Jul 03, 2024

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Fonctions remarquables

Exponentielle complexe $e^{ix}$

L'imaginaire pur se note I.

  >>> from sympy import I

On peut alors définir l'exponentielle complexe :

  >>> from sympy import Symbol, exp
  >>> x = Symbol("x")
  >>> print exp(I*x)

On peut alors développer l'exponentielle complexe en sa forme trigonométrique :

  >>> exp(I*x).expand()
  exp(I*x)

  >>> exp(I*x).expand(complex=True)
  1/exp(im(x))*cos(re(x)) + I/exp(im(x))*sin(re(x))

  >>> x = Symbol("x", real=True)
  >>> exp(I*x).expand(complex=True)
  I*sin(x) + cos(x)

Factoriel, fonction gamma

Le factoriel, et la fonction gamma de Euler (généralisation du factoriel aux réels), sont définis dans le module sympy :

  >>> from sympy import *
  >>> x = Symbol("x")
  >>> factorial(x)
  gamma(1 + x)

Si l'on précise que la variable est entière :

  >>> y=Symbol('y', integer = True)
  >>> factorial(y)
  y!

La fonction gamma se traite comme toute autre fonction avec sympy. Par exemple, on peut en obtenir un développement limité :

  >>> factorial(x).series(x, 0, 3)
  1 - x*EulerGamma + (1/2)*x**2*EulerGamma**2 + (1/12)*pi**2*x**2 + O(x**3)

Fonction zeta de Riemann

La fonction zeta de Riemann existe elle aussi :

  >>> from sympy import *
  >>> x=Symbol('x')
  >>> zeta(4,x)
  zeta(4, x)

On peut l'évaluer :

  >>> zeta(4,1)
  (1/90)*pi**4

Polynômes remarquables

Les polynômes "classiques" sont définis dans sympy :

  >>> from sympy import *
  >>> x=Symbol('x')

Par exemple, pour obtenir les polynômes de Tchebychev :

  >>> chebyshevt(2,x)
  -1 + 2*x**2

Pour ceux de Legendre, et associés :

  >>> legendre(2,x)
  (-1/2) + (3/2)*x**2

  >>> assoc_legendre(2, 1, x)
  -3*x*(1 - x**2)**(1/2)

Enfin, pour les polynômes de Hermite :

  >>> hermite(3,x)
  -12*x + 8*x**3

Calculs

Calcul trigonométrique

On peut faire du calcul trigonométrique avec sympy :

  >>> from sympy import *
  >>> x=Symbol('x')
  >>> y=Symbol('y')
  >>> sin(x+y).expand(trig=True)
  cos(x)*sin(y) + cos(y)*sin(x)

et mêler complexes et fonctions hyperboliques :

  >>> sin(I*x)
  I*sinh(x)
  >>> asinh(I)
  (1/2)*pi*I

Calcul de limites

Pour le calcul de limite avec sympy, la syntaxe est limit(fonction, variable, point) :

  >>> from sympy import *
  >>> x=Symbol("x")
  >>> limit(sin(x)/x, x, 0)
  1
  >>> limit(x**x, x, 0)
  1

Ou, pour la limite en l'infini :

  >>> limit(x, x, oo)
  oo

  >>> limit(1/x, x, oo)
  0

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