Warning: include(/var/www/iill7773/data/www/wiselab.ru/wp-content/plugins/wp-super-cache/wp-cache-base.php): failed to open stream: No such file or directory in /home/u7426dd0/domains/wiselab.ru/public_html/wp-content/plugins/wp-super-cache/wp-cache.php on line 65

Warning: include(): Failed opening '/var/www/iill7773/data/www/wiselab.ru/wp-content/plugins/wp-super-cache/wp-cache-base.php' for inclusion (include_path='.:/opt/alt/php55/usr/share/pear:/opt/alt/php55/usr/share/php') in /home/u7426dd0/domains/wiselab.ru/public_html/wp-content/plugins/wp-super-cache/wp-cache.php on line 65

Warning: include_once(/var/www/iill7773/data/www/wiselab.ru/wp-content/plugins/wp-super-cache/ossdl-cdn.php): failed to open stream: No such file or directory in /home/u7426dd0/domains/wiselab.ru/public_html/wp-content/plugins/wp-super-cache/wp-cache.php on line 82

Warning: include_once(): Failed opening '/var/www/iill7773/data/www/wiselab.ru/wp-content/plugins/wp-super-cache/ossdl-cdn.php' for inclusion (include_path='.:/opt/alt/php55/usr/share/pear:/opt/alt/php55/usr/share/php') in /home/u7426dd0/domains/wiselab.ru/public_html/wp-content/plugins/wp-super-cache/wp-cache.php on line 82
Maple 15 | Учебники - Part 2

Архив рубрики «Maple 15»

Аппроксимации рядом Тейлора

Аппроксимации рядом Тейлора
Начнем с аппроксимации функции хорошо известным рядом Тейлора степени 8 относительно середины интервала (точки с х=2):

Такой ряд позволяет использовать для вычислений только арифметические действия, что само по себе здорово! Для удобства преобразуем аппроксимацию в функцию, чтобы она соответствовала форме, указанной для первоначальной функции f(x). Тогда мы сможем построить график кривой ошибок для аппроксимации полиномом Тейлора:

Кривая ошибок для аппроксимации полиномом Тейлора строится командой: 
> plotd(f- TaylorApprox,0..4,.co1or=black);
и имеет вид, представленный. Эта кривая нас, прямо скажем, не слишком радует, поскольку погрешность в сотни раз превышает заданную.
Типичное свойство аппроксимации рядом Тейлора состоит в том, что ошибка мала вблизи точки разложения и велика вдали от нее. В данном случае самая большая ошибка имеет место в левой оконечной точке. Чтобы вычислить значение ошибки в точке х =0, что ведет к делению на нуль (см. определение для f(x)), мы должны использовать значение предела:
> maxTaylorError := abs( Limit(f(x), х-0) — ТауlorАрргох(0) );
 maxTaylorError := .0015029620
Итак, в самом начале наших попыток мы потерпели полное фиаско. далее…

Примеры решения научно-технических задач

Примеры решения научно-технических задач
 
Небольшое введение
Выше при изложении данного учебного курса приводились многие сотни примеров применения системы Maple 15. При этом намеренно подбирались достаточно простые примеры, занимающие немного места и не требующие чрезмерных ухищрений для решения.
Многие читатели полагают, что системы компьютерной математики хорошо работают на таких простых примерах, но от них мало толку при решении реальных задач математики, физики или радиоэлектроники. Это, конечно, заблуждение. Дело просто в том, что при решении таких задач руководящая роль пользователя сильно возрастает. Вы должны понимать, что не Maple 15 решает вашу задачу, а вы! И система Maple 15 лишь помогает в этом трудном деле. Так что при неудачах в решении своих специфических задач следует прежде всего пенять на себя и на свое незнание возможностей системы Maple 15, а вовсе не на свою помощницу.
В том, что Maple можно успешно использовать при решении вполне конкретных научных и практических задач, призваны убедить примеры, приведенные ниже. далее…

Пакет для работы со случайными объектами RandomTools

Пакет для работы со случайными объектами RandomTools
Пакет для работы со случайными объектами RandomTools служит для расширения базовых возможностей системы Maple 15 (для большинства пользователей и так вполне достаточных) в части генерации различных случайных объектов, таких как числа различных форматов, векторов, матриц, строковых символов, таблиц и т. д. Они образно названы Flavor (в буквальном переводе «букет (вина)»), что подчеркивает возможную сложность структуры создаваемых объектов.
Пакет представлен небольшим числом основных функций: 
> with(RandomTools);
[AddFlavor, Generate, GetFlavor, GetFlavors, HasFlavor,      RemoveFlavor]
Однако функции AddFlavor и Generate могут использоваться с внушительным набором типов случайных объектов:

Choose

complex

exprseq

float

identical

Integer

list

listlist

negative

negint

Nonnegative

nonnegint

nonposint

nonpositive

nonzero

Nonzeroint

polynom

posint

positive

rational

Set

structured

truefalse

 

 

Действие большинства из них вполне очевидно из названий. Основной функцией является функция генерации случайных объектов Generate(expr). Если тип объекта не задан (например, функцией AddFlavor), то использование функции Generate будет порождать сообщение об ошибке. Примеры применения функций представлены ниже:

 

Функция GetFlavor(flvr) представляй случайный объект (или объекты) в форме процедуры:
> AddF1avor(a = rand(1..20)):
 Generate(a):
15 
> GetFlavor(a);
procO localt; global_seed;
_seed := irem(ax_seed,p); 
t :=_seed;
toconcats do_seed:=irem(ax_seed,p);
t := sxt + _seed end do ;
irem(t, divisor) +offset endproc
> GetFlavor(integer);
module () localDefaults;
exportMain;
end module
Другая функция GetFlavors ()  возвращает все типы случайных объектов: 
> GetFlavorsO;
a, alphachar, choose, complex, exprseq, float, integer,               list,    listlist, negative, negint, nonnegative, nonnegint,        nonposint, nonpositive, nonzero, nonzeroint, polynom,                  posint, positive,      rational, set, string, truefalse
Функция HasFlavor(flvr) служит для проверки наличия объекта данного типа в списке типов объектов, а функция RemoveFl avor(f1vr) — для удаления типа объекта. Следующие примеры иллюстрируют применение этих функций:
> HasFlavor(a):
true
> RemoveFlavor(a); 
> HasFlavor(a):
false
> GetFlavors();
alphachar, choose, complex, exprseq, float, integer,                  list, listlist, negative, negint, nonnegative,                      nonnegint, nonposint, nonpositive, nonzero, nonzeroint,              polynom, posint, positive, rational, set, string, truefalse
Обратите внимание на то, что после уничтожения объекта типа а он исчез из списка, выводимого функцией GetFlavors. Этот пакет, несмотря на довольно специфические возможности, наверняка будет полезен тем читателям, которые всерьез заняты реализацией «продвинутых» методов Монте-Карло, основанных на моделировании случайных объектов и ситуаций. далее…

Пакет поддержки стандарта MathML

Пакет поддержки стандарта MathML
Для представления математической информации на страницах Интернета в последние годы был создан специальный язык MathML. Пока для большинства пользователей MathML — просто «экзотика», но так как наряду с XML его поддерживает World Wide Web Consortium, его вынуждены поддерживать все солидные фирмы — причем не только создающие системы Компьютерной математики. Среди них такие крупные корпорации, как Intel, IBM и Microsoft. В Maple 15 предусмотрена новая возможность поддержки стандарта MathML 2.O. Для такой поддержки используются MathML Viewer (см. урок 2) и пакет MathML.
Пакет MathML дает минимальный набор функций для использования языка MathML:
> with(HathML);
[Export, ExportContent, ExportPresentation, Import, ImportContent]
В нем всего 5 функций, что позволяет разобрать их достаточно детально. Первые три функции служат для экспорта выражений:

  •  Export(expr) — преобразует Maple-выражение ехрr в параллельное MathML-выражение;
  •  ExportContent (expr) — преобразует Maple-выражение ехрr в MathML-выра-жение в формате содержания;
  •  ExportPresentation (ехрr) -преобразует Maple-выражение expr в MathML-выражение в формате представления.

Еще две функции служат для импорта строки в формате MathML и его преобразования в Maple-выражение:
Import(mnlstring) и ImportConterrt(mmlstnng)
Следующий пример наглядно иллюстрирует применение функций пакета расширения MathML для преобразования математического выражения а*х+b вначале в запись на MathML, а затем преобразование этой записи str в Maple-выражение:
> str:=MathML[Export]
( а*х + b );
str := "<math xmlns-http://www.w3.org/1998/Math/MathML’>   <semanticsXmrow xrfe f=’id5’xmrow xref=’id3’xnii xref=’idl ‘>a</mi><mo>&InvisibleTimes;</moXml xref=’id2′>x</mi></mrowxmo>+</mo><mixref=’id4’>b</mi>
</mrowXannotati on-xml encodrag=’MathML-Content’><apply id=’id5′><plus/><apply id=’id3’xtft mes/xci id=’idl’>             a</ci><ci id=’id2′>x</cix/applyxci id=’id4′>b</ci></apply>    </annotation-xml>     <annotationencoding=’Maple’> a*x+b                 </annotationx/semantics ></math>" > Import(str):a x + b
Этот пример показателен тем, что дает представление о виде записей на языке MathML. далее…

Пакет генерации кодов codegen

Пакет генерации кодов codegen
Пакет codegen представляет собой набор команд, предназначенных для организации взаимодействия системы Maple 15 с другими программными средствами:
> with(codegen);
[С, GRAD, GRADIENT, HESSIAN, JACOB1AN, cost, declare, dontreturn, eqnjortran, homer, intrep2maple,joinprocs, makeglobal, makeparam, makeproc, makevoid, maple2intrep, optim ize, packargs, packlocals, packparams, prep2trans, renamevar, split, swapargs ]
Этот пакет очень полезен программистам, занимающимся разработкой сложных программных комплексов. Пакет позволяет создавать процедуры на языке Maple 15 и транслировать их в программные модули, записанные на других языках программирования, таких как Фортран или Си.
Пакет создания контекстных меню context
Пакет context служит для создания контекстных меню. Он содержит небольшое число функций:
> with(context):
[buildcontext, clearlabels, defaultcontext,
display, installcontext, restoredefault, 
testactions, troubleshoot]
Этот пакет используется довольно редко и в основном пользователями, решающими в среде Maple не вычислительные, а системные задачи. Описание таких задач выходит за рамки данной книги.
Пакет организации многопроцессорной работы process )
Этот узкоспециализированный пакет содержит ряд функций по организации работы на нескольких процессорах:
> with(process):
[block, ey.ec, fork, kill, pclose, pipe, popen, wait ]
Данные функции представляют интерес для пользователей операционной системы UNIX, так что в проблематику данной книги не входят.
Новые пакеты системы Maple 15
Пакет поддержки вычислений с размерными величинами Units
При выполнении большинства вычислений рекомендуется использовать безразмерные величины. Однако в некоторых областях науки и техники, например в физике, широко используются размерные величины, у которых помимо их значения указываются единицы измерения. Довольно развитую поддержку таких расчетов обеспечивает новый пакет расширения системы Maple 15 — Units. далее…

Пакет для работы с р-адическими числами padic

Пакет для работы с р-адическими числами padic
Этот весьма специфический пакет содержит следующие функции для работы с р-адическими числами: 
> with(padic);
[arccoshp, arccosp,arccothp, arccotp, arccschp, arccscp, arcsechp, arcsecp, arcsinhp, arcsinp, arctanhp, arctanp, coshp, cosp, cothp,     cotp, cschp, cscp, evalp, expansion, expp, Icoeffp, logp, orderp,     ordp, ratvaluep, rootp, sechp, seep, sinhp,sinp, sqrtp, tanhp,tanp, valuep]
В Maple 15 число функций этого пакета увеличено почти в четыре раза. Однако ввиду специфичности данных функций их изучение мы оставляем за читателем для самостоятельной работы.
Пакет для работы с гауссовыми целыми числами Gausslnt
Гауссово целое число — это число вида а + I*b, где а и b — любые целые рациональные числа. Таким образом, они образуют решетку всех точек с целыми координатами на плоскости комплексных чисел. Пакет Gausslnt содержит достаточно представительный набор функций для работы с этими числами:
> with(GaussInt):
Warning, the name GIgcd has been redefined
[GIbasis, Glchrem, GIdivisor, GIfacpoly, GIfacset,                GIfactor, GIfactors, GIgcd, GIgcdex, Glhermite, Glissqr,              Gllcm, GImcmbine, GInearest, GInodiv, GInorm, Glnormal,             Glorder, GIphi, GIprime, Glquadres, Glquo, GIrem,                    GIroots, GIsieve, GIsmith ,GIsqrfree, GIsqrt, Glunitnormal ]
Нетрудно заметить, что в этот набор входят уже известные числовые функции, к именам которых добавлены буквы 61. Например, функция GIfactor(c) раскладывает гауссово число (в том числе комплексное) на простые множители, GIgcd(cl, с2) находит наибольший общий делитель гауссовых чисел cl и с2 и т. д. Функции этого пакета достаточно просты, так что ограничимся приведенными примерами. Гауссовы целые числа в большинстве научно-технических расчетов встречаются крайне редко. Так что этот пакет рассчитан на специалистов-математиков, работающих в области теории чисел. далее…