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CalculSymboliqu e

L2SF, parcour sinformatique&doublecurs usMI

BrunoMARTIN,

Universit´eNiceSophiaAntipolis

BrunoMARTIN,Univ ersit´eNiceSophiaA ntipolisCalculSymboli que 2/1

Section1

Organisation

BrunoMARTIN,Univ ersit´eNiceSophiaA ntipolisCalculSymboli que 3/1

Organisationducours

9s´ eances;cf.http://deptinfo.unice.fr/

bmartin/CS.html MCC: R´edactiondescorrig´esdesTP (1/3)par(10)grou pes

Partielle10/10(1/3)

Examenend´ecembre( 1/3)

Di↵´ere nt est h´em ati que s:

Graphisme

Ensemblesetchaˆı nesdeca ract`eres

Mesuredecomplexit ´e

Arithm´etiqueetcryptographie

Alg`ebreetcodescorrecteurs

CalculBool´een

R´ecursionetprogrammationdynam ique

Analyseetapplications

BrunoMARTIN,Uni versit´eNiceSophia AntipolisCalculSymboli que 4/1

Section2

G´en´eralit´es

BrunoMARTIN,Univ ersit´eNiceSophiaA ntipolisCalculSymboli que 5/1

Calculsymboliqu e(ouformel)

Al' intersectiondesmath´ematiquesetdel'info rmatique . Etudieetproposedesa lgorith mesquitravaill entdemani `ere symboliquesurdesexpressionsm ath´emati quesquion tune

CAS)enanglai s.

Di↵`ereducalcu lscien tifique(ounum´eriqu e)quitravaillesurdes nombresquiontunerep r´esentat ionnum ´eriqueap proch´ee(en virguleflottante).

Exemple(decalculsymbol ique)

calculerlad´eriv´ee,lap rimiti ved'unefonction,simplifierune expressionalg´ebrique,faire touslescalculsalg´ebriqueshabituels (matriciel,...) BrunoMARTIN,Univ ersit´eNiceSophiaA ntipolisCalculSymboli que 6/1

Brefhis torique

1950algorithmesdecalculded´eriv´ee d'unef onction

1970premierssyst`emesdecal culformel:Reduce,

Macsyma´ecritsenLI SP

1980syst`emesmodernes(avecGUI) :Maple,Mathematica

´ecritsenC

2000calculformeldansle libre:sage

(http://www.sagem ath.org)utilisePython(etdivers autreslangages)ouSymPyunmodule dePython BrunoMARTIN,Univ ersit´eNiceSophiaA ntipolisCalculSymboli que 7/1

Objetsdu calculfor mel

lesnombres lesentier s(enpr´ecisionarbitra ire) 100!
lesration nelsparuncouplep/qdedeuxent iers lesentiers modulop(un´e l´ementdel'ensemble{0,...,p1}) lespolynˆom es lesmatrice s etbien d'autresobje tsdebasemanipul´esparle salgorithmes BrunoMARTIN,Uni versit´eNiceSophia AntipolisCalculSymboli que 8/1

Quefaitun syst `emede calculformel

R´esolutiond'´equations,facto risation,simplificationd'expressions contenantdesvariables;le sr´e´ecri re. Calculsymboliquedan sdesstructuresalg´ebrique s(groupes, anneaux,corps,...). Plusg´en´er alement,travaillersurdesexpressiondefa¸con symbolique(plutˆotquenum´eri que). BrunoMARTIN,Uni versit´eNiceSophia AntipolisCalculSymboli que 9/1

SymPycommesyst`emede calculsymbolique

Deuxlogicielsl ibresr´ecentso↵rentlesfonct ionnalit´e sducalcul symbolique: SageMathrassembleuncertainnombredes yst`em esdecalcul symboliqueauseind'uneinterf acest andardis´eea vecungros noyau SymPyestunmo dul ePython.Son int´e rˆetestd'ˆetrel´egeret defonct ionnersurtoutsyst`emecapabl ed'ex´ecu terPython.Il utiliseNumPypourlecal culnum ´eriqueetMatplotlibpourle graphisme.Onprivil´egieral'u tilis ationdesfeuillesdecalcul fourniesparJupyter. BrunoMARTIN,Univ ersit´eNiceSophiaA ntipolisCalculSymboli que 10/1

Section3

Priseen main

BrunoMARTIN,Univ ersit´eNiceSophiaA ntipolisCalculSymboli que 11/1

StructuredeSymPy

Compos´ede:

interfacewebgraphique:inter agitavecl 'utilisateur;g`erele fichierdetravail(f euille decalculounotebookJupyt er), permetdesaisirles instru ctionsetacherl esr´esultats,y comprisl'achagedegraphi ques. noyau(kernel):i nterpr`etelesinstruction s´e critesenSymPyou enPython,e↵ectuelescalcul setretourn eler´esultat Pourlancer lasession(etunnavi gateur) ,saisirlacommande: jupyternotebook soitdansun terminal(sou slinux,*BSD,MacOS)soi tdansune dansuneinvit edecomman desousWindows. Oulanc eriPython:C:\ProgramData\Anaconda3\Scripts\ipython3 BrunoMARTIN,Univ ersit´eNiceSophiaA ntipolisCalculSymboli que 12/1

Structured'unnotebook

FichierSymPy

Ounoteb ook,d'extension.ipynbeststrucur´ eencellules(cel ls) d'uneouplusieur sli gnes. Chaquecellulepeut contenirdesinstruction s,desr´esult ats,du texteoudutextem ise nforme .

Unecelluleest ´evalu ´eepa rSHIFT+ENTREE

Listing1-Imp orter SymPy

1importsympya ssy

2sy.ini tprinting()#formattelasortieselon

l'interface

3x=sy.symbols('x')

4r=sqrt(x)

5r p x BrunoMARTIN,Uni versit´eNiceSophia AntipolisCalculSymboli que 13/1

Utiliserl'aide

Lemenu Helpproposede stutorielset del'aide.Ilper met d'acc´ederauxpageswebdesdi↵´ere nt smo dul es( NumPy,SciPy,

SymPy,...

Onpeut demanderdel 'aidesurunefonctionsp´eci fiquepa r ?factorial BrunoMARTIN,Uni versit´eNiceSophia AntipolisCalculSymboli que 14/1

Calculer

>>>1+1 2 Fairedescalcul ssimples, lespuissances,lesfra ctions,lemodulo: >>>2**10 1024
>>>sy.Rational(4,6) 2/3quotesdbs_dbs3.pdfusesText_6