Operazioni numeriche in Python

Questo articolo spiega le operazioni numeriche in Python.

Puoi apprendere i tipi numerici, una panoramica delle funzioni integrate e dei moduli, e una panoramica delle funzioni matematiche nel modulo math.

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Operazioni numeriche in Python

Python è dotato di funzionalità molto potenti per le operazioni numeriche. Di seguito una spiegazione delle operazioni numeriche di base in Python.

Tipi numerici

Python ha principalmente i seguenti tipi numerici.

 1# Integer (int)
 2x = 10
 3y = -5
 4print("x =", x, "type:", type(x))  # <class 'int'>
 5print("y =", y, "type:", type(y))  # <class 'int'>
 6print("x + y =", x + y)            # 5
 7
 8# Float
 9a = 3.14
10b = -0.001
11print("\na =", a, "type:", type(a))  # <class 'float'>
12print("b =", b, "type:", type(b))    # <class 'float'>
13print("a * 2 =", a * 2)              # 6.28
14
15# Complex
16c = 2 + 3j
17d = 1 - 1j
18print("\nc =", c, "type:", type(c))   # <class 'complex'>
19print("d =", d, "type:", type(d))     # <class 'complex'>
20print("c + d =", c + d)               # (3+2j)
21print("c * d =", c * d)               # (5+1j)

• int (tipo intero) rappresenta numeri interi come 10 o -5.
• float (tipo a virgola mobile) rappresenta numeri con decimali, come 3.14 o -0.001.
• complex (numero complesso) rappresenta numeri complessi, come 2 + 3j. Qui, j è l'unità immaginaria.

Funzioni e moduli integrati

Python offre anche molte funzioni e moduli integrati utili per le operazioni numeriche.

• La funzione abs(x) restituisce il valore assoluto.

1result = abs(-10)  # result is 10
2print(result)

Questo codice è un esempio di utilizzo della funzione abs() per ottenere il valore assoluto di un numero.

• La funzione round(x, n) arrotonda il valore a n decimali.

1result = round(3.14159, 2)  # result is 3.14
2print(result)

Questo codice è un esempio di utilizzo della funzione round() per arrotondare un numero a un determinato numero di cifre decimali.

• Il modulo math fornisce funzioni matematiche più avanzate.

1import math
2
3# result is 4.0 (square root)
4result = math.sqrt(16)
5print(result)
6
7# result is 1.0 (sine function)
8result = math.sin(math.pi / 2)
9print(result)

Questo codice è un esempio di utilizzo del modulo math per eseguire calcoli matematici avanzati come radici quadrate e funzioni trigonometriche.

• Il modulo decimal supporta calcoli decimali ad alta precisione.

1from decimal import Decimal
2
3# result is Decimal('0.3')
4result = Decimal('0.1') + Decimal('0.2')
5print(result)
6
7# The result is 0.30000000000000004 due to floating-point inaccuracies
8print(0.1 + 0.2)

Questo codice è un esempio di come evitare errori di virgola mobile ed eseguire calcoli decimali ad alta precisione utilizzando il modulo decimal.

• Il modulo fractions gestisce numeri razionali (frazioni).

1from fractions import Fraction
2result = Fraction(1, 3) + Fraction(1, 6)  # result is Fraction(1, 2)
3print(result)

Con queste funzionalità, Python semplifica l'esecuzione di vari calcoli numerici. A causa delle limitazioni di precisione dei calcoli in virgola mobile, si consiglia l'uso del modulo decimal per calcoli che richiedono una maggiore precisione.

Funzioni matematiche in Python

In Python, esiste un modulo utile chiamato math per utilizzare funzioni matematiche. Questo modulo fornisce molte funzioni necessarie per eseguire calcoli matematici. Diamo un'occhiata ad alcune funzioni rappresentative del modulo math.

Funzioni Matematiche di Base

• math.sqrt(x): Restituisce la radice quadrata di x. x deve essere un numero non negativo.
• math.pow(x, y): Restituisce x elevato alla potenza y.
• math.exp(x): Restituisce l'esponenziale di x ((e^x)).
• math.log(x[, base]): Calcola il logaritmo naturale o il logaritmo nella base specificata. Se la base non è specificata, viene calcolato il logaritmo naturale.

Funzioni Trigonometriche

• math.sin(x): Restituisce il seno di x (in radianti).
• math.cos(x): Restituisce il coseno di x (in radianti).
• math.tan(x): Restituisce la tangente di x (in radianti).

Funzioni trigonometriche inverse

• math.asin(x): Restituisce l'arcoseno (seno inverso) di x.
• math.acos(x): Restituisce l'arcocoseno (coseno inverso) di x.
• math.atan(x): Restituisce l'arcotangente (tangente inversa) di x.

Funzioni Iperboliche

• math.sinh(x): Restituisce il seno iperbolico di x.
• math.cosh(x): Restituisce il coseno iperbolico di x.
• math.tanh(x): Restituisce la tangente iperbolica di x.

Costanti

• math.pi: Una costante che rappresenta il rapporto tra la circonferenza di un cerchio e il suo diametro ((\pi)).
• math.e: Una costante che rappresenta la base del logaritmo naturale ((e)).

Esempi di Calcolo

Ecco alcuni esempi.

 1import math
 2
 3# Square root calculation
 4print(math.sqrt(16))  # Output: 4.0
 5
 6# Power calculation
 7print(math.pow(2, 3))  # Output: 8.0
 8
 9# Natural logarithm calculation
10print(math.log(math.e))  # Output: 1.0
11
12# Trigonometric functions
13degree = 45
14radian = math.radians(degree)  # Convert to radians
15print(math.sin(radian))  # Output: 0.7071067811865475 (approximately 1/√2)
16
17# Constants
18print(math.pi)  # Output: 3.141592653589793
19print(math.e)   # Output: 2.718281828459045

• Questo codice utilizza il modulo math per eseguire calcoli come radici quadrate, esponenziali, logaritmi naturali e funzioni trigonometriche, e visualizza anche costanti come pi e il numero di Eulero.

Riepilogo

In questo esempio, abbiamo utilizzato il modulo math, ma Python offre anche un ampio supporto per calcoli matematici avanzati e generazione di numeri casuali. Utilizzando librerie come NumPy o SciPy, puoi sfruttare funzionalità matematiche più potenti e diversificate.

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