函数在python和numpy中实现的不够全面,主要包括cos, cosh, sin sinh, tan, tanh三角函数和arccos, arccosh, arcsin, arcsinh, arctan, arctanh反三角函数,cot,sec,csc,arccot,arcsec,arccsc均为提供,不过可以通过其他函数进行组合或变形得以实现。
三角函数是基本初等函数之一,是以角度(数学上最常用弧度制,下同)为自变量,角度对应任意角终边与单位圆交点坐标或其比值为因变量的函数。也可以等价地用与单位圆有关的各种线段的长度来定义。三角函数在研究三角形和圆等几何形状的性质时有重要作用,也是研究周期性现象的基础数学工具。在数学分析中,三角函数也被定义为无穷级数或特定微分方程的解,允许它们的取值扩展到任意实数值,甚至是复数值。
反三角函数是一种基本初等函数。它是反正弦arcsin x,反余弦arccos x,反正切arctan x,反余切arccot x,反正割arcsec x,反余割arccsc x这些函数的统称,各自表示其正弦、余弦、正切、余切 ,正割,余割为x的角
- #!/usr/bin/env python
- # -*- coding: UTF-8 -*-
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- '''
- @Project :pythonalgorithms
- @File :trigonometric.py
- @Author :不胜人生一场醉@Date :2021/7/26 23:28
- '''
- import matplotlib.pyplot as plt
- import numpy as np
- import math
- import mpl_toolkits.axisartist as axisartist # 导入坐标轴加工模块
- # 三角函数是基本初等函数之一,是以角度(数学上最常用弧度制,下同)为自变量,角度对应任意角终边与单位圆交点坐标或其比值为因变量的函数。
- # 也可以等价地用与单位圆有关的各种线段的长度来定义。三角函数在研究三角形和圆等几何形状的性质时有重要作用,
- # 也是研究周期性现象的基础数学工具。
- # 在数学分析中,三角函数也被定义为无穷级数或特定微分方程的解,允许它们的取值扩展到任意实数值,甚至是复数值。
- # 正弦函数 :y =sin x
- # 正弦(sine),数学术语,在直角三角形中,任意一锐角∠A的对边与斜边的比叫做∠A的正弦,记作sinA(由英语sine一词简写得来),即sinA=∠A的对边/斜边。
- # 余弦函数 :y =cos x
- # 余弦(余弦函数)。在Rt△ABC(直角三角形)中,∠C=90°(如概述图所示),∠A的余弦是它的邻边比三角形的斜边,即cosA=b/c,也可写为cosa=AC/AB。余弦函数:f(x)=cosx(x∈R)
- # 平方和关系
- # (sinα)^2 +(cosα)^2=1
- # 积的关系
- # sinα = tanα × cosα(即sinα / cosα = tanα )
- # cosα = cotα × sinα (即cosα / sinα = cotα)
- # tanα = sinα × secα (即 tanα / sinα = secα)
- # 倒数关系
- # tanα × cotα = 1
- # sinα × cscα = 1
- # cosα × secα = 1
- # 商的关系
- # sinα / cosα = tanα = secα / cscα
- # 和角公式
- # sin ( α ± β ) = sinα · cosβ ± cosα · sinβ
- # sin ( α + β + γ ) = sinα · cosβ · cosγ + cosα · sinβ · cosγ + cosα · cosβ · sinγ - sinα · sinβ · sinγ
- # cos ( α ± β ) = cosα cosβ ∓ sinβ sinα
- # tan ( α ± β ) = ( tanα ± tanβ ) / ( 1 ∓ tanα tanβ )
- # 倍角半角公式
- # sin ( 2α ) = 2sinα · cosα [1]
- # sin ( 3α ) = 3sinα - 4sin & sup3 ; ( α ) = 4sinα · sin ( 60 + α ) sin ( 60 - α )
- # sin ( α / 2 ) = ± √( ( 1 - cosα ) / 2)
- # 级数展开
- # sin x = x - x3 / 3! + x5 / 5! - ... ( - 1 ) k - 1 * x 2 k - 1 / ( 2k - 1 ) ! + ... ( - ∞ < x < ∞ )
- # 导数
- # ( sinx ) ' = cosx
- # ( cosx ) ' = ﹣ sinx
- if __name__ == "__main__":
- sincosfunction()
- tanctnfunction()
- seccscfunction()
- arcsincosfunction()
- arccscfunction()
- def sincosfunction():
- plt.figure(figsize=(10, 5))
- ax = plt.gca() # 通过gca:get current axis得到当前轴
- plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei'] # 绘图中文
- plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False # 绘图负号
- x = np.linspace(-np.pi*2, np.pi*2, 200)
- y = np.sin(x)
- label = 'np.sin(x)'
- plt.plot(x, y, label=label)
- y = np.cos(x)
- label = 'np.cos(x)'
- plt.plot(x, y, label=label)
- y = np.power(np.sin(x),2)
- label = 'np.sin(x)^2'
- plt.plot(x, y, label=label)
- y = np.power(np.cos(x),2)
- label = 'np.cos(x)^2'
- plt.plot(x, y, label=label)
- y = np.power(np.cos(x), 2)+np.power(np.sin(x),2)
- label = 'np.sin(x)^2+np.cos(x)^2'
- plt.plot(x, y, label=label)
- # 设置图片的右边框和上边框为不显示
- ax.spines['right'].set_color('none')
- ax.spines['top'].set_color('none')
- # 挪动x,y轴的位置,也就是图片下边框和左边框的位置
- # data表示通过值来设置x轴的位置,将x轴绑定在y=0的位置
- ax.spines['bottom'].set_position(('data', 0))
- # axes表示以百分比的形式设置轴的位置,即将y轴绑定在x轴50%的位置
- # ax.spines['left'].set_position(('axes', 0.5))
- ax.spines['left'].set_position(('data', 0))
- plt.title("sin&cos三角指数")
- plt.legend(loc='upper right')
- plt.show()
- # 正切函数 :y =tan x
- # 余切函数 :y =cot x
- def tanctnfunction():
- #np.tan()
- plt.figure(figsize=(10, 8))
- plt.subplot(1, 2, 1)
- ax = plt.gca() # 通过gca:get current axis得到当前轴
- plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei'] # 绘图中文
- plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False # 绘图负号
- x = np.append(np.linspace(-np.pi*3/2+0.01, -np.pi/2-0.01, 120),np.linspace(-np.pi/2+0.01, np.pi/2-0.01, 120))
- x = np.append(x,np.linspace(np.pi/2+0.01, np.pi*3/2-0.01, 120))
- y = np.tan(x)
- label = 'np.tan(x)'
- plt.plot(x, y, label=label)
- # 设置图片的右边框和上边框为不显示
- ax.spines['right'].set_color('none')
- ax.spines['top'].set_color('none')
- # 挪动x,y轴的位置,也就是图片下边框和左边框的位置
- # data表示通过值来设置x轴的位置,将x轴绑定在y=0的位置
- ax.spines['bottom'].set_position(('data', 0))
- # axes表示以百分比的形式设置轴的位置,即将y轴绑定在x轴50%的位置
- # ax.spines['left'].set_position(('axes', 0.5))
- ax.spines['left'].set_position(('data', 0))
- plt.title("tan三角指数")
- plt.legend(loc='upper right')
- plt.subplot(1, 2, 2)
- ax = plt.gca() # 通过gca:get current axis得到当前轴
- plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei'] # 绘图中文
- plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False # 绘图负号
- x = np.append(np.linspace(-np.pi+ 0.01, - 0.01, 120),
- np.linspace( 0.01, np.pi - 0.01, 120))
- y = 1/np.tan(x)
- label = 'np.ctn(x)'
- plt.plot(x, y, label=label)
- # 设置图片的右边框和上边框为不显示
- ax.spines['right'].set_color('none')
- ax.spines['top'].set_color('none')
- # 挪动x,y轴的位置,也就是图片下边框和左边框的位置
- # data表示通过值来设置x轴的位置,将x轴绑定在y=0的位置
- ax.spines['bottom'].set_position(('data', 0))
- # axes表示以百分比的形式设置轴的位置,即将y轴绑定在x轴50%的位置
- ax.spines['left'].set_position(('axes', 0.5))
- #ax.spines['left'].set_position(('data', 0))
- plt.title("ctan三角指数")
- plt.legend(loc='upper right')
- plt.show()
- # 正割函数 :y =sec x = 1/cos(x)
- # 余割函数 :y =csc x = 1/sin(x)
- def seccscfunction():
- plt.figure(figsize=(10, 5))
- ax = plt.gca() # 通过gca:get current axis得到当前轴
- plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei'] # 绘图中文
- plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False # 绘图负号
- #x = np.linspace(-np.pi*2, np.pi*2, 200)
- x = np.append(np.linspace(-np.pi * 3 / 2 + 0.01, -np.pi - 0.01, 120),
- np.linspace(-np.pi + 0.01, -np.pi / 2 - 0.01, 120))
- x = np.append(x, np.linspace(-np.pi / 2 + 0.01, - 0.01, 120))
- x = np.append(x, np.linspace(0.01, np.pi / 2 - 0.01, 120))
- x = np.append(x, np.linspace(np.pi / 2 + 0.01, np.pi - 0.01, 120))
- x = np.append(x, np.linspace(np.pi + 0.01, np.pi * 3 / 2 - 0.01, 120))
- y = 1/np.sin(x)
- label = 'np.csc(x)'
- plt.plot(x, y, label=label)
- y = 1/np.cos(x)
- label = 'np.sec(x)'
- plt.plot(x, y, label=label)
- # 设置图片的右边框和上边框为不显示
- ax.spines['right'].set_color('none')
- ax.spines['top'].set_color('none')
- # 挪动x,y轴的位置,也就是图片下边框和左边框的位置
- # data表示通过值来设置x轴的位置,将x轴绑定在y=0的位置
- ax.spines['bottom'].set_position(('data', 0))
- # axes表示以百分比的形式设置轴的位置,即将y轴绑定在x轴50%的位置
- # ax.spines['left'].set_position(('axes', 0.5))
- ax.spines['left'].set_position(('data', 0))
- plt.title("csc&sec三角指数")
- plt.legend(loc='upper right')
- plt.show()
- ef arcsincosfunction():
- plt.figure(figsize=(5, 10))
- ax = plt.gca() # 通过gca:get current axis得到当前轴
- plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei'] # 绘图中文
- plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False # 绘图负号
- x = np.linspace(-1, 1, 200)
- y = np.arcsin(x)
- label = 'np.arcsin(x)'
- plt.plot(x, y, label=label)
- y = np.arccos(x)
- label = 'np.arccos(x)'
- plt.plot(x, y, label=label)
- # 设置图片的右边框和上边框为不显示
- ax.spines['right'].set_color('none')
- ax.spines['top'].set_color('none')
- # 挪动x,y轴的位置,也就是图片下边框和左边框的位置
- # data表示通过值来设置x轴的位置,将x轴绑定在y=0的位置
- ax.spines['bottom'].set_position(('data', 0))
- # axes表示以百分比的形式设置轴的位置,即将y轴绑定在x轴50%的位置
- # ax.spines['left'].set_position(('axes', 0.5))
- ax.spines['left'].set_position(('data', 0))
- plt.title("arcsin&arccos三角指数")
- plt.legend(loc='upper right')
- plt.show()
- # 反正切函数
- # 正切函数y=tan x在(-π/2,π/2)上的反函数,叫做反正切函数。记作arctanx,表示一个正切值为x的角,该角的范围在(-π/2,π/2)区间内。
- # 定义域R,值域(-π/2,π/2)。
- # numpy.arctan()
- # 反余切函数
- # 余切函数y=cot x在(0,π)上的反函数,叫做反余切函数。记作arccotx,表示一个余切值为x的角,该角的范围在(0,π)区间内。
- # 定义域R,值域(0,π)。
- # 反正割函数
- # 正割函数 :y =sec x = 1/cos(x)
- # 正割函数y=sec x在[0,π/2)U(π/2,π]上的反函数,叫做反正割函数。记作arcsecx,表示一个正割值为x的角,该角的范围在[0,π/2)U(π/2,π]区间内。
- # 定义域(-∞,-1]U[1,+∞),值域[0,π/2)U(π/2,π]。
- # 反余割函数
- # 余割函数 :y =csc x = 1/sin(x)
- # 余割函数y=csc x在[-π/2,0)U(0,π/2]上的反函数,叫做反余割函数。记作arccscx,表示一个余割值为x的角,该角的范围在[-π/2,0)U(0,π/2]区间内。
- # 定义域(-∞,-1]U[1,+∞),值域[-π/2,0)U(0,π/2]。
- def arccscfunction():
- plt.figure(figsize=(10, 5))
- ax = plt.gca() # 通过gca:get current axis得到当前轴
- plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei'] # 绘图中文
- plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False # 绘图负号
- x = np.append(np.linspace(0.01, np.pi / 2 - 0.01, 120),
- np.linspace(np.pi/2+0.01, np.pi - 0.01, 120))
- y = 1/np.cos(x)
- # 正割函数 sec(x)=1/cos(x)
- # 反正割函数 颠倒x,y值即可
- label = 'np.arcsecx(x)'
- plt.plot(y, x, label=label)
- # 设置图片的右边框和上边框为不显示
- ax.spines['right'].set_color('none')
- ax.spines['top'].set_color('none')
- # 挪动x,y轴的位置,也就是图片下边框和左边框的位置
- # data表示通过值来设置x轴的位置,将x轴绑定在y=0的位置
- ax.spines['bottom'].set_position(('data', 0))
- # axes表示以百分比的形式设置轴的位置,即将y轴绑定在x轴50%的位置
- # ax.spines['left'].set_position(('axes', 0.5))
- ax.spines['left'].set_position(('data', 0))
- plt.title("arcsin&arccos三角指数")
- plt.legend(loc='upper right')
- plt.show()
网站名称:Python实现之初等函数三之三角函数
本文路径:http://www.shufengxianlan.com/qtweb/news45/486945.html
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