數學模組化練習——插值、拟合和微分方程

數學模組化-插值拟合微分方程

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• 2題
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1題

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.interpolate import interp1d

plt.grid(linestyle='--')       #設定網格線---這裡是虛線
X = np.array([0,2,4,5,6,7,8,9,10.5,11.5,12.5,14,16,17,18,19,20,21,22,23,24])
Y = np.array([2,2,0,2,5,8,25,12,5,10,12,7,9,28,22,10,9,11,8,9,3])

xnew= np.linspace(0,24,24*60) 
# 引入插值函數，這裡的點較散亂，是以我選取高階的樣條插值
f=interp1d(X,Y,'quadratic'); ynew=f(xnew) 
plt.plot(xnew,ynew,c='b')
plt.show()
# 計算一天的車輛總數
c=sum(ynew)
print('一天總共:',c)
           

2題

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from numpy import polyfit,polyval
x=np.linspace(0,10,11)[1:11]
y=np.array([2615,1943,1494,1087,765,538,484,290,226,204])

p=polyfit(x,y,2)
print('p:',p)
ynew=polyval(p,x)
plt.plot(x,ynew)
plt.show()
ypred=polyval(p,4.5)
print('使用4.5年後轎車的平均價格大緻為:',ypred)
           

3題

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from scipy.integrate import odeint

def fT(y,x):
    f,df,ddf,T,dT=y; #拆分、降階
    return np.array([df,ddf,2*(df*df)-T-3*f*ddf,dT,-2.1*f*dT])

x=np.arange(0,10,0.1)
ynew=odeint(fT,[0.0,0.0,0.68,1.0,-0.5],x)
#plt.rc('font',size=16);plt.rc('font',family='Times New Roman')
plt.plot(x,ynew[:,0],label='f')
plt.plot(x,ynew[:,3],label='T')
plt.legend()
plt.show()
           

4題

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
x=np.linspace(0,8,9)
y=np.array([5,5.9945,7.0932,8.2744,9.5073,10.7555,11.9804,13.1465,14.2247])
plt.scatter(x,y,c='r',label='Data point')

p=np.polyfit(x,y,1)
print('p為：',p)
ynew1=np.polyval(p,x)
plt.plot(x,ynew1)

plt.legend()
plt.show()

#從圖中可以看出一次多項式的拟合效果就很好，是以接下來預測時采用一次多項式即可
y9=np.polyval(p,9)
y10=np.polyval(p,10)
print('t=9野兔的數量:',y9)
print('t=10野兔的數量:',y10)
           

5 小工具

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