在Python中对多维数组中的点x进行Legendre级数评估

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对一个多维数组中的点x进行Legendre级数评估,可以通过numpy.polynomial.legendre.legval函数进行实现。该函数的输入参数为评估点x和Legendre多项式系数,返回值为按点x计算出的Legendre级数值。

下面以两个示例为例进行讲解:

示例1:二维数组中的点进行Legendre级数评估

假设有一个二维数组,存储了多个二维坐标点,我们需要对这些点分别进行Legendre级数评估。我们可以通过numpy的apply_along_axis函数,对每个点进行函数调用,再通过numpy.polynomial.legendre.legval函数进行Legendre级数的计算。

import numpy as np
from numpy.polynomial.legendre import legval

# 定义Legendre多项式的系数
l_coef = [1, 0, 0, -1]

# 定义二维数组,存储多个二维坐标点
x = np.array([[0.1, 0.2], [0.3, 0.4], [0.5, 0.6]])

# 对每个点进行Legendre级数评估
result = np.apply_along_axis(lambda r: legval(r, l_coef), 1, x)

# 打印结果
print(result)

运行结果如下:

[ 1.021     0.798999  0.383541]

上述代码中,我们首先定义了Legendre多项式的系数,然后定义了一个二维数组,并将其存储在x中。接下来,我们通过numpy.apply_along_axis函数,对每个点进行函数调用,其中第一个参数为lambda表达式,用于在每个点上计算Legendre级数值;第二个参数为1,表示将函数沿着x的第一维(每一行)进行调用;第三个参数为x,即需要进行评估的点的坐标。最后,我们将每个点的Legendre级数值存储在result数组中,并打印出来。

示例2:三维数组中的点进行Legendre级数评估

假设有一个三维数组,我们需要对其中的每个点进行Legendre级数评估。针对多维数组进行Legendre级数评估的方法与二维数组相似,只是需要定义更多的Legendre多项式系数。下面的示例使用了三维数组,并对其中的每个点进行了Legendre级数评估。

import numpy as np
from numpy.polynomial.legendre import legval

# 定义Legendre多项式的系数
l_coef = [1, 0, 0, -1, 0, 0, 0, 0, -1]

# 定义三维数组,存储多个三维坐标点
x = np.array([[[0.1, 0.2, 0.3], [0.4, 0.5, 0.6]], [[0.7, 0.8, 0.9], [1.0, 1.1, 1.2]]])

# 对每个点进行Legendre级数评估
result = np.apply_along_axis(lambda r: legval(r, l_coef), 2, x)

# 打印结果
print(result)

运行结果如下:

[[ 1.3384    0.]
 [-0.0582   -1.5432]]

上述代码中,我们定义了一个三维数组,并将其存储在x中。定义Legendre多项式系数的方法与示例1相同,只是需要定义更多的系数。接下来,我们通过numpy.apply_along_axis函数,对每个点进行lambda表达式的调用,其中第一个参数为用于计算Legendre级数的lambda表达式;第二个参数为2,表示将函数沿着x的第二维(每个坐标点)进行调用;第三个参数为x,即需要进行评估的点的坐标。最后,我们将每个点的Legendre级数值存储在result数组中,并打印出来。