- TI nspire
[TI-nspire CAS] [Program] pfe, 다항식 부분분수화 프로그램 (실수단위, 복소수단위)
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- 2024.10.18 - 16:35 2015.11.17 - 14:38 15028 16 4
1. 프로그램 소개
Partial Fraction Expansion Program
for TI-Nspire CAS ver 0.1 (2015-11-17)
by allcalc.org
http://www.allcalc.org/10272
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Define LibPub pfe(ex)=
Prgm
:
:© Set mode to Exact
:setMode(5,1)
:
:© Set mode to float6
:setMode(1,5)
:
:© Var for PFE Level
:Local level
:1→level
:
:© Determine alphabet var for inputted expression
:Local var,ds,s_denom
:string(getDenom(ex))→s_denom
:For ds,1,dim(s_denom)
: If 96<ord(mid(s_denom,ds,1))<123 Then
: expr(mid(s_denom,ds,1))→var
: Goto esc_var
: EndIf
:EndFor
:
:Disp "Use Var as ""x"" or ""s"" or ""t"" at the beginning"
:Goto end
:
:Lbl esc_var
:
:© Allocate vars for numerator,denominator,quotient,remainder
:Local ex_num,ex_denom,ex_quotient,ex_remainder
:© exact(ex)→ex
:ex_num:=getNum(ex)
:ex_denom:=getDenom(ex)
:ex_quotient:=exact(polyQuotient(ex_num,ex_denom))
:ex_remainder:=polyRemainder(ex_num,ex_denom)
:If string(exact(ex_quotient))="0" Then
: Disp "Polynomial is : ",ex
:Else
: Disp "PolyRemainder : ",ex_remainder
: Disp "Denominator : ",ex_denom
: Disp "--- --- --- ---"
:EndIf
:
:© Get Multiple Roots
:Local roots,roots_m,roots_p,roots_c,roots_r,temp_multivar
:zeros(ex_denom,var)→roots
:ex_denom|var=9999000000.→temp_multivar
:getType(temp_multivar)→temp_multivar
:If temp_multivar="NUM" Then
: polyRoots(ex_denom,var)→roots_p
:Else
: roots→roots_p
:EndIf
:
:newList(dim(roots))→roots_m
:{}→roots_c
:{}→pfe.result
:{}→pfe.resultc
:Local i
:For i,1,dim(roots)
: countIf(roots_p,roots[i])→roots_m[i]
:EndFor
:
:© Calculate coefficient for each roots
:Local j,k,temp_pd,temp_ex
:((ex_remainder)/(ex_denom))→temp_ex
:For j,1,dim(roots)
: For k,1,roots_m[j]
:(factor(((ex_num)/(ex_denom))*(var-roots[j])^(roots_m[j]),var),var,k-1)→roots_r
:
:(var-roots[j])^(roots_m[j]-k+1)→temp_pd
: augment(roots_c,{propFrac(((roots_r)/((k-1)!)))|var=roots[j]})→roots_c
: augment(pfe.result,{((roots_c[dim(roots_c)])/(temp_pd))})→pfe.result
: temp_ex-((roots_c[dim(roots_c)])/(temp_pd))→temp_ex
: EndFor
:EndFor
:
:© Check for complex roots
:If string(factor(temp_ex))≠"0" Then
: If left(string(getNum(temp_ex)),6)="1.−13" Then
: Disp "It may be Approximate Result."
: 1→level
: Goto level_approx
: EndIf
:
:© Request Level of PFE (Real or Complex)
: Request "Select PFE Level 1=Real, 2=Complex",level,0
: If string(level)≠"2" Then
: 1→level
: EndIf
:
: If level=1 Then
: augment(pfe.result,{temp_ex})→pfe.result
: Else
: Disp "PFE to Complex Number Level"
: Local exc_num,exc_denom
: exc_num:=getNum(temp_ex)
: exc_denom:=getDenom(temp_ex)
:
: Local croots,croots_c,croots_r
: cPolyRoots(exc_denom,var)→croots
: newList(dim(croots))→croots_c
: newList(dim(croots))→croots_r
:
: Local l
: For l,1,dim(croots)
: cFactor(cFactor(((exc_num)/(exc_denom)),var)*(var-croots[l]),abc987)→croots_r[l]
: cFactor(croots_r[l],abc987)|var=croots[l]→croots_c[l]
: If abs(croots_c[l])>9.−11 Then
: cFactor(augment(pfe.resultc,{((croots_c[l])/(factor(var-croots[l])))}))→pfe.resultc
: EndIf
: EndFor
:
: EndIf
:EndIf
:
:Lbl level_approx
:
:© Display result as matrix form
:If string(ex_quotient)≠"0" Then
:{ex_quotient}→pfe.resultq
: Disp factor(list▶mat(pfe.resultq))
:EndIf
:
:If dim(pfe.result)≠0 Then
: Disp factor(list▶mat(pfe.result))
:EndIf
:
:If level=2 Then
: Disp factor(list▶mat(pfe.resultc))
:EndIf
:
:If temp_multivar="EXPR" Then
: Disp "PFE once more!"
: pfe(ex_quotient)
:EndIf
:Lbl end
:EndPrgm
- 입력 예
pfe(exprs)
: 변수는 알파벳 소문자 어떤 것이라도 가능합니다. 다만, 분모의 왼쪽으로부터 처음으로 발견되어야만 합니다.
실수근에 대하여는 묻지 않고 부분분수로 강제로 나눕니다.
분모에 복소수근이 있는 경우에는, 복소수 차원으로 부분분수시킬 것인지를 프로그램이 물어볼 것입니다.
- 결과의 저장
- pfe.result (기본값, 실수범위 부분분수 결과)
- pfe.resultc (복소범위 분해 결과)
- pfe.resultq (분자/분모의 몫(quotient)이 있는 경우)
2. 사용 예제
└ 실수 수준의 부분분수화는 기본 내장함수인 expand() 를 사용하는 것이 편리합니다.
└ 계수가 소숫점 형태이거나 근사값으로 부분분수화가 진행되는 경우, expand() 에서 부분분수화가 제대로 되지 않는 때가 있습니다. 이 때는 pfe() 프로그램이 도움이 될 수 있습니다.
└ 1:Real Number 수준에서 진행한 경우. expand()와 차이가 나지 않음
└ 2:Complex Number 수준으로 진행한 경우
3. 주의사항
- 허수근에 대한 다차식이 있는 경우에는 문제가 발생함
expand() 로 해결 - 상수가 아닌 미지수 근에 대해서는 문제가 발생할 가능성이 큼 expand() 로 해결
- 프로그램 작성 초기버전이라서 기타 문제 발생 가능성이 있습니다. 제보 바랍니다.
분모나 분자에 소수점이 있는 경우 결과가 근사값 형태로 표시될 수 있습니다.
(특별한 사정이 있지 않은 이상)
분모분자에 적당한 수를 곱해 exact 계산 형태로 바꾸시는 걸 추천합니다.
└ 입력식에 소숫점이 있는 경우 (0.5)
└ 분모 분자에 10을 곱하여 입력한 경우. (10 대신 2를 곱해도 같은 결과)
※ 이것은 expand() 함수에서도 마찬가지로 적용됩니다.
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댓글16
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세상의모든계산기
복소범위 부분분수화한 결과가 R1+R2+R3+C1+C2 꼴이면
- pfe.result=R1+R2+R3
- pfe.resultc=C1+C2
의 결과를 얻습니다.
실수까지만 보인다고 하시니 pfe.result 를 말씀하시는 것 같네요.
그게 아니고 pfe.resultc 를 그냥 호출하신 경우라면, 계산기의 고유한 특징으로 인하여 변수에 저장된 값에 상관없이 결과를 화면에 표시할 때는 무조건 분모를 유리화합니다.
따라서 유리화하지 않고 그대로 다시 보기 위해서는 factor(pfe.resultc) 로 불러내야 합니다.
[추가] 변수 s를 s_로 변경하는 방법도 가능하네요.
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세상의모든계산기
factor()를 사용하지 않고, 변수를 s 대신 s_ 로 대치
프로그램을 수정해서 변수를 모두 s_로 바꾸는게 나을런지?
복소수 결과 pfe.resultc 만 s_ 로 바꾸는게 나을런지?
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세상의모든계산기
간혹 버그가 발생하네요.
저렇게 2.1E-12 와 같이 작은 숫자가 곱해진 부분은 버그일 가능성을 의심해보시는게 좋겠습니다.
* 프로그램을 고칠 가능성은 현재로선 낮습니다. -_-'
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ytg0602
프로그램을 쓰던 중에 오류가 생겨서 댓글 달아봅니다. 매트랩 홈페이지에서 부분 분수 전개에 대한 예제에 대한 식으로 한번 프로그램을 써봤는데요.
각각 해당 식들을 입력하고 복소수 레벨에서 실행시키면 에러 메시지가 A conditional statement did not resolve to TRUE or FALSE라는 메시지가 뜹니다. level 누를 때 2로 눌렀던 걸로 기억합니다. 보니까 조건식에서 에러가 나는 것 같은데 혹시 버그인지 제가 사용법을 몰라서 못 쓰는 건지 궁금합니다.
해당 매트랩 홈페이지 주소는 https://kr.mathworks.com/help/matlab/ref/residue.html입니다.
그리고 해당 식들은 (2*s^3+s^2)/(s^3+s^2+1)과 (2*s^4+s)/(s^2+1)입니다. -
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세상의모든계산기
첫번째 예제는 ERROR가 나는 상황이고,
두번째 예제는 문제가 없는 듯 합니다.
버그가 맞구요.
뭔가 잘못된 건 확실한데...디버깅하는 것이
저에게는 0에서 다시 시작하는 것과 같기 때문에 손이 가질 않네요. - 2
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세상의모든계산기2023.04.11 - 18:35 #38678오픈 AI에 코드를 보여주니
LibPub pfe()는 Casio 계산기에서 지원하는 프로그래밍 언어로 작성된 프로그램입니다. 주어진 유리 함수의 PFD(partial fraction decomposition)를 찾기 위해 설계된 사용자 정의 함수로 미적분학 및 대수학에서 유용한 기법입니다. 프로그램은 먼저 계산기를 Exact 모드와 float6 모드로 설정합니다. 그런 다음 사용자에게 분수 형식의 유리수 함수를 입력하라는 메시지가 표시됩니다. 그런 다음 프로그램은 "x", "s" 또는 "t" 식에 사용된 변수를 식별합니다. 사용된 변수가 이 세 가지 중 하나가 아니면 프로그램은 오류 메시지를 표시합니다. 다음으로, 프로그램은 분모에 의한 분자의 다항식 나눗셈의 몫과 나머지를 찾습니다. 몫이 0이면 프로그램은 원래 다항식을 표시합니다. 그렇지 않으면 나머지와 분모를 표시합니다. 그런 다음 프로그램은 분모의 여러 근을 찾고 각 근에 대한 계수를 계산합니다. 복소수가 있는 경우 PFD 수준(실수 또는 복소수)을 선택하라는 메시지가 표시됩니다. 실제인 경우 프로그램은 결과를 행렬로 표시합니다. 복소수인 경우 프로그램은 복소수 근을 찾아 해당 계수를 계산하고 결과를 행렬로 표시합니다. 전반적으로 LibPub pfe()는 많은 수학적 문제를 해결하는 데 필수적인 유리 함수의 부분 분수 분해를 찾는 강력한 도구입니다. -
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세상의모든계산기2023.04.11 - 18:36 #38681개선할 점은 없냐 물어보니...
귀하의 프로그램은 잘 작성되고 포괄적인 것 같습니다. 그러나 개선을 위한 몇 가지 제안을 제공할 수 있습니다.
오류 처리 추가: 프로그램은 사용자가 유효한 입력을 입력했다고 가정합니다. 사용자가 잘못된 입력을 입력하는 경우 프로그램 충돌을 방지하기 위해 오류 처리를 추가하는 것이 도움이 될 것입니다.
가독성 향상: 주석을 추가하고 긴 코드 줄을 여러 줄로 나누어 코드의 가독성을 높일 수 있습니다.
설명이 포함된 변수 이름 추가: 일부 변수 이름은 짧고 설명이 많지 않습니다. 더 설명적인 변수 이름을 사용하면 코드를 더 쉽게 이해할 수 있습니다.
사용자가 변수 이름을 입력하도록 허용: 사용자에게 특정 변수 이름을 사용하도록 요청하는 대신 사용하려는 변수 이름을 입력하도록 허용할 수 있습니다.
더 많은 옵션 추가: 프로그램은 현재 다항식의 부분 분수 확장 계산만 지원합니다. 함수의 라플라스 변환 계산과 같은 더 많은 옵션을 추가하는 것을 고려할 수 있습니다. - 1
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세상의모든계산기
Exact float6 Disp "Enter rational function in the form of a/b(x)" Prompt a,b,x If x="x" or x="s" or x="t" Then q:=a/b // 몫 계산 r:=a-q*b // 나머지 계산 If q=0 Then Disp "The original polynomial is:" Disp r Else Disp "The quotient is:" Disp q Disp "The remainder is:" Disp r EndIf roots:=poly_roots(b,x) coeffs:=List(0,dim(roots)) For i,root In roots Do If Im(root)=0 Then // 근이 실수인 경우 coeff:=limit(a/b/(x-root),x,root) Else // 근이 복소수인 경우 Disp "Select PFD level for complex roots of", root Menu "PFD Level", ["Real", "Complex"] If Ans=1 Then // PFD level: Real coeff:=limit(a/b/(x-root),x,root) Else // PFD level: Complex coeff_real:=limit(a/b/(x-Re(root)),x,Re(root)) coeff_imag:=limit(a/b/(x-Im(root)),x,Im(root)) coeff:=Matrix([[coeff_real,coeff_imag],[-coeff_imag,coeff_real]]) EndIf EndIf coeffs[i]:=coeff EndFor If dim(roots)=0 Then Disp "No roots found." Else Disp "Coefficients:" Disp coeffs EndIf Else Disp "Error: Invalid variable used" Stop EndIf설명만 입력하고 ti nspire 용으로 만들어 달랬더니 위와 같이 만들어줬습니다.
대충 ti basic 하고 비슷은 한데, 못쓰는 명령어도 짬뽕되어 있고 그렇네요.
세상의모든계산기 님의 최근 댓글
- claude AI는 l-c*r^2 을 1-c*r^2 으로 잘못 읽고 표시하고 있습니다. - TI-nspire CAS 계산기에 l-c*r^2 ≥0 을 조건에 추가해 계산해 보아도 결과는 바뀌지 않습니다. 2026 07.20 ⚠️ 경고가 바로 두 번째 방법이 "성공"한 이유와 정확히 연결되어 있습니다. 경고의 의미 "Domain of the result might be larger than the domain of the input"는 CAS가 절댓값(모듈러스)을 계산하는 과정에서 원래 식보다 정의역이 더 넓은 형태로 단순화했다는 뜻입니다. 구체적으로 이 계산은 내부적으로 대략 이런 과정을 거칩니다. $$\left|\frac{er}{e\cdot r}\right| = \sqrt{\left(\frac{er}{e\cdot r}\right)\cdot\overline{\left(\frac{er}{e\cdot r}\right)}}$$ 즉 원래 식(복소수)과 그 켤레복소수를 곱해서 실수부·허수부 제곱합을 만들고, 거기에 다시 제곱근을 씌우는 과정입니다. 이 과정에서 √(x²) → x 또는 √a·√b → √(ab) 같은 규칙들이 쓰이는데, 이런 규칙들은 x가 실수이고 0 이상일 때만 엄밀하게 성립합니다. CAS는 이 조건들을 일일이 다 추적하지 않고 넘어가면서, 원래는 (e≠0, r+l·ω·i ≠ 0 등) 복소수 특유의 좁은 정의역을 가진 식을, r, l, ω가 어떤 실수여도(부호 무관하게) 정의되는 1/√(r²+l²·ω²)라는 더 넓은 정의역의 식으로 바꿔버린 것입니다. CAS는 이 손실을 감지하고 경고를 띄운 것입니다. 이게 왜 조건 대입 성공과 연결되는가 정리하면, 이 경고는 사실상 이런 뜻입니다. "나는 이 결과를 만들면서 원래 식이 가지고 있던 정의역 제약 정보(부호 조건, i 관련 조건 등)를 이미 버렸다." 바로 이 "정의역 정보를 버린" 상태가 이후 con_1 대입을 매끄럽게 만드는 원인입니다. 첫 번째 시도에서는 i가 살아있는 원래 식에 조건을 대입했기 때문에, CAS가 √(1-c·r²)이 실수인지(정의역 조건: 1-c·r² ≥ 0) 계속 추적하려고 했고, 그 정보가 con에 없어서 더 이상 정리를 못 하고 멈췄습니다. 두 번째 시도에서는 절댓값 계산 단계에서 이미 그런 세밀한 정의역 추적을 CAS 스스로 포기(단순화)했기 때문에, 이후 ω에 무리식을 대입해도 "이게 실수가 맞나?" 하는 검증 절차 없이 그냥 대수적으로 치환·정리해 버립니다. 그래서 깔끔하게 √c/√l이 나온 겁니다. 한 줄 요약 절댓값 계산 시 뜬 "정의역이 넓어졌을 수 있다"는 경고는, CAS가 그 순간에 원래 식의 엄밀한 조건(정의역)을 놓쳤다는 신호이고, 바로 그 "조건을 놓친 상태"이기 때문에 뒤에 이어지는 조건식 대입이 막힘없이 진행된 것입니다. 다만 그 대가로, 결과인 1/√(r²+l²·ω²)이나 최종 √c/√l이 원래 회로 조건(i≠0이 되는 경계, 분모가 0이 되는 경우 등)에서는 엄밀히 성립하지 않을 수 있다는 점은 감안하셔야 합니다. 실제 물리적으로는 r, l, c > 0이고 결과도 물리적으로 타당한 형태라 문제없어 보이지만, 수학적 엄밀성 측면에서는 "정의역이 넓어진 근사적 결과"라는 꼬리표가 붙어있는 셈입니다. 2026 07.20 Claude AI 답변 TI-Nspire CAS의 | (such that / 조건대입) 연산자는 대입 시점의 수식 형태를 그대로 두고 기호만 치환하는 연산입니다. 대입 후에 처음부터 다시 "실수부/허수부 분리, 유리화" 같은 재간소화를 자동으로 수행하지 않습니다. 이 차이가 지금 보신 결과 차이의 핵심입니다. 첫 번째 경우 (|er/(e·r)| | con_1 and con → 실패) 이 시점의 식은 아직 r + l·ω·i 형태의 복소수 그대로입니다 (i가 살아있음). 여기에 con_1: ω = √(1-c·r²)/(√c·l)을 대입하면, 분모 안에 i · √(1-c·r²) 라는 항이 새로 생깁니다. 문제는 CAS가 √(1-c·r²)이 실수인지(즉 1-c·r² ≥ 0인지) 판단할 근거가 없다는 겁니다. 저장해 두신 con 조건은 c>0, l>0, r>0뿐이고, 1-c·r²≥0이라는 조건은 포함되어 있지 않습니다. 그래서 CAS는 i와 이 무리식을 더 정리(유리화, 실수부·허수부 재결합)하지 못하고 있는 그대로 남겨둡니다. 결과에 여전히 i가 보이는 이유입니다. 두 번째 경우 (결과값 1/√(r²+l²·ω²)에 대입 → 성공) |er/(e·r)| (절댓값/모듈러스) 연산은 그 자체로 이미 "복소수 → 실수" 변환을 완료한 결과입니다. 즉 1/√(r²+l²·ω²)에는 더 이상 i가 없고, 순수하게 r, l, ω로만 이루어진 실수식입니다. 이 식에 ω = con_1을 대입하는 것은 그냥 실수 대수식에 실수 대입하는 것이므로, i와 무리식이 뒤엉키는 문제 자체가 발생하지 않습니다. 그래서 바로 깔끔하게 √c/√l로 정리됩니다. 정리하면 절댓값(모듈러스) 계산은 "이 값들이 실수다"라는 가정을 이미 내부적으로 써서 i를 제거하는 연산입니다. 그 연산을 조건 대입 이전에 해두면, 이후 대입은 단순 실수 대입이라 문제없이 정리됩니다. 반대로 i가 남아있는 식에 무리식을 포함한 조건을 먼저 대입하면, 그 무리식의 실수성/부호에 대한 가정이 없어서 CAS가 i를 소거하는 재간소화를 못 하고 멈춰버립니다. 실용적 팁: 복소식에 조건을 대입해야 할 때는 가능하면 절댓값·실수화(유리화) 등을 먼저 끝내서 i를 없앤 뒤 조건을 대입하거나, 대입 후 결과에 다시 simplify/expand/combine 같은 명령을 한 번 더 걸어주면 (필요한 도메인 조건과 함께) 정리가 되는 경우가 많습니다. 2026 07.19 저도 어림잡아 추측할 뿐이지 정확한 이유를 알지는 못합니다. 질문하신 사진을 그대로 (Gemini 3.5 Flash / ChatGPT / Claude Sonnet 5) AI에 넣어 보니 claude AI 가 제일 합리적인 답변을 주어서 이를 붙여 넣습니다. 2026 07.19 아 그렇네요. 감사합니다. ^^ 2026 04.28