Есть ли библиотека, которая решит математическое уравнение?
есть
Если тебе надо просто выполнить вычисления, то да, eval() подойдёт. 
Если тебе надо не ограничиваться приведённым примитивным примером прямого вычисления, а тебя интересует символьная алгебра (типа f=sin(u)^2+tan(v) ), то посмотри обзор тут:  https://jenyay.net/Programming/PyMath