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Intento evaluar una inecuación con dos desigualdades en python 20 < 3x + 5 < 26.

Con sympy intento determinarlo de la siguiente forma:

`20 < 3x + 5 < 26`
     `3x + 5 < 26`

De tal modo que dentro de la sintaxis de sympy queda:

solve_rational_inequalities([[
    ((20, Poly(3x + 5 <)), '<'),
    ((Poly(3x + 5 <), 26),  '<')]])

Pero al momento de evaluarlo, me arroja el error de ValueError: For efficiency reasons, poly should be a Poly instance Aquí el código completo:

from sympy.solvers.inequalities import reduce_rational_inequalities
from sympy.solvers.inequalities import solve_poly_inequalities
from sympy.polys import Poly
from sympy.abc import x
x = Symbol('x', real=True)
solve_rational_inequalities([[
    ((20, Poly(3x + 5 <)), '<'),
    ((Poly(3x + 5 <), 26),  '<')]])

¿Hay alguna manera de solucionar este problema? De antemano muchas gracias. Saludos.

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  • ¿Qué tal si divides la desigualdad 20 < 3x + 5 < 26 en dos: 20 < 3x + 5 y 3x + 5 < 26?
    – Mateo
    Commented el 20 ene. 2022 a las 4:14
  • Bueno, técnicamente eso sí funciona con reduce_rational_inequalities([[20 < 3*x + 5]], x) y reduce_rational_inequalities([[3*x + 5 < 26]], x), pero la idea como tal es tomarla desde una sola inecuación Commented el 20 ene. 2022 a las 4:17
  • Bueno, a menos que encuentres una mejor solución, es una buena opción.
    – Mateo
    Commented el 20 ene. 2022 a las 4:25

1 respuesta 1

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Puedes utilizar una expresión regular para "partir" tu inecuación doble en dos inecuaciones separadas, así (explicaciones después):

import re
ineq = "20 < 3*x + 5 < 26"

partes = re.split(r"([<>]=?)", ineq)
eq1= "".join(partes[:3])
eq2 = "".join(partes[-3:])
print(eq1)
print(eq2)

Como ves el truco es la expresión regular ([<>]=?) que significa lo siguiente:

  • Los paréntesis, que vamos a crear un grupo de captura. Eso causará que re.split() además de retornar los "trozos" resultantes, también retorne los "separadores" entre trozos (que son los signos de desigualdad de las inecuaciones)
  • Los corchetes [<>] que puede aparecer cualquiera de los dos signos < o >
  • El igual con interrogante =? que puede aparecer opcionalmente un signo igual (para que admita como separador >= y <=)

El resultado de re.split() va a ser una lista con cinco trozos, siempre que tu cadena de entrada tenga un par de comparadores de desigualdad. El primer trozo sería en este ejemplo el "20 ". El siguiente trozo sería el primer separador ("<" en el ejemplo) el siguiente trozo sería en este caso " 3*x +5". El siguiente sería el segundo separador, de nuevo "<"en este ejemplo, y el cuarto y último trozo sería el"26"`.

Los siguientes .join() reúnen los trozos adecuados para formar dos expresiones (inecuaciones). Uno con los tres primeros trozos, otro con los tres últimos. El resultado en eq1 y eq2 es:

20 < 3*x + 5 
 3*x + 5 < 26

Una vez lo tenemos separado de esta forma, se puede usar sympy para que resuelva las dos inecuaciones, por ejemplo así:

from sympy import solve, S
ineq = [S(eq) for eq in (eq1, eq2)]
intervals = solve(ineq, domain=S.Reals)

La solución hallada por sympy es una operación And entre dos intervalos y lo muestra así:

(5 < x) & (x < 7)

Si quieres reducirlo a "un solo intervalo" (que en este ejemplo sería (5,7)) de modo que puedas graficarlo con la técnica explicada en esta otra respuesta se podría calcular la intersección de esos dos intervalos con el intervalo (-infinito, +infinito), por ejemplo así:

from sympy import Interval, solveset

solucion = Interval(float("-inf"), float("+inf"))
for interval in intervals.args:
  interval = solveset(interval, domain=S.Reals)
  solucion &= interval

Como ves comenzamos por crear el intervalo infinito, y luego iteramos por intervals.args (que son cada una de las desigualdades antes obtenidas con solve()), para volver a resolver las inecuaciones que plantea cada uno de ellos y así tener intervalos cuya intersección con solucion calculamos con el operador &=.

El resultado en solucion es un intervalo, concretamente (5, 7) en este caso, que ya puedes plotear con la solución antes mencionada.

Nota: Esta solución no es del todo general, dependiendo de la inecuación de entrada puede ser que al final no puedas obtener un solo intervalo-solución, sino dos si solve() genera dos desigualdades disjuntas.

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