用三角函数求解非线性方程组 - python

我有以下等式:

q1dd,b1,q2,q3,v1,q2dd,a1,a2,b2 = symbols('\ddot{q}_1 b1 q2 q3 v1 \ddot{q}_2 a1 a2 b2')
eq1 = -q1dd+b1*cos(q2)*sin(q3)*v1
eq2 = -q2dd+a1*sin(q2)+a2*cos(q2) + b2*cos(q3)*v1
display(eq1)
display(eq2)

根据sympy规则,它们是-lhs + rhs = 0。因此,两个方程均等于零。
我想用sympy解决这个问题

sol1 = nonlinsolve([eq1,eq2],[v1,q3])
sol2 = solve([eq1,eq2],[v1,q3])

但是,结果非常复杂。此外,trigsimpsimplify不会更改解决方案。
用手可以将eq1 / eq2 = 0除以tan(q3)并为v1求解eq1。这是一个很短的解决方案。
我的问题是:我是在做错什么(其他求解器,参数化形式,处理等),还是sympy尚未准备好优雅地解决这些问题?

参考方案

您的方法没有错。 SymPy或其他程序不会用一些数学知识取代人们。在这种情况下,非线性求解器会错过将sin(q3)/ cos(q3)简化为tan(q3)的机会,从而将q3出现的次数减少为1。如果推动他们遵循特定的策略-例如,“从第一个解决v1,细分到第二个,简化并解决q3”-解决方案就不会引起大惊小怪。

v1sol = solve(eq1, v1)[0]
q3sol = solve(simplify(eq2.subs(v1, v1sol)), q3)[0]
print([v1sol, q3sol])

这个输出

[\ddot{q}_1/(b1*sin(q3)*cos(q2)), -atan(\ddot{q}_1*b2/(b1*(-\ddot{q}_2 + a1*sin(q2) + a2*cos(q2))*cos(q2)))]

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