Sympy中条件表达式报错，如何仅绘制函数正值区域？

问题背景 #

尝试编写依赖于另一表达式的条件符号表达式，代码如下：

from sympy import *
x = symbols('x')
y1 = x/cos(x)
y2 = y2 if y1>0 else nan

运行后触发异常：

File /usr/lib/python3.10/site-packages/sympy/core/relational.py:511, in Relational.__bool__(self)
    510 def __bool__(self):
--> 511     raise TypeError("cannot determine truth value of Relational")

TypeError: cannot determine truth value of Relational

最终需求是实现上述条件逻辑，并仅绘制x/cos(x)函数为正的区域。

问题分析 #

报错根源在于：Python原生的if-else语句要求条件必须能确定布尔真值，但Sympy的y1>0是符号关系表达式（Relational类型），在未代入具体数值前，无法判定其真假，因此抛出该类型错误。

解决方案 #

1. 用Sympy的Piecewise定义条件表达式 #

Sympy提供了Piecewise函数专门处理符号分段逻辑，替代Python原生的条件判断：

from sympy import *
x = symbols('x')
y1 = x/cos(x)
# 定义分段规则：当y1>0时取y1，其余情况取nan
y2 = Piecewise((y1, y1 > 0), (nan, True))

Piecewise的参数为多个(表达式, 条件)元组，最后一个元组用True作为条件，表示默认分支。

2. 绘制函数正值区域的两种方案 #

方案一：直接绘制分段函数

使用Sympy的plot函数绘制y2，非正值区域会因nan自动显示为空白：

plot(y2, (x, -2*pi, 2*pi))

方案二：用plot_implicit标记正值区域

如果需要直观展示满足y1>0的区域范围，可使用plot_implicit绘制不等式对应的区域：

plot_implicit(y1 > 0, (x, -2*pi, 2*pi), (y, -10, 10))

更新说明 #

已采纳@Oscar Benjamin的建议解决原条件表达式问题，但在绘制Piecewise函数及使用plot_implicit时遇到其他绘图异常，相关问题将另行提问说明。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者gboffi