- •Элементарное введение в систему аналитических вычислений «mathematica»
- •7. Уравнения 19
- •8. Правила преобразования 22
- •9. Функции и программы 23
- •10. Построение графиков 27
- •2.6. Числа
- •3. Оператор связывания имени с выражением
- •4. Арифметика
- •4.1. Численная аппроксимация
- •4.2. Математические функции
- •4.3. Арифметика с комплексными числами
- •4.4. Функции с комплексными переменными
- •4.5. Операции с матрицами
- •1) Синтаксис записи векторов и матриц совпадает с синтаксисом записи списков.
- •2) Определение элементов матриц и векторов.
- •3) Арифметические действия с векторами и матрицами:
- •4.6. Матричные функции
- •4.7. Массивы, векторы и матрицы
- •5. Алгебра
- •5.1. Функции для преобразования полиномов
- •5.2. Функции определения структуры полинома
- •5.3. Функции преобразования рациональных выражений
- •6. Символьная математика
- •6.1. Базовые функции
- •7. Уравнения
- •7.1. Правила записи уравнений.
- •7.2. Решение алгебраических уравнений в аналитическом и численном видах
- •7.3. Дифференциальные уравнения
- •8. Правила преобразования
- •9. Функции и программы
- •9.1. Определение функции
- •9.2. Глобальные и локальные переменные
- •9.3. Структурные операторы
- •9.4. Рекурсивный вызов функций
- •9.5. Пакеты функций
- •10. Построение графиков
- •10.1. Двухмерные графики
- •10.2. Графики функций, зависящей от двух переменных
- •10.3. Графики функции, заданной параметрически
- •Литература
5.2. Функции определения структуры полинома
а) PolynomialQ[expr, x] - возвращает True, если expr полином от x.
Variables[poly] - возвращает список переменных полинома.
In[7]:= Variables[u]
Out[7]= {x, y}
Length[poly] - возвращает число терминов, входящих в полином.
In[8]:= Length[u]
Out[8]= 2
Exponent[poly, x] - возвращает максимальную степень в полиноме при y.
In[9]:=Exponent[u, y]
Out[9]= 3
5.3. Функции преобразования рациональных выражений
a) Numerator[expr] - возвращает числитель выражения expr.
b) Denumenator[expr] - возвращает знаменатель выражения expr.
c) Expand[expr] - раскрывает степени и произведения полиномов в числителе, оставляя знаменатель в виде простейших множителей.
In[1]:= V=(x - 1)^2 (2 + x) / ((1 + x) (x - 3)^2);
In[2]:= Expand[V]
Out[2]= - +
ExpandAll[expr] - тоже что и Expand для числителя, в знаменателе раскрываются произведения и степени.
In[3]:=ExpandAll[V]
Out[3]= - +
e) Together[expr] - приведение к общему знаменателю.
In[4]:= Together[%]
Out[4]=
f) Apart[expr] - возвращает выражение в виде суммы с простыми знаменателями.
In[5]:= Apart [%]
Out[5]=
g) Factor[expr] - представляет рациональное выражение в виде множителей.
In[6]:=Factor[%]
Out[6]=
h) Simplify[expr] - упрощает выражение, представляя его в компактной форме
In[7]:= Simplify[%%]
Out[7]=
6. Символьная математика
6.1. Базовые функции
a) Дифференцирование функций :
D[f,u] - частная производная функции f по u;
In[1]:= D[Sin[x^2]*x, x]
Out[1]:= 2 x2 Cos[ x2 ] + Sin[ x2 ]
In[2]:= D[ x^2 * y^2 , y, x]
Out[2]:= 4 x y
D[f,{x, n}] - частная производная функции f по x n-го порядка.
In[3]:= D[Sin[ x ]*x^2, {x, 2}]
Out[4]:= 4 x Cos[ x ] + 2 Sin[ x ] - x2 Sin[ x2 ]
b) Интегрирование выражений:
Integrate[f,x] - неопределенный интеграл ;
In[1]:= Integrate[ x * Sin[ x ], x]
Out[1]:= -x Cos[ x ] + Sin[ x ]
Integrate - определенный интеграл ;
In[1]:= Integrate[ x * Sin[ x ], {x, -10, 10)]
Out[1]:= -20 Cos[ 10 ] + 2 Sin[ 10 ]
Integrate - .
In[1]:= Integrate[ x^2 + y^2, {x, 0, 1}, {y, 0, 1}]
Out[1]:= 1/3
c) Сумма, разложение в ряд и нахождение пределов:
Sum - сумма по i;
In[1]:= Sum[ x^n/(n!), {n, 1, 5}]
Out[1]:= x + x^2/2 + x^3/6 + x^4/24 + x^5/120
Series - разложение в степенной ряд ;
In[1]:= Series[ f[x], {x, 0, 3}]
Out[1]:=
Limit - предел .
7. Уравнения
7.1. Правила записи уравнений.
Уравнения в системе Mathematica записываются как тождества. Для их запис используется знак двойного равенства < == >.
Одно уравнение:
lhs == rhs , где rhs - правая часть уравнений, lhs - левая часть уравнения.
Система уравнений:
, где уравнения представляются в виде списка
ПРИМЕР записи уравнений:
a x^2+b x+c == 0 запись одного уравнения
{ a x^2+b x+c == 0, a x+b == 0} запись системы 2-х уравнений
7.2. Решение алгебраических уравнений в аналитическом и численном видах
Решение алгебраических уравнений в аналитическом виде:
Solve[lhs == rhs, x] - решить уравнение lhs == rhs относительно переменной x.
Solve - решить систему уравнений относительно переменных .
Численное решение алгебраических уравнений:
NSolve - численная аппроксимация корней полиномиального уравнения.
FindRoot - находит решение уравнения численным методом, стартуя из точки .