用途:SymPy 是 Python 符号数学库,用数学符号做精确计算,而非数值近似。该技能为代数运算、微积分、线性代数、方程求解、物理计算与代码生成提供指引。安装:测试版本 SymPy 1.14.0(2025 年 4 月稳定版),需要 Python 3.9+,可用 uv pip install "sympy>=1.14";lambdify 与绘图示例可选装 numpy scipy matplotlib。
主要能力:符号与表达式创建、简化/展开/因式分解;微积分(导数、积分、极限、级数);方程求解(代数、方程组、微分方程,solveset/solve/linsolve/nonlinsolve/dsolve);符号矩阵与线性代数(逆、行列式、特征值、对角化、解线性方程);物理与力学(拉格朗日方法、向量分析、量子力学);高级主题(几何、数论、组合、逻辑与集合、统计、特殊函数、多项式);输出与代码生成(lambdify 转 NumPy 函数、codegen 生成 C/Fortran、latex 输出)。
使用方式:先 symbols() 定义符号,可用 real/positive/integer 等假设改善化简;用 Rational/S 保持精确算术,避免 0.5 这类浮点;需大量数值计算时用 lambdify 转为 NumPy 函数;根据问题选择合适求解器。参考文件按主题划分:core-capabilities.md、matrices-linear-algebra.md、physics-mechanics.md、advanced-topics.md、code-generation-printing.md。
限制:资料未说明该技能的授权方式、收费或平台限制;部分方程无法代数求解,需改用 nsolve 等数值方法;化简效果依赖函数选择与符号假设。