『Python数値計算ノート』ではアフィリエイトプログラムを利用して商品を紹介しています。

【SymPy】LaTeXによる数式表示

2018.12.03

sympy.init_printing()

Jupyter Notebook には MathJax という Javascriptライブラリが組込まれていて、sympy.init_printing() を使うと、LaTeX形式で数式を出力させることができます。

display()関数

Jupyter Notebook でコードセルを実行すると、最後に記述した命令文が Out[] に出力されます。たとえば次のコードを実行すると、最後に記述した sympy.sin(x) という命令文の実行結果が出力されることになります。

# JUPYTER_LATEX

# In[1]

import sympy

# LaTeXで数式を表示するように設定
sympy.init_printing()

# 記号xを定義
sympy.var("x")

sympy.log(x)
sympy.sin(x)
\[\sin(x)\]

途中にある数式を LaTeX形式で表示させたい場合は display() 関数を使います。

# In[2]

f = sympy.log(x)
g = sympy.sin(x)

display(f)
display(g)
\[\begin{align*}\log(x)\\[6pt]\sin(x)\end{align*}\]

display() は IPython.core.display モジュールの関数ですが、Jupyter Notebook を起動すると自動的にインポートされるので、display() と記述するだけて使えるようになっています。

sympy.latex()関数

sympy.latex() を使うと数式を LaTeXコマンドで表示させることができます。LaTeX コマンドを手入力するのは相当な手間がかかるので、この機能は論文の執筆などに有用です。

# SYMPY_LATEX

# In[1]

import sympy

# LaTeXで数式を表示するように設定
sympy.init_printing()

# 記号xを定義
sympy.var("a b x y")

# f(x)=exp(x)*cos(x)
f = sympy.exp(x) * sympy.cos(x)

# f(x)をaからbまでxで積分する
i = sympy.integrate(f, (x, a, b))

# 数式をまとめる（整理する）
i = sympy.simplify(i)

# 数式をLaTeXで表示
display(i)

# 数式のLaTeXコマンドを表示
print(sympy.latex(i))
\[\frac{\sqrt{2}}{2} \left(- e^{a} \sin{\left (a + \frac{\pi}{4} \right )} + e^{b} \sin{\left (b + \frac{\pi}{4} \right )}\right)\]
\frac{\sqrt{2}}{2} \left(- e^{a} \sin{\left (a + \frac{\pi}{4} \right )} + e^{b} \sin{\left (b + \frac{\pi}{4} \right )}\right)

SymPy で積分などを計算させると、式がきれいにまとまっていないことがあるので、sympy.simplify() で数式を整理しておきます。三角関数の合成なども勝手にやってくれます。

≫【SymPy】式の展開と因数分解

コメント

  1. 飯田 より:
    2021年4月25日 11:19 PM

    逆三角関数の表示について質問です．sympy.latex(atan x)とすると, 出力時にatan xと表示されてしまいますが、これをarctan(x)やtan^(-1)(x)と表示を変更することはできるのでしょうか？

    返信
    • BlogCat より:
      2021年4月26日 12:46 PM

      sympy.latex() の出力形式そのものを変更する方法はわかりません。モジュールの中身を書き換える必要があると思いますが、おそらくその手順はとても複雑です。根本的な解決にはならないかもしれませんが、新しい関数を定義することができます。以下のコードを試してみてください。ただし、Google Colaboratory で動作確認しただけなので、他の環境でうまくいくかわかりません（現在、Jupyter Notebook を使っていないので … ）。

      import sympy

sympy.var("x")

my_dic = {"asin":"arcsin", "acos":"arccos", "atan":"arctan"}

def latex_2(expression):
    my_str = sympy.latex(expression)
    for key in my_dic:
        my_str = my_str.replace(key, my_dic[key])
    return my_str

latex_2(sympy.atan(x))

       
      他にも書き換えたい記号があれば、my_dic に追加してください。

      返信
    • BlogCat より:
      2021年4月26日 1:56 PM

      先ほどの返信に載せたコードの一部が間違えていました。
      修正しておきましたので、コピーし直してください。

      返信
  2. HNaito より:
    2023年3月4日 10:44 AM

    「SymPy の基本的な使い方」の記事で、下記は誤植と思われますのでご確認ください。
    In[5]プロクラムで、print( ) → print( a + b )

    返信