如何使用Numpy Cos函数

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在本教程中,我将向你展示如何使用Numpy cos函数来计算Python中的三角余弦。

我将解释np.cos的语法,该函数如何工作,以及如何使用它。

如果你需要具体的东西,只需点击以下任何一个链接。

目录:

但是如果你从头到尾阅读整个教程,一切可能会更有意义。 让我们从余弦函数的快速概述开始。

Numpy Cos的快速介绍

Numpy的cos函数非常简单。 它在Python中使用Numpy包计算三角余弦。

A simple example showing a plot of values computed with Numpy cos.

你可以使用 Numpy cos 函数来计算单个数字的三角余弦,但你也可以用它来计算数字数组的余弦。

我将告诉你如何做到这两点,但首先,我们要看一下语法。

np.cos的语法

Numpy余弦函数的语法很简单。

An image that explains the syntax for the Numpy cosine function.

请记住,这个语法假设你已经用别名np (这是常见的惯例)导入Numpy。

可接受的输入格式

让我们看看np.cos函数的可接受的输入类型。

在上面看到的语法解释中,我已经将输入值标记为"input"。

重要的是,这个输入值可以有几种可能的形式。

  • 一个数字(整数或浮点数)
  • 一个 Numpy 数组 (充满了数字)
  • 一个Python的数字列表,或者类似列表的对象

所以 np.cos 函数将对几种不同类型的输入进行操作。

np.cos的输出

很明显,Numpy cos函数计算的是输入的余弦

虽然如此,输出的确切结构取决于输入的结构。

  • 如果输入是一个单一的数字,输出将是一个单一的数字(输入的余弦)
  • 如果输入是一个Numpy数组,输出将是一个余弦的Numpy数组
  • 如果输入的是一个Python的数字列表或类似列表的对象,输出将是一个余弦的Numpy数组。

附加参数

除了输入参数外,np.cos还有一些可选参数。

  • out
  • 其中

这些参数有点少用,但因此我不会在这里解释它们。

如何使用Numpy cos函数的例子

现在我们已经看了np.cos的语法,让我们看看在Python中使用Numpy计算余弦的一些例子。

例子

初步代码:导入Numpy并设置Plotly

在你运行这些例子之前,你需要运行一些设置代码。

具体来说,你需要导入Numpy,以便你能运行np.cos函数。

你还需要导入Plotly(因为我们要绘制余弦函数)。

你可能还需要对你的IDE进行设置,以便从Plotly中绘制可视化图。

导入软件包

首先,我们要导入Numpy和Plotly。

你可以用下面的代码来做。

import numpy as np
import plotly.express as px

设置图像渲染

接下来,你可能需要设置你的IDE来显示Plotly的可视化效果(我们将在例子4中使用Plotly)。

你可能需要这样做的原因是,在默认情况下,Plotly试图在浏览器窗口中显示其数据可视化输出。

如果你使用的是集成开发环境(如Spyder、PyCharm等),这可能是一个问题。 如果你使用的是集成开发环境,你可能需要对它进行设置,使Plotly的可视化数据在集成开发环境中显示。

注意:如果你使用的是Jupyter,你可以跳过这段代码!

要设置Plotly在你的IDE中以svg图片的形式直接呈现绘图,请运行以下代码。

import plotly.io as pio
pio.renderers.default = 'svg'

完成这些后,你就可以开始工作了。

例子1:计算0的余弦

让我们从一个简单的例子开始。

这里,我们将计算0的余弦。

np.cos(0)

输出

1.0

解释

这是非常简单的。

在这个例子中,我们使用 np.cos 来计算 0 的余弦,也就是 1。

(注意,输出是一个浮点数,所以从技术上讲,输出是1.0)

实例2:计算π/2的余弦

现在,我们将计算π/2的余弦。

np.cos(np.pi/2)

输出

6.123233995736766e-17

解释

好的。 这个输出看起来很奇怪。

但如果你仔细观察,你会发现这个数字是用科学符号表示的,指数为10^{-17}

这是一个极小的数字。 实际上,是零。 这很合理,因为π/2的余弦是0。

实例3:在Numpy数组中使用Numpy余弦函数

接下来,我们将计算一个数值数组的余弦。

记住我在语法部分提到的内容。Numpy余弦可以对单个数值进行操作,但它也可以对列表、列表类对象和Numpy数组进行操作。

创建Numpy数组

在这里,我们将使用Numpy linspace来创建一个由300个均匀的数字组成的数组

x_values = np.linspace(start = -np.pi*(3/2), stop = np.pi*(3/2), num = 300)

在你运行代码后,x_values 将包含300个均匀间隔的数字,从-\frac{3\pi}{2}\frac{3\pi}{2}

使用Numpy计算余弦

接下来,我们将使用这个x值数组作为Numpy余弦的输入;我们将使用np.cos来计算输入的余弦。

cosine_values = np.cos(x_values)

而我们可以看一下前10个值。

cosine_values[1:10]

输出

array([-0.99977921, -0.99911695, -0.99801351, -0.99646937, -0.99448523,
       -0.99206194, -0.98920059, -0.98590243, -0.98216893])

解释

这是很简单的。

这里,np.cos 的输入是一个数字数组。

输出是该输入数组中每个值的元素明智的余弦。

实例 4:使用Plotly绘制余弦值图

最后,让我们来绘制我们刚刚在例子3中计算的余弦值。

在这里,我们将使用Plotly的直线函数px.line来创建一个余弦值的线形图。

px.line(x = x_values, y = cosine_values)

输出

An image of the cosine function, where the data was created with np.cos and visualized with Plotly.

解释

这里,我们绘制了例3中用np.cos计算的余弦值。

我们用x_values 中的数值作为px.line的x轴输入。

在Y轴上,我们绘制了名为 cosine_values 的数组中的余弦值,这些余弦值是我们用np.cos计算的。

在本教程中,我已经解释了如何在Python中使用Numpy cos计算三角余弦。