4 måter å bruke Pi i Python med eksempler

Pi er en grunnleggende matematisk konstant som representerer forholdet mellom en sirkels omkrets og diameteren. Å utnytte Pi i Python er viktig når du arbeider med geometriske beregninger, trigonometri og forskjellige andre matematiske operasjoner.

Python tilbyr flere måter å få tilgang til og bruke Pi i beregninger. Math- og NumPy-bibliotekene er to ofte brukte moduler som gir Pi som en konstant.

Det er flere andre moduler som gir konstanten. Valget ditt avhenger av hvor mye matematisk presisjon du trenger og hvilke andre beregninger søknaden din krever.

Denne artikkelen viser deg hvordan du får tilgang til Pi med fire metoder, og forklarer hvilke som passer best til dine behov.

La oss dykke ned i det.

Innholdsfortegnelse

• Forstå Pi i Python
• 4 vanlige måter å få tilgang til Pi i Python
• Hvordan få tilgang til Pi med matematikkbiblioteket
• 3 måter å bruke Pi-konstanten med andre matematiske funksjoner
  • 1. Omkrets av en sirkel
  • 2. Arealet av en sirkel
  • 3. Radianer og grader
• Slik bruker du Pi med NumPy-modulen
• Slik bruker du Pi med SciPy-modulen
• Hvordan bruke komplekse tall med cmath-modulen
• Feil og unntakshåndtering med Pi i Python
• Siste tanker

Forstå Pi i Python

Pi (?) representerer forholdet mellom en sirkels omkrets (c) og diameteren (d). I enklere termer, ? = c/d.

Verdien av pi er omtrent 3,14159.

Pi er et irrasjonelt tall, som betyr at det fortsetter i det uendelige uten å gjenta seg selv. Den kan ikke uttrykkes som en enkel brøk og den har ikke en eksakt desimalrepresentasjon.

Her er de første par sifrene i pi for å gi deg en ide om dens natur:

3.14159265358979323846...

Verdien av pi blir ofte forkortet til bare noen få desimaler i beregninger for praktiske formål, for eksempel 3,14 eller 22/7.

Imidlertid kan denne avkortede representasjonen ikke være nøyaktig nok for enkelte applikasjoner, for eksempel numeriske simuleringer med høy presisjon eller spesifikke matematiske bevis.

4 vanlige måter å få tilgang til Pi i Python

De fire vanligste måtene å få tilgang til en pi i Python er å bruke:

• Matematisk modul

• NumPy-modul

• SciPy-modul

• cmath-modul

Husk at selv om Pythons math.pi- konstant er nøyaktig nok til de fleste formål, er det enda mer nøyaktige tilnærminger tilgjengelig gjennom andre biblioteker. For eksempel gir NumPy en høyere grad av presisjon.

Valget av hvilket bibliotek som skal brukes avhenger av dine spesifikke behov og andre funksjoner du måtte trenge fra biblioteket. Hvis du allerede bruker NumPy eller SciPy i prosjektet ditt, vil det være hensiktsmessig å bruke deres respektive pi-konstanter.

Hvis du trenger å jobbe med komplekse tall, er cmath -modulen det beste valget.

Hvis du ikke trenger noen ekstra funksjonalitet fra disse bibliotekene og bare krever en omtrentlig verdi på pi, er det sannsynligvis det beste alternativet å bruke Pythons innebygde matematikkbibliotek.

Hvordan få tilgang til Pi med matematikkbiblioteket

Matematikkmodulen i Python lar deg jobbe med tallet pi og gir en nøyaktig tilnærming på opptil 15 desimaler.

Dette er en av Pythons innebygde moduler, noe som betyr at du ikke trenger å laste ned og installere den separat.

Du har to alternativer for å importere pi for bruk i koden din:

1. importere matematikkbibliotek

2. importer bare pi-konstanten

Denne koden importerer hele biblioteket:

import math
pi_value = math.pi

Denne koden importerer bare pi-konstanten:

from math import pi
pi_value = pi

3 måter å bruke Pi-konstanten med andre matematiske funksjoner

Bortsett fra pi-konstanten, tilbyr matematikkmodulen mange andre matematiske funksjoner. Disse funksjonene kan kombineres med math.pi for å:

1. beregne omkretsen til en sirkel

2. beregne arealet av en sirkel

3. beregne radianer og grader

La oss se på hver etter tur.

1. Omkrets av en sirkel

Omkretsen til en sirkel kan beregnes ved hjelp av følgende formel:

C = 2 ? r

• C er omkretsen

• ? er konstanten Pi

• r er radiusen til sirkelen.

I Python kan du beregne omkretsen til en sirkel ved å importere matematikkmodulen og bruke mattekonstanten for pi slik:

import math

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

Du vil kanskje også ha den euklidiske avstanden for to punkter på omkretsen. Denne videoen viser beregningene:

2. Arealet av en sirkel

Arealet av en sirkel kan beregnes ved hjelp av følgende formel:

A = ? *r^2

• A er området

• ? er konstanten Pi

• r er radiusen til sirkelen.

I Python kan du beregne arealet av en sirkel slik:

import math

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

3. Radianer og grader

Vinkler kan måles i to vanlige enheter: grader og radianer . En hel sirkel omfatter 360 grader eller 2? radianer. For å konvertere grader til radianer kan du bruke pi i en enkel formel:

Radianer = grader * (? / 180)

Matemodulen tilbyr imidlertid også en praktisk funksjon for å konvertere grader til radianer: math.radians () . Dette forenkler beregningene dine.

Her er et grunnleggende eksempel på hvordan du bruker funksjonen radians() :

import math

angle_degrees = 45
angle_radians = math.radians(angle_degrees)

print(angle_radians)

Funksjonen returnerer beregningen basert på den innebygde matematiske Pi-konstanten.

Slik bruker du Pi med NumPy-modulen

NumPy er et populært Python-bibliotek for arbeid med numeriske data. Den gir en konstant for den matematiske konstanten pi (omtrent 3,14159).

I motsetning til matematikkbiblioteket, er ikke NumPy en innebygd Python-modul. Du kan installere det ved å bruke pip, Pythons pakkebehandling. Kommandoen for å installere Python NumPy vil vanligvis være:

pip install numpy

Her er et eksempel på import av modulen og tilgang til pi NumPy-konstanten:

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

Denne koden vil gi ut verdien til pi-variabelen (3.141592653589793) fra NumPy-biblioteket.

Slik bruker du Pi med SciPy-modulen

SciPy er et annet mye brukt Python-bibliotek for vitenskapelig og teknisk databehandling. Den bygger på toppen av NumPy-biblioteket og inkluderer flere tilleggsfunksjoner.

Du kan installere det ved å bruke pip, Pythons pakkebehandling. Kommandoen for å installere SciPy vil vanligvis være:

pip install scipy

Her er et eksempel på import av SciPy og tilgang til pi-konstanten:

import scipy
pi_value = scipy.pi
print(pi_value)

Denne koden vil returnere verdien av pi (3.141592653589793) levert av SciPy-biblioteket.

Hvordan bruke komplekse tall med cmath-modulen

Python gir støtte for komplekse tall gjennom den innebygde cmath- modulen.

Her er et eksempel på bruk av pi-konstanten i cmath -modulen for beregninger med komplekse tall:

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)

Feil og unntakshåndtering med Pi i Python

Når du utfører beregninger med pi i Python, er det alltid god praksis å bruke riktige unntakshåndteringsteknikker. Du kan støte på noen av de mer vanlige beregningsfeilene:

• ZeroDivisionError

• OverflowError

• Aritmetisk feil

For å håndtere flere unntak kan du bruke setningene 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 håndteringsfeil ved beregning av arealet av en sirkel:

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)

Siste tanker

Du har lært hvordan du får tilgang til pi ved å bruke fire forskjellige Python-moduler. Avhengig av dine krav, sørg for å velge den som gir nøyaktigheten du trenger.

De mange eksemplene i denne artikkelen dekker de fleste scenariene du vil møte i matematikkberegningene dine. Hvis du trenger mer hjelp, er våre og store ressurser.

Lykke til med koding!