Условие:
Пусть на плоскости 𝑥, 𝑦 задана область 𝐷. Требуется написать
программу, определяющую попадает ли точка 𝐴(𝑥𝐴; 𝑦𝐴) в область 𝐷. Если
попадает, то необходимо вычислить значение функции 𝑧 = 𝑓1(𝑥, 𝑦) в точке 𝐴,
в противном случае вычислить значение функции 𝑧 = 𝑓2(𝑥, 𝑦) в точке 𝐴.
Предварительно подготовьте 5 тестовых примеров при помощи программы
MathCad, сравните полученные при помощи MathCad и вашей программы
результаты (они должны совпадать).
Входные данные: пользователь с клавиатуры вводит координаты точки
𝑥𝐴, 𝑦𝐴.
Выходные данные: сообщение о попадании или не попадании точки в
область и значение функции в точке А.
𝑓1(𝑥, 𝑦)=𝑥 + 𝑡𝑔(𝑦)
𝑓2(𝑥, 𝑦)=𝑙𝑛 |𝑥3 + 3x𝑦|
Решение:
Ниже приведём подробное решение задачи с пошаговым объяснением на русском языке. Заметим, что в условии область D задана неоднозначно («заданная область D»), поэтому для конкретики мы можем выбрать некоторую область. Например, пусть область D – это круг с центром в начале координат и радиусом R = 4, то есть все точки (x, y), удовлетворяющие неравенству x² + y² ≤ 16. При таком выборе алгоритм решения будет таким: ────────────────────────────── Шаг 1. Определение входных данных и функций Пользователь вводит координаты точки A(xₐ, ...
import math def f1(x, y): # math.tan принимает аргумент в радианах return x + math.tan(y) def f2(x, y): expr = x**3 + 3y # Проверка, чтобы аргумент логарифма был положительным, т.к. ln(0) не определён и ln отриц. # Если модуль выражения равен 0, выдадим сообщение об ошибке if abs(expr) 1e-12: raise ValueError(Аргумент логарифма равен нулю.) return math.log(abs(expr)) def main(): try: # Считывание координат точки A xA = float(input(Введите координату x точки A: )) yA = float(input(Введите координату y точки A: )) # Определяем принадлежность точки области D (круг x + y = 16) if xA2 = 16: print(Точка A принадлежит области D.) z = f1(xA, yA) else: print(Точка A не принадлежит области D.) z = f2(xA, yA) print(Значение функции в точке A =, z) except ValueError as err: print(Ошибка:, err) if == : main() ----------------------------------------------------------- Комментарии к коду: • Функция f1 вычисляет x + tan(y). Учтите, что math.tan() работает с радианами. • Функция f2 сначала вычисляет выражение x³ + 3xy, затем находит натуральный логарифм модуля этого выражения. • Если модуль выражения окажется равным нулю, то выводится сообщение об ошибке, так как ln(0) не определён. ────────────────────────────── Шаг 4. Подготовка тестовых примеров в MathCad Предположим, мы выбираем следующие 5 тестовых примеров (координаты точки A): 1) A₁: (x=2, y=0) • Проверка: 2² + 0² = 4 ≤ 16 ⇒ точка принадлежит D. • f1: 2 + tg(0) = 2 + 0 = 2. 2) A₂: (x=0, y=0.5) • Проверка: 0² + 0.5² = 0.25 ≤ 16 ⇒ принадлежит D. • f1: 0 + tg(0.5) ≈ tan(0.5) ≈ 0.5463. 3) A₃: (x=4, y=2) • Проверка: 4² + 2² = 16 + 4 = 20 16 ⇒ не принадлежит D. • f2: ln|4³ + 3·4·2| = ln|64 + 24| = ln(88) ≈ 4.4773. 4) A₄: (x=-3, y=1) • Проверка: (-3)² + 1² = 9 + 1 = 10 ≤ 16 ⇒ принадлежит D. • f1: (-3) + tg(1) ≈ -3 + 1.5574 = -1.4426. 5) A₅: (x=0, y=math.pi/4) (где π/4 ≈ 0.7854) • Проверка: 0² + (0.7854)² ≈ 0.6169 ≤ 16 ⇒ принадлежит D. • f1: 0 + tan(0.7854) ≈ 1. В MathCad можно подготовить аналогичные расчёты, введя те же формулы и значения, и убедиться в совпадении результатов. ────────────────────────────── Шаг 5. Сравнение результатов После запуска нашей программы для каждого из тестовых примеров мы получим следующие результаты: – Для A₁: сообщение о принадлежности и значение функции 2. – Для A₂: сообщение о принадлежности и значение функции примерно 0.5463. – Для A₃: сообщение о непринадлежности и значение функции ≈ 4.4773. – Для A₄: сообщение о принадлежности и значение функции ≈ -1.4426. – Для A₅: сообщение о принадлежности и значение функции примерно 1. Если в MathCad при аналогичных вычислениях получены те же результаты, это подтверждает корректность работы программы. ────────────────────────────── Вывод Таким образом, программа: – Принимает на вход координаты точки; – Определяет, принадлежит ли точка области D (в нашем примере круг с радиусом 4); – В зависимости от результата вычисляет либо f1 (если точка внутри D), либо f2 (если точка вне D); – Выводит сообщение и значение соответствующей функции. Эта схема полностью решает поставленную задачу. Надеюсь, пошаговое объяснение помогло понять процесс решения задачи!