4 måder, hvordan man bruger Pi i Python med eksempler

Pi er en grundlæggende matematisk konstant, der repræsenterer forholdet mellem en cirkels omkreds og dens diameter. Udnyttelse af Pi i Python er afgørende, når man beskæftiger sig med geometriske beregninger, trigonometri og forskellige andre matematiske operationer.

Python tilbyder flere måder at få adgang til og bruge Pi i beregninger. Math- og NumPy-bibliotekerne er to almindeligt anvendte moduler, der giver Pi som en konstant.

Der er flere andre moduler, der giver konstanten. Dit valg afhænger af, hvor meget matematisk præcision du har brug for, og hvilke andre beregninger din applikation kræver.

Denne artikel viser dig, hvordan du får adgang til Pi med fire metoder, og forklarer, hvilken der passer bedst til dine krav.

Lad os dykke ned i det.

Indholdsfortegnelse

• Forstå Pi i Python
• 4 almindelige måder at få adgang til Pi i Python
• Sådan får du adgang til Pi med matematikbiblioteket
• 3 måder at bruge Pi-konstanten med andre matematiske funktioner
  • 1. Omkreds af en cirkel
  • 2. Arealet af en cirkel
  • 3. Radianer og grader
• Sådan bruger du Pi med NumPy-modulet
• Sådan bruger du Pi med SciPy-modulet
• Sådan bruges komplekse tal med cmath-modulet
• Fejl og undtagelseshåndtering med Pi i Python
• Afsluttende tanker

Forstå Pi i Python

Pi (?) repræsenterer forholdet mellem en cirkels omkreds (c) og dens diameter (d). i enklere vendinger, ? = c/d.

Værdien af ​​pi er cirka 3,14159.

Pi er et irrationelt tal, hvilket betyder, at det fortsætter i det uendelige uden at gentage sig selv. Det kan ikke udtrykkes som en simpel brøk, og det har ikke en nøjagtig decimalrepræsentation.

Her er de første par cifre i pi for at give dig en idé om dens natur:

3.14159265358979323846...

Værdien af ​​pi er ofte forkortet til blot nogle få decimaler i beregninger af praktiske årsager, såsom 3,14 eller 22/7.

Men denne afkortede repræsentation er muligvis ikke nøjagtig nok til nogle applikationer, såsom numeriske simuleringer med høj præcision eller specifikke matematiske beviser.

4 almindelige måder at få adgang til Pi i Python

De fire mest almindelige måder at få adgang til en pi i Python er at bruge:

• Matematik modul

• NumPy modul

• SciPy modul

• cmath modul

Husk på, at selvom Pythons math.pi- konstant er nøjagtig nok til de fleste formål, er der endnu mere nøjagtige tilnærmelser tilgængelige gennem andre biblioteker. For eksempel giver NumPy en højere grad af præcision.

Valget af hvilket bibliotek der skal bruges afhænger af dine specifikke behov og andre funktioner, du måtte have brug for fra biblioteket. Hvis du allerede bruger NumPy eller SciPy i dit projekt, ville det være passende at bruge deres respektive pi-konstanter.

Hvis du skal arbejde med komplekse tal, så er cmath- modulet det bedste valg.

Hvis du ikke har brug for yderligere funktionalitet fra disse biblioteker og kun kræver en omtrentlig værdi af pi, er det sandsynligvis din bedste mulighed at bruge Pythons indbyggede matematikbibliotek.

Sådan får du adgang til Pi med matematikbiblioteket

Matematikmodulet i Python giver dig mulighed for at arbejde med tallet pi og giver en nøjagtig tilnærmelse på op til 15 decimaler .

Dette er et af Pythons indbyggede moduler, hvilket betyder, at du ikke behøver at downloade og installere det separat.

Du har to muligheder for at importere pi til brug i din kode:

1. importere matematikbibliotek

2. importer kun pi-konstanten

Denne kode importerer hele biblioteket:

import math
pi_value = math.pi

Denne kode importerer kun pi-konstanten:

from math import pi
pi_value = pi

3 måder at bruge Pi-konstanten med andre matematiske funktioner

Udover pi-konstanten tilbyder matematikmodulet mange andre matematiske funktioner. Disse funktioner kan kombineres med math.pi for at:

1. udregn omkredsen af ​​en cirkel

2. udregn arealet af en cirkel

3. beregne radianer og grader

Lad os se på hver efter tur.

1. Omkreds af en cirkel

Omkredsen af ​​en cirkel kan beregnes ved hjælp af følgende formel:

C = 2 ? r

• C er omkredsen

• ? er konstanten Pi

• r er radius af cirklen.

I Python kan du beregne omkredsen af ​​en cirkel ved at importere matematikmodulet og bruge den matematiske pi-konstant sådan her:

import math

radius = 5
circumference = 2 * math.pi * radius
print(circumference)

Du vil måske også have den euklidiske afstand for to punkter på omkredsen. Denne video viser beregningerne:

2. Arealet af en cirkel

Arealet af en cirkel kan beregnes ved hjælp af følgende formel:

A = ? *r^2

• A er området

• ? er konstanten Pi

• r er radius af cirklen.

I Python kan du beregne arealet af en cirkel sådan her:

import math

radius = 5
area = math.pi * (radius ** 2)
print(area)

3. Radianer og grader

Vinkler kan måles i to fælles enheder: grader og radianer . En fuld cirkel omfatter 360 grader eller 2? radianer. For at konvertere grader til radianer kan du bruge pi i en simpel formel:

Radianer = grader * (? / 180)

Matematikmodulet tilbyder dog også en praktisk funktion til at konvertere grader til radianer: math.radians() . Dette forenkler dine beregninger.

Her er et grundlæggende eksempel på, hvordan man bruger funktionen radians() :

import math

angle_degrees = 45
angle_radians = math.radians(angle_degrees)

print(angle_radians)

Funktionen returnerer beregningen baseret på den indbyggede matematiske Pi-konstant.

Sådan bruger du Pi med NumPy-modulet

NumPy er et populært Python-bibliotek til at arbejde med numeriske data. Det giver en konstant for den matematiske konstant pi (ca. 3,14159).

I modsætning til matematikbiblioteket er NumPy ikke et indbygget Python-modul. Du kan installere det ved hjælp af pip, Pythons pakkehåndtering. Kommandoen til at installere Python NumPy vil typisk være:

pip install numpy

Her er et eksempel på import af modulet og adgang til pi NumPy konstanten:

import numpy as np
pi_value = np.pi
print(pi_value)

Denne kode vil udlæse værdien af ​​pi-variablen (3.141592653589793) fra NumPy-biblioteket.

Sådan bruger du Pi med SciPy-modulet

SciPy er et andet meget brugt Python-bibliotek til videnskabelig og teknisk databehandling. Det bygger oven på NumPy-biblioteket og indeholder flere yderligere funktionaliteter.

Du kan installere det ved hjælp af pip, Pythons pakkehåndtering. Kommandoen til at installere SciPy vil typisk være:

pip install scipy

Her er et eksempel på import af SciPy og adgang til pi-konstanten:

import scipy
pi_value = scipy.pi
print(pi_value)

Denne kode returnerer værdien af ​​pi (3.141592653589793) leveret af SciPy-biblioteket.

Sådan bruges komplekse tal med cmath-modulet

Python understøtter komplekse tal gennem det indbyggede cmath- modul.

Her er et eksempel på brug af pi-konstanten i cmath- modulet til beregninger med komplekse tal:

import cmath

# Define a complex number
z = 1 + 1j

# Compute the power of pi using the complex number
result = cmath.exp(z * cmath.pi)

print(result)  # Output: (-1-2.8421709430404007e-14j)

Fejl og undtagelseshåndtering med Pi i Python

Når du udfører beregninger med pi i Python, er det altid god praksis at bruge korrekte undtagelseshåndteringsteknikker. Du kan støde på nogle af de mere almindelige regnefejl:

• ZeroDivisionError

• Overløbsfejl

• Aritmetisk fejl

For at håndtere flere undtagelser kan du bruge sætningerne i Python:

try:
    # Perform calculation here
except (ZeroDivisionError, OverflowError, ArithmeticError):
    # Handle specific errors here
finally:
    # Code to be executed regardless of any exceptions

Her er et eksempel på håndteringsfejl ved beregning af arealet af en cirkel:

import math

def calculate_area(r):
    pi = math.pi
    try:
        area = pi * r**2
    except (TypeError, OverflowError, ValueError):
        area = None
        print("Error: Invalid input or calculation failure")
    finally:
        return area

radius = 5
circle_area = calculate_area(radius)
print(circle_area)

Afsluttende tanker

Du har lært, hvordan du får adgang til pi ved hjælp af fire forskellige Python-moduler. Afhængigt af dine krav skal du sørge for at vælge den, der giver den nøjagtighed, du har brug for.

De mange eksempler i denne artikel dækker de fleste af de scenarier, du vil møde i dine matematikberegninger. Hvis du har brug for mere hjælp, er vores og gode ressourcer.

God kodning!