import unittest
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.lines import Line2D
from matplotlib.collections import PathCollection
import user_code  # Ð²Ð¸ÐºÐ¾Ð½ÑÑ ÐºÐ¾Ð´ ÐºÐ¾ÑÐ¸ÑÑÑÐ²Ð°ÑÐ°

def _dynamic(tc, ok, ok_msg, fail_msg):
    tc._testMethodName = ok_msg if ok else fail_msg
    (tc.assertTrue if ok else tc.fail)(tc._testMethodName)

A, B, C = -1, 12, -20
XV_EXPECT, MP_EXPECT = 6.0, 16.0
ROOTS_EXPECT = (2.0, 10.0)
DELTA = 1e-6

class TestProfitCompact(unittest.TestCase):

    def test_standard_checks(self):
        reasons = []

        # coefficients present & correct
        a, b, c = getattr(user_code, 'a', None), getattr(user_code, 'b', None), getattr(user_code, 'c', None)
        if (a, b, c) != (A, B, C):
            reasons.append(f"coeffsâ (-1,12,-20), got {(a,b,c)}")

        # x,y arrays correct
        x = getattr(user_code, 'x', None)
        y = getattr(user_code, 'y', None)
        if not (isinstance(x, np.ndarray) and x.size == 100 and abs(x.min())<1e-9 and abs(x.max()-12.0)<1e-9):
            reasons.append("x must be linspace(0,12,100)")
        if not (isinstance(y, np.ndarray) and isinstance(x, np.ndarray) and np.allclose(y, A*x**2 + B*x + C, atol=1e-8)):
            reasons.append("y must equal a*x**2 + b*x + c")

        # plot elements present
        ax = plt.gca()
        lines = {ln.get_label(): ln for ln in ax.get_lines() if isinstance(ln, Line2D)}
        if "Profit Function" not in lines:
            reasons.append("missing line 'Profit Function'")
        if not (ax.get_xlabel()=="Units Sold" and ax.get_ylabel()=="Profit ($1000)" and ax.get_title()=="Profit Maximization Analysis"):
            reasons.append("labels/title incorrect")

        _dynamic(self, len(reasons)==0, "PASS: standard checks", "FAIL: " + "; ".join(reasons))

    def test_optimal_units_vertex(self):
        reasons = []
        xv = getattr(user_code, 'x_vertex', None)
        mp = getattr(user_code, 'max_profit', None)
        if not (xv is not None and abs(xv - XV_EXPECT) < DELTA):
            reasons.append(f"x_vertex {xv} â  {XV_EXPECT}")
        if not (mp is not None and abs(mp - MP_EXPECT) < DELTA):
            reasons.append(f"max_profit {mp} â  {MP_EXPECT}")

        # optional: vertex marker at correct point if plotted
        ax = plt.gca()
        scatters = {c.get_label(): c for c in ax.collections if isinstance(c, PathCollection)}
        sc_v = scatters.get("Max Profit")
        if sc_v is not None:
            ok = sc_v.get_offsets().shape[0] >= 1 and np.allclose(sc_v.get_offsets()[0], [xv, mp], atol=DELTA)
            if not ok:
                reasons.append("vertex marker not at (x_vertex, max_profit)")

        _dynamic(self, len(reasons)==0, "PASS: optimal units (vertex) correct",
                 "FAIL: " + "; ".join(reasons))

    def test_breakeven_points(self):
        reasons = []

        disc = getattr(user_code, 'discriminant', None)
        if not (disc is not None and abs(disc - 64.0) < DELTA):
            reasons.append(f"discriminant {disc} â  64")

        x1 = getattr(user_code, 'x1', None)
        x2 = getattr(user_code, 'x2', None)
        roots_user = tuple(sorted([x1, x2])) if (x1 is not None and x2 is not None) else None
        if not (roots_user and np.allclose(roots_user, sorted(ROOTS_EXPECT), atol=DELTA)):
            reasons.append(f"roots {roots_user} â  {sorted(ROOTS_EXPECT)}")

        be = getattr(user_code, 'breakeven_points', None)
        if not (isinstance(be, tuple) and len(be)==2 and np.allclose(sorted(be), sorted(ROOTS_EXPECT), atol=DELTA)):
            reasons.append(f"breakeven_points {be} â  {ROOTS_EXPECT}")

        # optional: markers at y=0 for both roots
        ax = plt.gca()
        scatters = {c.get_label(): c for c in ax.collections if isinstance(c, PathCollection)}
        sc_be = scatters.get("Breakeven Points")
        if sc_be is not None:
            offs = np.array(sc_be.get_offsets())
            ok = offs.shape[0] >= 2 and np.allclose(np.sort(offs[:,0]), sorted(ROOTS_EXPECT), atol=DELTA) and np.allclose(offs[:,1], 0.0, atol=1e-9)
            if not ok:
                reasons.append("breakeven markers not at y=0 and x=2,10")

        _dynamic(self, len(reasons)==0, "PASS: breakeven points correct",
                 "FAIL: " + "; ".join(reasons))


test_code.py

データサイエンスに不可欠な数学的基礎を習得します。関数、微積分、線形代数、確率、次元削減の主要な概念を探求します。理論的理解と実践的なコーディング経験の両方を構築し、データ分析、複雑なシステムのモデリング、機械学習における高度な手法の適用能力を強化します。

数学関数の基礎を探求します。さまざまな種類の代数関数および超越関数、その性質、およびそれらをPythonで実装して実世界の問題を解決する方法について学びます。

集合と級数の概念を基礎的な操作から実践的な応用まで習得します。Pythonで集合演算を実装し、等差数列および等比数列を扱う実践的な経験を得られます。

極限、導関数、積分、偏導関数についての確かな理解を身につけます。これらの概念をPythonで実装し、勾配降下法による最適化への応用を通じて理論と実践を結びつけます。

ベクトル、行列、変換に関する強固な知識の構築。分解法および固有値解析の学習。Pythonによるコーディング課題や実践的なデータサイエンス応用を通じた概念の強化。

確率論と統計学を深く学びます。条件付き確率、ベイズの定理、統計的指標を学習します。Pythonで主要な概念を実装し、分布をシミュレーションし、課題やクイズを通じてスキルを強化します。

チャレンジ：二次関数を用いた利益の最大化

解答