Changing variables in sympy

According to the documentation one can make substitutions as:

expr = sin(2*x) + cos(2*x)
expr.subs(sin(2*x), 2*sin(x)*cos(x))

But say x = y + 2. How do I convert the expression from a function of x to a function of y without having to give the substitution explicitly?

2

SymPy offers a module to perform trigonometric simplification. It contains many transformation rules, named TR#some_number, for example TR7, etc.

The rule that applies to your case is TR11. Basically, you execute TR11(your_expression) to apply a trigonometric identity.

There is one small problem: whenever your perform a substitution, sympy evaluates the arguments of the expression. For example:

from sympy import *
var("x y")
expr = sin(2*x) + cos(2*x)
expr2 = expr.subs(x, y + 2)
expr2
# sin(2*y + 4) + cos(2*y + 4)

Note that 2 * (y + 2) was evaluated to 2*y + 4. The Fu module expects the arguments of the trigonometric functions to be in a specific form. TR11 expect the arguments of sin and cos to be in the form 2 * alpha, or 2 * (y + 2) in your case.

So, we need to find a way to perform that substitution without getting sympy to evaluate the expression. One solution is the somewhat controversial evaluate context manager:

with evaluate(False):
    expr2 = expr.subs(x, y+2)
    print(expr2)
# sin(2*(y + 2)) + cos(2*(y + 2))

It is controversial because it is marked as an experimental feature, meaning it can be removed from sympy anytime. Moreover, the documentation clearly states that it might not work as expected on large expressions.

Another possible solution to this problem could be UnevaluatedExpr, which keeps a specific expression from being evaluated. It works like this:

expr3 = expr.subs(x, UnevaluatedExpr(y+2))
expr3
# sin(2*(y + 2)) + cos(2*(y + 2))

However, expr is a commutative expression, while expr3 is non commutative (I suppose it is a bug), which can produce unexpected results in later operations (like differentiation, etc). That’s why I’m not really a fan of this feature.

At this point, we can use the FU module:

from sympy.simplify.fu import TR11
TR11(expr2)
# -sin(y + 2)**2 + 2*sin(y + 2)*cos(y + 2) + cos(y + 2)**2

Note that TR11 applied the trigonometric identity both to the sin and cos. Should you wish to apply it only to the sin you’d have to perform some more expression manipulation:

# extract sin terms
sin_terms = expr2.find(sin)
# apply TR11 only on sin
subs_dict = {k: TR11(k) for k in sin_terms}
# substitute back
expr2.subs(subs_dict)
# 2*sin(y + 2)*cos(y + 2) + cos(2*(y + 2))

To collect the 2 in the auto-expanded 2*(x + y) you can use factor_terms:

from sympy import *
from sympy.abc import x,y
from sympy.simplify.fu import TR11

>>> sin(2*(y + 2)) + cos(2*(y + 2))
sin(2*y + 4) + cos(2*y + 4)
>>> factor_terms(_)
sin(2*(y + 2)) + cos(2*(y + 2))
>>> TR11(_)
-sin(y + 2)**2 + 2*sin(y + 2)*cos(y + 2) + cos(y + 2)**2

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật