โมดูลคณิตศาสตร์ (Math Module) ในภาษา Python

โมดูลคณิตศาสตร์ (Math Module) เป็นหนึ่งในโมดูลของภาษา Python ที่มีฟังก์ชั่นทางคณิตศาสตร์ต่างๆ เช่น ค่าคงที่ pi, e รวมถึงฟังก์ชั่นทางคณิตศาสตร์เช่น ค่า sin, cos, tan, log และฟังก์ชั่นอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับการคำนวณทางคณิตศาสตร์

โมดูลคณิตศาสตร์เป็นส่วนหนึ่งของ Python Standard Library ซึ่งจะมีอยู่แต่ตั้งแต่เวอร์ชั่น Python 2.x และ 3.x แล้ว ไม่จำเป็นต้องติดตั้งแยกเพิ่มเติม

การ import math module ใช้คำสั่งดังนี้

import math

โมดูลคณิตศาสตร์ (Math Module) เมื่อเราได้ทำการ import math module เรียบร้อยแล้ว เราสามารถเรียกใช้ฟังก์ชั่นใน math module ได้เลย โดยการใช้ syntax math.function_name()

ตัวอย่าง การใช้ฟังก์ชั่นของ math module ในการคำนวณพื้นที่วงกลม

import math

r = 5  # กำหนดค่ารัศมีวงกลม
area = math.pi * r ** 2  # คำนวณพื้นที่วงกลม
print(area)  # แสดงผลลัพธ์

ผลลัพธ์ที่ได้ คือ

78.53981633974483

โดยค่า pi อยู่ใน math module ทำให้เราไม่จำเป็นต้องป้อนค่า pi ด้วยตัวเอง และเราสามารถใช้ตัวดำเนินการกำลังสอง (**) ในการยกกำลังในการคำนวณพื้นที่วงกลม

โมดูลคณิตศาสตร์ (Math Module) มีฟังก์ชั่นทางคณิตศาสตร์ต่างๆ ที่นิยมใช้กันเพราะง่ายในการคำนวณ เช่น

1. math.ceil(x) – ใช้สำหรับปัดเศษขึ้นเป็นจำนวนเต็ม
2. math.floor(x) – ใช้สำหรับปัดเศษลงเป็นจำนวนเต็ม
3. math.fabs(x) – ใช้สำหรับหาค่าสัมบูรณ์ของจำนวนทศนิยม x
4. math.exp(x) – ใช้สำหรับหาค่า e^x
5. math.log(x) – ใช้สำหรับหาค่า ln(x)
6. math.log10(x) – ใช้สำหรับหาค่า log10(x)
7. math.pow(x, y) – ใช้สำหรับยกกำลัง x ด้วย y
8. math.sqrt(x) – ใช้สำหรับหาค่ารากที่สองของ x
9. math.sin(x), math.cos(x), math.tan(x) – ใช้สำหรับหาค่า sine, cosine และ tangent ของมุม x (หน่วยเป็น radian)
10. math.degrees(x), math.radians(x) – ใช้สำหรับแปลงจาก radian เป็น degree และจาก degree เป็น radian

ฟังก์ชั่นของโมดูล math นั้นเป็นฟังก์ชั่นที่มีความแม่นยำสูง และสามารถนำไปใช้ในการคำนวณต่างๆ เช่น การคำนวณเงินต้นเบี้ยแบบคอมปาวด์, คำนวณค่า BMI หรือค่าอื่นๆ ที่มีความซับซ้อนในการคำนวณ

ตัวอย่าง การใช้งานโมดูล math ในภาษา Python:

import math

# หาค่า pi
print(math.pi)

# หาค่ารากที่สองของ 4
print(math.sqrt(4))

# หาค่า Sin ของ 0.5 แปลงเป็น radian
print(math.sin(0.5))

# หาค่า Cos ของ 0.5 แปลงเป็น radian
print(math.cos(0.5))

# หาค่า Tan ของ 0.5 แปลงเป็น radian
print(math.tan(0.5))

ผลลัพธ์ที่ได้ คือ

3.141592653589793
2.0
0.479425538604203
0.8775825618903728
0.5463024898437905

ตัวอย่าง ฟังก์ชั่น scipy.integrate.quad ซึ่งใช้ในการคำนวณพื้นที่ใต้เส้นกราฟฟังก์ชั่น ดังนั้นเราจะมาดูตัวอย่างการใช้งาน scipy.integrate.quad ในการคำนวณพื้นที่ใต้เส้นกราฟฟังก์ชั่นดังนี้

from scipy.integrate import quad
import math

def integrand(x):
    return math.sin(x)

result, error = quad(integrand, 0, math.pi/2)

print(result)

จากตัวอย่างนี้ เราจะใช้ scipy.integrate.quad เพื่อคำนวณพื้นที่ใต้เส้นกราฟของฟังก์ชัน sin(x) ระหว่าง 0 ถึง pi/2 โดยผลลัพธ์ที่ได้จะถูกเก็บไว้ในตัวแปร result ซึ่งจะถูกแสดงผลบนหน้าจอด้วยคำสั่ง print(result) โดยในการใช้ scipy.integrate.quad เราจะต้องระบุฟังก์ชันที่เราต้องการคำนวณ (integrand) และช่วงของค่า x ที่เราต้องการคำนวณ (0 ถึง math.pi/2)

ผลลัพธ์ที่ได้ คือ

1.0000000000000002

การใช้โมดูล scipy.integrate เพื่อคำนวณการอินทิกรัลของฟังก์ชัน sin(x) จาก 0 ถึง pi/2 โดยใช้ฟังก์ชัน quad() ซึ่งคืนค่าผลลัพธ์ของการคำนวณและค่าความคลาดเคลื่อน ในที่นี้เราเก็บผลลัพธ์ในตัวแปร result และไม่สนใจค่าความคลาดเคลื่อน ผลลัพธ์ที่ได้คือ 1.0000000000000002 ซึ่งเป็นค่าประมาณของการอินทิกรัลนี้ [ปริพันธ์ หรือ อินทิกรัล หรือ integral คือ ผลลัพธ์ของการคำนวณแบบอินทิเกรต (Integration) คือการคำนวณฟังก์ชันโดยทั่วๆไป เช่น การคำนวณหาพื้นที่ใต้กราฟ หรือหาแรงกระทำต่อวัตถุ เป็นต้น]