C 言語で二次方程式を解く方法

はじめに

この実験では、C プログラミングで二次方程式を解く方法を学びます。この実験では、二次方程式の係数を読み取り、判別式を計算し、実数解または複素数解を求めるまでの完全なプロセスをカバーしています。ユーザーに係数を入力させ、必要な計算を行い、解を出力する C プログラムを作成します。

この実験は 2 つの主要なステップに分かれています。まず、ユーザーから係数 a、b、c を読み取る方法を学びます。次に、プログラムを修正して判別式を計算し、二次公式を使用して方程式の解を求め、実数解と複素数解の両方を扱います。

a、b、c を読み取る

このステップでは、C 言語で二次方程式の入力値を読み取る方法を学びます。ユーザーから係数 a、b、c を受け取るプログラムを作成します。

まず、二次方程式の求解プログラム用の新しいファイルを作成します。

cd ~/project
nano quadratic_solver.c

次に、以下のコードをファイルに追加します。

#include <stdio.h>

int main() {
    double a, b, c;

    // Prompt user for input
    printf("Enter coefficient a: ");
    scanf("%lf", &a);

    printf("Enter coefficient b: ");
    scanf("%lf", &b);

    printf("Enter coefficient c: ");
    scanf("%lf", &c);

    // Print the entered coefficients
    printf("Coefficients entered:\n");
    printf("a = %.2f\n", a);
    printf("b = %.2f\n", b);
    printf("c = %.2f\n", c);

    return 0;
}

プログラムをコンパイルします。

gcc quadratic_solver.c -o quadratic_solver

プログラムを実行します。

./quadratic_solver

出力例：

Enter coefficient a: 1
Enter coefficient b: -5
Enter coefficient c: 6
Coefficients entered:
a = 1.00
b = -5.00
c = 6.00

コードの主要な部分を解説します。

scanf() は各係数のユーザー入力を読み取るために使用されます。
%lf は倍精度浮動小数点数の書式指定子です。
係数は変数 a、b、c に格納されます。
プログラムは入力された係数を再表示して入力を確認します。

判別式を計算して解を求める

このステップでは、前のプログラムを修正して判別式を計算し、二次公式を使用して二次方程式の解を求めます。

既存のファイルを開き、コードを更新します。

cd ~/project
nano quadratic_solver.c

前のコードを以下のコードに置き換えます。

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main() {
    double a, b, c;
    double discriminant, root1, root2;

    // Prompt user for input
    printf("Enter coefficient a: ");
    scanf("%lf", &a);

    printf("Enter coefficient b: ");
    scanf("%lf", &b);

    printf("Enter coefficient c: ");
    scanf("%lf", &c);

    // Calculate discriminant
    discriminant = b * b - 4 * a * c;

    // Check discriminant to determine root types
    if (discriminant > 0) {
        // Two distinct real roots
        root1 = (-b + sqrt(discriminant)) / (2 * a);
        root2 = (-b - sqrt(discriminant)) / (2 * a);
        printf("Two distinct real roots:\n");
        printf("Root 1 = %.2f\n", root1);
        printf("Root 2 = %.2f\n", root2);
    } else if (discriminant == 0) {
        // One real root (repeated)
        root1 = -b / (2 * a);
        printf("One real root (repeated):\n");
        printf("Root = %.2f\n", root1);
    } else {
        // Complex roots
        double realPart = -b / (2 * a);
        double imaginaryPart = sqrt(-discriminant) / (2 * a);
        printf("Complex roots:\n");
        printf("Root 1 = %.2f + %.2fi\n", realPart, imaginaryPart);
        printf("Root 2 = %.2f - %.2fi\n", realPart, imaginaryPart);
    }

    return 0;
}

数学ライブラリを使用してプログラムをコンパイルします。

gcc quadratic_solver.c -o quadratic_solver -lm

さまざまなシナリオでプログラムを実行します。

./quadratic_solver

出力例（2 つの実数解）:

Enter coefficient a: 1
Enter coefficient b: -5
Enter coefficient c: 6
Two distinct real roots:
Root 1 = 3.00
Root 2 = 2.00

出力例（1 つの実数解）:

Enter coefficient a: 1
Enter coefficient b: -2
Enter coefficient c: 1
One real root (repeated):
Root = 1.00

出力例（複素数解）:

Enter coefficient a: 1
Enter coefficient b: 2
Enter coefficient c: 5
Complex roots:
Root 1 = -1.00 + 2.00i
Root 2 = -1.00 - 2.00i

コードの要点：

二次公式を使用して解を計算します。
判別式をチェックして解の種類を判断します。
2 つの実数解、1 つの実数解、複素数解の 3 つのシナリオを扱います。
math.h ライブラリの sqrt() 関数を使用します。
数学ライブラリをリンクするために -lm フラグでコンパイルします。

実数解または複素数解を出力する

このステップでは、二次方程式の求解プログラムを拡張して、より詳細な出力を提供し、異なる解のタイプをより適切な書式で扱います。