基本定数の利用は、科学計算における重要な要素。SciPyは`scipy.constants`モジュールを提供し、**プランク定数**（`h`）や**光速**（`c`）など、最も重要な物理定数へのアクセスを可能にする。これらの定数は、正確な計算が必要な物理学や工学の問題を解決する際に不可欠。よくある例として、**光子のエネルギー**をその周波数から計算する場面があり、これは物理学、化学、工学で実用的な課題となる。


import unittest
import user_code
import ast
import re   
import unittest
import importlib
import math

class TestTask(unittest.TestCase):
    def test_photon_energy_5e14(self):
        import user_code
        importlib.reload(user_code)
        result = user_code.photon_energy(5e14)
        expected = getattr(user_code, 'h', None) * 5e14
        _dynamic_test(
            self,
            math.isclose(result, expected, rel_tol=1e-12),
            "Function returns correct energy for frequency 5e14 Hz",
            f"Expected {expected}, got {result}",
        )

    def test_photon_energy_zero(self):
        import user_code
        importlib.reload(user_code)
        result = user_code.photon_energy(0)
        _dynamic_test(
            self,
            result == 0.0,
            "Function returns 0.0 for frequency 0",
            f"Expected 0.0, got {result}",
        )

    def test_photon_energy_1e15(self):
        import user_code
        importlib.reload(user_code)
        result = user_code.photon_energy(1e15)
        expected = getattr(user_code, 'h', None) * 1e15
        _dynamic_test(
            self,
            math.isclose(result, expected, rel_tol=1e-12),
            "Function returns correct energy for frequency 1e15 Hz",
            f"Expected {expected}, got {result}",
        )

def _dynamic_test(test_case, condition, success_message, failure_message):
    if condition:
        test_case._testMethodName = success_message
        test_case.assertTrue(True, success_message)
    else:
        test_case._testMethodName = failure_message
        test_case.fail(failure_message)

def normalize_text(text):
    text = text.lower()
    text = re.sub(r"\s{2,}", " ", text)
    text = re.sub(r"\s*([,:?])\s*", r"\1 ", text)
    return text.strip()

def change_var(code: str, var_name: str, value: str) -> str:
    tree = ast.parse(code)
    lines = code.splitlines()
    for i, node in enumerate(tree.body):
        if isinstance(node, ast.Assign):
            for target in node.targets:
                if isinstance(target, ast.Name) and target.id == var_name:
                    start_line = node.lineno - 1
                    line = lines[start_line]
                    indent = ' ' * (len(line) - len(line.lstrip()))
                    lines[start_line] = f"{indent}{var_name} = {value}"
                    next_line = len(lines)
                    for next_node in tree.body[i+1:]:
                        if hasattr(next_node, 'lineno'):
                            next_line = next_node.lineno - 1
                            break
                    if next_line > start_line + 1:
                        lines[start_line+1:next_line] = []
                    
                    return '\\n'.join(lines)
    return code

if __name__ == "__main__":
    unittest.main()


test_main.py

強力な数学的バックグラウンドと中級から上級のPythonスキルを持つ学生を対象に、SciPyを活用した科学計算、最適化、積分、高度な数学的操作に焦点を当てた包括的なコースです。

科学計算のためのSciPyの構造、主要モジュール、および基本機能を探求します。

SciPyの強力な線形代数機能を活用し、実世界の数学的問題を解決します。

科学および工学の問題に対して、SciPy を用いた最適化手法と根探索アルゴリズムを習得します。

SciPyを使用した積分、補間、基本的な信号処理を含む高度な数学的操作を学びます。

チャレンジ：科学計算における定数

解答