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python math数学运算模块

news 2025/8/16 10:55:30

十分想念顺店杂可。。。

Python 的math模块是标准库中用于数学运算的核心模块，提供了大量基础和高级数学函数，适用于科学计算、工程应用等场景。使用前需先导入：import math。

一、常用常数

math模块定义了几个常用数学常数：

math.pi：圆周率 π（约 3.1415926535...）
math.e：自然常数 e（约 2.7182818284...）
math.tau：圆周率的 2 倍（2π，约 6.283185307...）
math.inf：正无穷大（负无穷大为-math.inf）
math.nan：非数字（Not a Number，用于表示无效数值）

二、基本数学运算

1. 幂与开方

math.pow(x, y)：计算 x 的 y 次幂（返回浮点数，与**运算符类似但更严格，不支持整数幂优化）
math.sqrt(x)：计算 x 的平方根（x 必须≥0）
math.exp(x)：计算 e 的 x 次幂（eˣ）

示例：

import mathprint(math.pow(2, 3))   # 8.0（2的3次方）
print(math.sqrt(25))    # 5.0（25的平方根）
print(math.exp(1))      # 2.718281828459045（e的1次方）

2. 绝对值与符号

math.fabs(x)：返回 x 的绝对值（始终为浮点数，与内置abs()不同，abs()可返回整数）
math.copysign(x, y)：返回 x 的绝对值，但符号与 y 一致

示例：

print(math.fabs(-3.5))   # 3.5
print(math.copysign(5, -2))  # -5.0（值为5，符号与-2一致）

三、三角函数（参数为弧度）

math模块的三角函数参数均为弧度，若需使用角度，需先用math.radians(angle)转换。

基础三角函数：math.sin(x)、math.cos(x)、math.tan(x)
反三角函数：math.asin(x)、math.acos(x)、math.atan(x)
角度 / 弧度转换：math.radians(deg)（角度转弧度）、math.degrees(rad)（弧度转角度）

示例：

# 计算30度的正弦值（先转弧度）
deg = 30
rad = math.radians(deg)
print(math.sin(rad))  # 0.49999999999999994（约等于0.5）# 计算π/4弧度的正切值（45度）
print(math.tan(math.pi / 4))  # 0.9999999999999999（约等于1）

四、对数与指数

math.log(x[, base])：计算以 base 为底 x 的对数（默认 base=e，即自然对数）
math.log10(x)：计算以 10 为底 x 的对数（常用对数）
math.log2(x)：计算以 2 为底 x 的对数（Python 3.3+）

示例：

print(math.log(math.e))    # 1.0（自然对数，ln(e)=1）
print(math.log10(100))     # 2.0（lg(100)=2）
print(math.log2(8))        # 3.0（log₂(8)=3）

五、取整与截断

math.ceil(x)：向上取整（返回大于等于 x 的最小整数）
math.floor(x)：向下取整（返回小于等于 x 的最大整数）
math.trunc(x)：截断小数部分（仅保留整数部分，与int(x)类似但返回浮点数）

示例：

print(math.ceil(2.3))   # 3
print(math.floor(2.7))  # 2
print(math.trunc(-3.9)) # -3.0

六、其他常用函数

math.factorial(x)：计算 x 的阶乘（x 必须为非负整数）
math.gcd(a, b)：计算 a 和 b 的最大公约数（Python 3.5+，a、b 为非负整数）
math.lcm(a, b)：计算 a 和 b 的最小公倍数（Python 3.9+，a、b 为正整数）
math.hypot(x, y)：计算直角三角形的斜边长度（√(x²+y²)）

示例：

print(math.factorial(5))   # 120（5! = 5×4×3×2×1）
print(math.gcd(12, 18))    # 6（12和18的最大公约数）
print(math.lcm(4, 6))      # 12（4和6的最小公倍数）
print(math.hypot(3, 4))    # 5.0（3-4-5直角三角形的斜边）