F#表达式求导

简介: 用F#实现一个简单的表达式求导推理: diff(sin(x^3-x)) => cos(x^3-x) * (3*x^2-1)

     Matlab可以对数学公式进行求导操作,这里用F#实现一个简单的表达式求导推理。首先还是定义一个自定义的Expr数据类型:

typeExpr=|CstFoffloat|Varofstring|AddofExpr*Expr// +|SubofExpr*Expr// -|MulofExpr*Expr// *|DivofExpr*Expr// / |PowofExpr*Expr// ^ |SinofExpr|CosofExpr|NegofExpr

  定义一个递归的求导函数diff,由于求导的规则比较多,这里就简单的实现几个场景的求导公式:

letrecdiffe=matchewith|CstFf->CstF0.0|Varx->CstF1.0|Add(CstFa, Varx)   ->CstF1.0|Add(e1, e2)  ->Add(diffe1, diffe2)
|Sub(e1, e2)  ->Sub(diffe1, diffe2)
|Mul(CstFa, Varx) ->CstFa|Mul(e1, e2) ->Mul(diffe1, diffe2)
|Pow(Varx,CstFa) ->Mul(CstFa,Pow(Varx,CstF (a-1.)))
|Pow(e1,e2)  ->Mul(e2,Pow(e1, Sub(e2,CstF1.)))
|Sin(e1)  ->Mul(Cos(e1),diffe1)
|Cos(e1)  ->Mul(Neg(Sin(e1)),diffe1)
|Neg(e1)  ->Neg(diffe1)
|e->e ;;

  为了更到的输出DSL到控制台,定义一个打印表达式的函数:

letrecprintExpr2e=matchewith|CstFf->stringf|Varx->x|Add(e1 , e2) ->"("+ (printExpr2e1) +"+"+ (printExpr2e2) +")"|Sub(e1 , e2) ->"("+ (printExpr2e1) +"-"+ (printExpr2e2) +")"|Mul(e1 , e2) ->"("+ (printExpr2e1) +"*"+ (printExpr2e2) +")"|Div(e1 , e2) ->"("+ (printExpr2e1) +"/"+ (printExpr2e2) +")"|Pow(e1 , e2) ->"("+ (printExpr2e1) +"^"+ (printExpr2e2) +")"|Sin(e1) ->"sin("+ (printExpr2e1) +")"|Cos(e1) ->"cos("+ (printExpr2e1) +")"|Neg(e1) ->"-("+ (printExpr2e1) +")"|_->failwith"unknown operation";;

   严格来讲,每个操作的前后用()进行分组应该更加严谨,但是过多的()嵌套会让数学表达式不容易理解。但,关于括号的嵌套化简问题,还需要一定的工作才能工作,这里先不进行处理。下面定义一个求导示例:

lete1=Sin(Sub(Pow(Var"x", CstF3.0), Var"x")) ;; 
lete2=diffe1;;
printExpr2e2;;

 执行如上代码,则输出如下图所示:

1628574321590046518.jpg

这与网上的求导工具(https://zh.numberempire.com/derivativecalculator.php)求出的一致:

1628574321590046518.jpg

相关文章
|
6月前
|
测试技术
【动态规划】【字符串】【表达式】2019. 解出数学表达式的学生分数
【动态规划】【字符串】【表达式】2019. 解出数学表达式的学生分数
|
6月前
|
存储 Serverless C语言
『C/C++』Eg3:多项式求值
『C/C++』Eg3:多项式求值
|
5月前
|
机器学习/深度学习
函数求导
本文概述了高等数学中函数求导的基本规则,包括常数、幂函数、求和、乘积、商、复合函数、指数函数及三角函数的导数。这些规则是微积分的基础,用于求解各种函数的导数。例如,常数的导数是0,$(x^n)' = n \cdot x^{n-1}$,$(e^x)' = e^x$,$\frac{d}{dx}\sin(x) = \cos(x)$。更复杂的函数可能需要使用隐函数或参数方程求导等高级技术。
141 1
|
6月前
|
算法 iOS开发
MT3041 多项式变换求值
MT3041 多项式变换求值
|
6月前
|
算法 C++
C++一元谓词和二元谓词
C++一元谓词和二元谓词
|
6月前
|
算法
计算表达式【学习算法】
计算表达式【学习算法】
45 0
|
自然语言处理 索引
一种快速的复杂逻辑表达式求取方法
背景最简单的逻辑表达式求取方法是求取所有每个子表达式的值,然后再带入复杂逻辑表达式依次计算得到最终结果,时间复杂度较高。简单的“或运算”和“与运算”,以短路方式实现,不需要计算所有的子表达式的值,计算效率较高。但是,以“或运算”、“与运算”、“否运算”和“嵌套运算”等子表达式组成的复杂逻辑表达式,不能简单的套用短路运算。本专利,通过“构建逻辑表达式树”及“逐级向上触发树节点”的方式,实现了一种快速
一种快速的复杂逻辑表达式求取方法
|
存储 人工智能 Serverless
6-2 多项式求值 (15 分)
6-2 多项式求值 (15 分)
141 0