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TAD de los polinomios: Valor de un polinomio en un punto

José A. Alonso, ,

Usando el tipo abstracto de los polinomios, definir la función

   valor :: (Num a, Eq a) => Polinomio a -> a -> a

tal que valor p c es el valor del polinomio p al sustituir su variable por c. Por ejemplo,

   λ> ejPol = consPol 4 3 (consPol 2 (-5) (consPol 0 3 polCero))
   λ> ejPol
   3*x^4 + -5*x^2 + 3
   λ> valor ejPol 0
   3
   λ> valor ejPol 1
   1
   λ> valor ejPol (-2)
   31

Soluciones

A continuación se muestran las soluciones en Haskell y las soluciones en Python.


Soluciones en Haskell

import TAD.Polinomio (Polinomio, polCero, esPolCero, consPol, grado,
                      coefLider, restoPol)
 
valor :: (Num a, Eq a) => Polinomio a -> a -> a
valor p c
  | esPolCero p = 0
  | otherwise   =  b*c^n + valor r c
  where n = grado p
        b = coefLider p
        r = restoPol p


Soluciones en Python

from typing import TypeVar
 
from src.TAD.Polinomio import (Polinomio, coefLider, consPol, esPolCero, grado,
                               polCero, restoPol)
 
A = TypeVar('A', int, float, complex)
 
def valor(p: Polinomio[A], c: A) -> A:
    if esPolCero(p):
        return 0
    n = grado(p)
    b = coefLider(p)
    r = restoPol(p)
    return b*c**n + valor(r, c)
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TAD de los polinomios: Producto de polinomios

José A. Alonso, ,

Usando el tipo abstracto de los polinomios, definir la función

   multPol :: (Num a, Eq a) => Polinomio a -> Polinomio a -> Polinomio a

tal que multPol p q es el producto de los polinomios p y q. Por ejemplo,

   λ> ejPol1 = consPol 4 3 (consPol 2 (-5) (consPol 0 3 polCero))
   λ> ejPol2 = consPol 5 1 (consPol 2 5 (consPol 1 4 polCero))
   λ> ejPol1
   3*x^4 + -5*x^2 + 3
   λ> ejPol2
   x^5 + 5*x^2 + 4*x
   λ> multPol ejPol1 ejPol2
   3*x^9 + -5*x^7 + 15*x^6 + 15*x^5 + -25*x^4 + -20*x^3 + 15*x^2 + 12*x

Comprobar con QuickCheck las siguientes propiedades

  • El producto de polinomios es conmutativo.
  • El producto es distributivo respecto de la suma.

Soluciones

A continuación se muestran las soluciones en Haskell y las soluciones en Python.


Soluciones en Haskell

import TAD.Polinomio (Polinomio, polCero, esPolCero, consPol, grado,
                      coefLider, restoPol)
import Pol_Termino_lider (termLider)
import Pol_Suma_de_polinomios (sumaPol)
import Test.QuickCheck
 
multPol :: (Num a, Eq a) => Polinomio a -> Polinomio a -> Polinomio a
multPol p q
  | esPolCero p = polCero
  | otherwise    = sumaPol (multPorTerm (termLider p) q)
                           (multPol (restoPol p) q)
 
-- (multPorTerm t p) es el producto del término t por el polinomio
-- p. Por ejemplo,
--    ejTerm                     ==  4*x
--    ejPol2                     ==  x^5 + 5*x^2 + 4*x
--    multPorTerm ejTerm ejPol2  ==  4*x^6 + 20*x^3 + 16*x^2
multPorTerm :: (Num t, Eq t) => Polinomio t -> Polinomio t -> Polinomio t
multPorTerm term pol
  | esPolCero pol = polCero
  | otherwise     = consPol (n+m) (a*b) (multPorTerm term r)
  where n = grado term
        a = coefLider term
        m = grado pol
        b = coefLider pol
        r = restoPol pol
 
-- El producto de polinomios es conmutativo.
prop_conmutativaProducto :: Polinomio Int -> Polinomio Int -> Bool
prop_conmutativaProducto p q =
  multPol p q == multPol q p
 
-- La comprobación es
--    λ> quickCheck prop_conmutativaProducto
--    OK, passed 100 tests.
 
-- El producto es distributivo respecto de la suma.
prop_distributivaProductoSuma :: Polinomio Int -> Polinomio Int
                                 -> Polinomio Int -> Bool
prop_distributivaProductoSuma p q r =
  multPol p (sumaPol q r) == sumaPol (multPol p q) (multPol p r)
 
-- Comprobación:
--    λ> quickCheck prop_distributivaProductoSuma
--    OK, passed 100 tests.


Soluciones en Python

from typing import TypeVar
 
from hypothesis import given
 
from src.Pol_Suma_de_polinomios import sumaPol
from src.Pol_Termino_lider import termLider
from src.TAD.Polinomio import (Polinomio, coefLider, consPol, esPolCero, grado,
                               polCero, polinomioAleatorio, restoPol)
 
A = TypeVar('A', int, float, complex)
 
# multPorTerm(t, p) es el producto del término t por el polinomio
# p. Por ejemplo,
#    ejTerm                     ==  4*x
#    ejPol2                     ==  x^5 + 5*x^2 + 4*x
#    multPorTerm ejTerm ejPol2  ==  4*x^6 + 20*x^3 + 16*x^2
def multPorTerm(term: Polinomio[A], pol: Polinomio[A]) -> Polinomio[A]:
    n = grado(term)
    a = coefLider(term)
    m = grado(pol)
    b = coefLider(pol)
    r = restoPol(pol)
    if esPolCero(pol):
        return polCero()
    return consPol(n + m, a * b, multPorTerm(term, r))
 
def multPol(p: Polinomio[A], q: Polinomio[A]) -> Polinomio[A]:
    if esPolCero(p):
        return polCero()
    return sumaPol(multPorTerm(termLider(p), q),
                   multPol(restoPol(p), q))
 
# El producto de polinomios es conmutativo.
@given(p=polinomioAleatorio(),
       q=polinomioAleatorio())
def test_conmutativaProducto(p: Polinomio[int], q: Polinomio[int]) -> None:
    assert multPol(p, q) == multPol(q, p)
 
# El producto es distributivo respecto de la suma.
@given(p=polinomioAleatorio(),
       q=polinomioAleatorio(),
       r=polinomioAleatorio())
def test_distributivaProductoSuma(p: Polinomio[int],
                                  q: Polinomio[int],
                                  r: Polinomio[int]) -> None:
    assert multPol(p, sumaPol(q, r)) == sumaPol(multPol(p, q), multPol(p, r))
 
# La comprobación es
#    > poetry run pytest -v Pol_Producto_polinomios.py
#    test_conmutativaProducto PASSED
#    test_distributivaProductoSuma PASSED
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TAD de los polinomios: Suma de polinomios

José A. Alonso, ,

Usando el tipo abstracto de los polinomios, definir la función

   sumaPol :: (Num a, Eq a) => Polinomio a -> Polinomio a -> Polinomio a

tal que (sumaPol p q) es la suma de los polinomios p y q. Por ejemplo,

   λ> ejPol1 = consPol 4 3 (consPol 2 (-5) (consPol 0 3 polCero))
   λ> ejPol2 = consPol 5 1 (consPol 2 5 (consPol 1 4 polCero))
   λ> ejPol1
   3*x^4 + -5*x^2 + 3
   λ> ejPol2
   x^5 + 5*x^2 + 4*x
   λ> sumaPol ejPol1 ejPol2
   x^5 + 3*x^4 + 4*x + 3

Comprobar con QuickCheck las siguientes propiedades:

  • polCero es el elemento neutro de la suma.
  • la suma es conmutativa.

Soluciones

A continuación se muestran las soluciones en Haskell y las soluciones en Python.


Soluciones en Haskell

import TAD.Polinomio (Polinomio, polCero, esPolCero, consPol, grado,
                      coefLider, restoPol)
import Test.QuickCheck
 
sumaPol :: (Num a, Eq a) => Polinomio a -> Polinomio a -> Polinomio a
sumaPol p q
  | esPolCero p = q
  | esPolCero q = p
  | n1 > n2      = consPol n1 a1 (sumaPol r1 q)
  | n1 < n2      = consPol n2 a2 (sumaPol p r2)
  | otherwise    = consPol n1 (a1+a2) (sumaPol r1 r2)
  where (n1, a1, r1) = (grado p, coefLider p, restoPol p)
        (n2, a2, r2) = (grado q, coefLider q, restoPol q)
 
-- Propiedad. El polinomio cero es el elemento neutro de la suma.
prop_neutroSumaPol :: Polinomio Int -> Bool
prop_neutroSumaPol p =
  sumaPol polCero p == p
 
-- Comprobación con QuickCheck.
--    λ> quickCheck prop_neutroSumaPol
--    OK, passed 100 tests.
 
-- Propiedad. La suma es conmutativa.
prop_conmutativaSuma :: Polinomio Int -> Polinomio Int -> Bool
prop_conmutativaSuma p q =
  sumaPol p q == sumaPol q p
 
-- Comprobación:
--    λ> quickCheck prop_conmutativaSuma
--    OK, passed 100 tests.


Soluciones en Python

from typing import TypeVar
 
from hypothesis import given
 
from src.TAD.Polinomio import (Polinomio, coefLider, consPol, esPolCero, grado,
                               polCero, polinomioAleatorio, restoPol)
 
A = TypeVar('A', int, float, complex)
 
# 1ª solución
# ===========
 
def sumaPol(p: Polinomio[A], q: Polinomio[A]) -> Polinomio[A]:
    if esPolCero(p):
        return q
    if esPolCero(q):
        return p
    n1, a1, r1 = grado(p), coefLider(p), restoPol(p)
    n2, a2, r2 = grado(q), coefLider(q), restoPol(q)
    if n1 > n2:
        return consPol(n1, a1, sumaPol(r1, q))
    if n1 < n2:
        return consPol(n2, a2, sumaPol(p, r2))
    return consPol(n1, a1 + a2, sumaPol(r1, r2))
 
# 2ª solución
# ===========
 
def sumaPol2(p: Polinomio[A], q: Polinomio[A]) -> Polinomio[A]:
    if p.esPolCero():
        return q
    if q.esPolCero():
        return p
    n1, a1, r1 = p.grado(), p.coefLider(), p.restoPol()
    n2, a2, r2 = q.grado(), q.coefLider(), q.restoPol()
    if n1 > n2:
        return sumaPol(r1, q).consPol(n1, a1)
    if n1 < n2:
        return sumaPol(p, r2).consPol(n2, a2)
    return sumaPol(r1, r2).consPol(n1, a1 + a2)
 
# Equivalencia de las definiciones
# ================================
 
# La propiedad es
@given(p=polinomioAleatorio(), q=polinomioAleatorio())
def test_sumaPol(p: Polinomio[int], q: Polinomio[int]) -> None:
    assert sumaPol(p, q) == sumaPol2(p,q)
 
# Propiedad. El polinomio cero es el elemento neutro de la suma.
@given(p=polinomioAleatorio())
def test_neutroSumaPol(p: Polinomio[int]) -> None:
    assert sumaPol(polCero(), p) == p
    assert sumaPol(p, polCero()) == p
 
# -- Propiedad. La suma es conmutativa.
@given(p=polinomioAleatorio(), q=polinomioAleatorio())
def test_conmutativaSuma(p: Polinomio[int], q: Polinomio[int]) -> None:
    assert sumaPol(p, q) == sumaPol(q, p)
 
# La comprobación es
#    > poetry run pytest -v Pol_Suma_de_polinomios.py
#    test_sumaPol PASSED
#    test_neutroSumaPol PASSED
#    test_conmutativaSuma PASSED
Leer más →

TAD de los polinomios: Término líder de un polinomio

José A. Alonso, ,

Usando el tipo abstracto de los polinomios, definir la función

   termLider :: (Num a, Eq a) => Polinomio a -> Polinomio a

tal que termLider p es el término líder del polinomio p. Por ejemplo,

   λ> ejPol = consPol 5 1 (consPol 2 5 (consPol 1 4 polCero))
   λ> ejPol
   x^5 + 5*x^2 + 4*x
   λ> termLider ejPol
   x^5

Soluciones

A continuación se muestran las soluciones en Haskell y las soluciones en Python.


Soluciones en Haskell

import TAD.Polinomio (Polinomio, coefLider, grado, polCero, consPol)
import Pol_Crea_termino (creaTermino)
 
termLider :: (Num a, Eq a) => Polinomio a -> Polinomio a
termLider p = creaTermino (grado p) (coefLider p)
 
-- La función creaTermino está definida en el ejercicio
-- "Construcción de términos" que se encuentra en
-- https://bit.ly/3GXteuH


Soluciones en Python

from typing import TypeVar
 
from hypothesis import given
 
from src.Pol_Crea_termino import creaTermino
from src.TAD.Polinomio import (Polinomio, coefLider, consPol, grado, polCero,
                               polinomioAleatorio)
 
A = TypeVar('A', int, float, complex)
 
# 1ª solución
# ===========
 
def termLider(p: Polinomio[A]) -> Polinomio[A]:
    return creaTermino(grado(p), coefLider(p))
 
# 2ª solución
# ===========
 
def termLider2(p: Polinomio[A]) -> Polinomio[A]:
    return creaTermino(p.grado(), p.coefLider())
 
# La función creaTermino está definida en el ejercicio
# "Construcción de términos" que se encuentra en
# https://bit.ly/3GXteuH
 
# Equivalencia de las definiciones
# ================================
 
# La propiedad es
@given(p=polinomioAleatorio())
def test_termLider(p: Polinomio[int]) -> None:
    assert termLider(p) == termLider2(p)
 
# La comprobación es
#    > poetry run pytest -q Pol_Termino_lider.py
#    1 passed in 0.21s
Leer más →

TAD de los polinomios: Construcción de términos

José A. Alonso, ,

Usando el tipo abstracto de los polinomios, definir la función

   creaTermino :: (Num a, Eq a) => Int -> a -> Polinomio a

tal que (creaTermino n a) es el término a*x^n. Por ejemplo,

   creaTermino 2 5  ==  5*x^2

Soluciones

A continuación se muestran las soluciones en Haskell y las soluciones en Python.


Soluciones en Haskell

import TAD.Polinomio (Polinomio, polCero, consPol)
 
creaTermino :: (Num a, Eq a) => Int -> a -> Polinomio a
creaTermino n a = consPol n a polCero


Soluciones en Python

from typing import TypeVar
 
from hypothesis import given
from hypothesis import strategies as st
 
from src.TAD.Polinomio import (Polinomio, consPol, polCero)
 
A = TypeVar('A', int, float, complex)
 
# 1ª solución
# ===========
 
def creaTermino(n: int, a: A) -> Polinomio[A]:
    return consPol(n, a, polCero())
 
# 2ª solución
# ===========
 
def creaTermino2(n: int, a: A) -> Polinomio[A]:
    r: Polinomio[A] = polCero()
    return r.consPol(n, a)
 
# Equivalencia de las definiciones
# ================================
 
# La propiedad es
@given(st.integers(min_value=0, max_value=9),
       st.integers(min_value=-9, max_value=9))
def test_creaTermino(n: int, a: int) -> None:
    assert creaTermino(n, a) == creaTermino2(n, a)
 
# La comprobación es
#    > poetry run pytest -q Pol_Crea_termino.py
#    1 passed in 0.21s
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