Python使用SymPy解微分方程后乘数值报Equality与float运算不支持错误

在Python中使用SymPy库求解微分方程得到x(t)、y(t)两个解后，将解与整数或浮点数相乘时触发报错：unsupported operand type(s) for *: 'Equality' and 'float'，相关实现代码如下：

from sympy import symbols, Function, Eq, diff, dsolve, solve

def model():
    t = symbols('t')
    y, x = symbols("y x", cls=Function)
    eq = (Eq(diff(y(t), t), (2 * x(t))), Eq(diff(x(t), t), (2 * y(t))))
    h = dsolve(eq)
    t0 = 0
    x0 = 1
    y0 = 1
    init1 = h[0].rhs.subs(t, t0) - x0
    init2 = h[1].rhs.subs(t, t0) - y0
    S = solve((init1, init2))
    h0 = [h[0].subs(S), h[1].subs(S)]
    for i in range(len(h0)):
        print(2 * h0[i])
    
model()

dsolve返回的解、以及代入初始条件后的h0列表元素均为SymPy的Equality类型，本质是「函数名=表达式」的等式对象，并非可直接参与数值运算的表达式对象，直接与数字做乘法运算会触发类型不兼容错误。

如果需要对解的表达式做运算，提取等式的.rhs属性（即等式右侧的实际表达式）参与运算即可，按使用场景分为两种实现方式：

• 仅需要计算后的表达式：直接提取.rhs参与运算
• 需要保留「函数=计算后表达式」的等式结构：重新构造Eq对象

from sympy import symbols, Function, Eq, diff, dsolve, solve

def model():
    t = symbols('t')
    y, x = symbols("y x", cls=Function)
    eq = (Eq(diff(y(t), t), (2 * x(t))), Eq(diff(x(t), t), (2 * y(t))))
    h = dsolve(eq)
    t0 = 0
    x0 = 1
    y0 = 1
    init1 = h[0].rhs.subs(t, t0) - x0
    init2 = h[1].rhs.subs(t, t0) - y0
    S = solve((init1, init2))
    h0 = [h[0].subs(S), h[1].subs(S)]
    for i in range(len(h0)):
        # 方式1：仅输出计算后的表达式
        # print(2 * h0[i].rhs)
        # 方式2：输出保留等式结构的结果
        print(Eq(h0[i].lhs, 2 * h0[i].rhs))
    
model()

Eq(x(t), 2*exp(2*t))
Eq(y(t), 2*exp(2*t))

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ayoub Errami