¿Cómo calcular la derivada usando Numpy?

En este artículo, aprenderemos cómo calcular derivadas usando NumPy . Generalmente, NumPy no proporciona ninguna función robusta para calcular las derivadas de diferentes polinomios. Sin embargo, NumPy puede calcular los casos especiales de polinomios unidimensionales usando las funciones numpy.poly1d() y deriv().

Funciones utilizadas:

• poly1d(): Ayuda a definir una expresión polinomial o una función.
• deriv(): Calcula y nos da la expresión derivada

Acercarse:

• Primero, necesitamos definir una función polinomial usando la función numpy.poly1d() .
• Luego necesitamos derivar la expresión derivada usando la función deriva() .
• Por fin, podemos dar el valor requerido a x para calcular la derivada numéricamente.

A continuación se muestran algunos ejemplos en los que calculamos la derivada de algunas expresiones usando NumPy. Aquí estamos tomando la expresión en la variable ‘var’ y diferenciándola con respecto a ‘x’.

Ejemplo 1:

import numpy as np
  
# defining polynomial function
var = np.poly1d([1, 0, 1])
print("Polynomial function, f(x):\n", var)
  
# calculating the derivative
derivative = var.deriv()
print("Derivative, f(x)'=", derivative)
  
# calculates the derivative of after 
# given value of x
print("When x=5  f(x)'=", derivative(5))

Producción:

Ejemplo 2:

import numpy as np
  
# defining polynomial function
var = np.poly1d([4, 9, 5, 1, 6])
print("Polynomial function, f(x):\n", var)
  
# calculating the derivative
derivative = var.deriv()
print("Derivative, f(x)'=\n", derivative)
  
# calculates the derivative of after 
# given value of x
print("When x=3  f(x)'=", derivative(3))

Producción:

Ejemplo 3:

import numpy as np
  
# defining polynomial function
var = np.poly1d([5, 4, 9, 5, 1, 6])
print("Polynomial function:\n", var)
  
# calculating the derivative
derivative = var.deriv()
print("Derivative, f(x)'=\n", derivative)
  
# calculates the derivative of after 
# given value of x
print("When x=2  f(x)'=", derivative(0.2))

Producción:

Para calcular la doble derivada podemos simplemente usar la función deriv() dos veces.

Ejemplo 4:

import numpy as np
  
# defining polynomial function
var = np.poly1d([3, 5, 4, 9, 5, 1, 6])
print("Polynomial function:\n", var)
  
# calculating the derivative
derivative = var.deriv()
print("Derivative, f(x)'=\n", derivative)
  
# calculates the derivative of after 
# given value of x
print("When x=1  f(x)'=", derivative(1))
derivative1 = derivative.deriv()
  
print("\n\nDerivative, f(x)''=\n", derivative1)
print("When x=1  f(x)'=", derivative1(1))

Producción: