【Python】方程式を解く方法【→日頃の業務に活用できる！】

プログラム女子

方程式をPythonで解くことってできるの？電卓だと厳しいよね。。。

もちろんできるよ。Pythonには数式を計算するライブラリがあるから、その使い方を含めて説明するね。

Tommy

Pythonで方程式を解く概要

中学、高校で習った２次方程式ですが、私達の日頃の業務にさまざまな応用ができるかもしれません。

例えば、プールに加速度を付けて水を出し続けた場合の満水の時間を調べたり、面積を最大にするときの２つの図形の重なり角度を求めたりなどです。

業務に応用する為には、もっと高等な数学が必要になるかもしれませんが、まずは日頃の業務課題の中に２次方程式で解けるものがないかを見つけてみて、日頃手で逐次計算していたものをPythonを使って自動で計算させると、少し業務効率が上がる可能性があります。

この記事では、Pythonプログラムを使って、２次方程式を解く方法を説明します。

Pythonで方程式を解く前提環境

2次方程式を解く前提の環境は、下の記事で説明している私の環境と同じ環境で確認しています。

また、レンタルサーバなどのLinuxサーバを使っている場合は、下の記事でプログラミングする環境の作り方を説明しています。

もし、まだプログラムする環境ができていない方は、先にこちらの記事を読んで、プログラミングできる環境をつくることをおすすめします。

Pythonで方程式を解くサンプルプログラム

ここでは、２次方程式を解くサンプルプログラムを使って方程式を解く方法を説明します。サンプルプログラムは次の順番で説明します。

1. 方程式を解く為のライブラリのインポート
2. 方程式を解く実行処理

1.方程式を解く為のライブラリのインポート

Pythonで方程式を扱う為には、数値計算のライブラリをインポートする必要があります。「sympy」と呼ばれるライブラリはPythonの数値計算ライブラリの１つです。

import sympy

方程式を解く実行処理

次に、下記の２次方程式を解く処理を実行します。

f=x^2+16x^2+60

方程式の解き方としては、ライブラリ「sympy」の関数「Symbol」で方程式の変数を変数「x」に定義し、その後、関数「solve」で方程式を解きます。関数「solve」の使い方として、下のサンプルプログラムのように、第一引数に方程式を入力し、第二引数に方程式の変数を入力することで方程式の解を求めることができます。

if __name__ == '__main__':

	#xを変数xとして定義
	x = sympy.Symbol('x')
	f = x**2  +16 * x +60

	# f=0としてxを解き変数solutionsに代入
	solutions=sympy.solve(f,x)

	print(solutions)

上記のプログラムは、下記のような手順になります。