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
математики | Учебники

Записи с меткой «математики»

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 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 Domains

Пакет Domains
Этот небольшой пакет служит для создания доменов — таблиц операций для вычислений. При его загрузке появляется сообщение о переопределениях объектов и список из всего лишь шести функций:
>restart;with(Domains):
 Domains version 1.0
Initially defined domains are Z and Q the integers and rationale Abbreviations, e.g. DUP for DenseUnivariatePolynomial,                  also made Warning, the protected names Array,                        Matrix and Vector have been redefined and unprotected               [Array, Matrix, Matrixlnverse, Vector, init, show]
Пакет допускает применение следующих конструкций:
 Domains[domain]     Doma1ns[evaldomains]
  Domains[example]    Domains[coding]
Приведенный ниже пример поясняет создание и использование доменов Q (для рациональных
данных) и Z (для целочисленных данных):
> Q[‘+’](l/2,2/5,3/8);
51/40
> Z[Gcd](660,130); 
10
Следующая операция показывает, что домен Z является таблицей: 
> type(Z,table);
true
А функция show позволяет вывести полный перечень всех операций, доступных для домена Z:
> show(Z,operations);
Signatures for constructor Z’ 
note: operations prefixed by — are not available
*: (Integers,Z) ->Z
* :(Z,Z*) ->Z 
+ :(Z,Z*) ->Z
-: (Z,Z) -> Z’
— :Z ->Z
0:Z
1:Z
< :(Z,Z) -> Boolean
<= : (Z.Z) -> Boolean 
<> : (Z.Z) -> Boolean
=:(Z.Z) -> Boolean 
>: (Z.Z) -> Boolean 
>-: (Z.Z) -> Boolean
Abs : Z ->Z
Characteristic : Integers
Coerce : Integers-> Z
 Div : (Z.Z) -> Union(Z,.FAIL)
EuclideanNorm : Z -> Integers 
Factor : Z -> [Z,.[[Z,Integers]*]]
Gcd : Z* -> Z 
Gcdex : (Z,Z,Name) ->Z 
Gcdex : (Z,.Z,Name,Name) -> Z
Input : Expression -> Union(Z,.FAIL)
 Inv : Z -> Union(Z,FAIL)
Lcm : Z* -> Z
Max : (Z,Z*) -> Z
Min : (Z,.Z*)-> Z
Modp : (Z,.Z) ->Z
Mods : (Z.Z)—> Z
ModularHoraomorphlsm : () -> (Z -> Z.Z)’
Normal : Z -> Z
Output : Z -> Expression
Powmod : (Z,Integers,Z) -> Z
Prime : Z -> Boolean
Quo : (Z,.Z,Name) ->Z
Quo : (Z,.Z) -> Z
Random : О ->Z
RelativelyPrime : (Z,.Z) -> Boolean’
Rem : (Z,.Z,.Name)-> Z
Rera : (Z,Z) -> Z
Sign : Z -> UNIONU,.-l,0)
SmallerEuclideanNorm : (Z,.Z) -> Boolean
Sqrfree : Z ->[Z,.[[Z,.Integers]*]]
Type : Expression -> ‘Boolean’
Unit : Z -> Z
UnitNormal : Z -> [Z,.Z,.Z]
Zero : Z -> Boolean
^ : (Z,Integers) -> Z.
Домены позволяют передавать в качестве параметра процедур набор функций в виде единого целою, что и объясняет название этих объектов. Предполагается, что это может привести к заметному сокращению кодов программ вычислений в будущих реализациях системы Maple. Пока же возможности доменов скорее выглядят как очередная экзотика, чем как реальное средство для оптимизации вычислений. Потребуется время, чтобы показать, что это не так.
Обзор пакетов узкого назначения
Мы уже не раз обращали внимание читателя на выборочный характер описания системы Maple 15 в данной книге. Хотя она и является одной из самых полных книг по данной системе, книга не претендует на роль детального справочника по Maple 15: Более того, такого справочника в виде книги нет и, вероятно, учитывая быстрые темпы модернизации программы, так и не будет. Для подобного описания Maple пришлось бы подготовить многотомное издание, охватывающее практически все области математики. далее…

Арифметические вычисления с повышенной точностью

Арифметические вычисления с повышенной точностью
Важное достоинство систем символьной математики — выполнение арифметических вычислений с произвольными разрядностью и точностью. Хотя на деле они ограничены объемом ОЗУ, но для современных компьютеров с объемом ОЗУ в единицы и десятки мегабайт вряд ли можно столкнуться со случаем, когда ограничения по разрядности и точности становятся существенными.
Следующие две функции, Rationalize [х] и Rationalize [x, dx], дают приближение для числа х в виде рациональных чисел. Вторая из этих функций задает приближение с заданной точностью dx.
Mathematica может работать с большими числами и выполнять определенные операции с очень высокой точностью. Примеры, приведенные на рис. 3.3, иллюстрируют эти возможности.
Как видно из примеров представления рациональных чисел, результат приближения зависит от заданной погрешности. Чем она меньше, тем большие значения целых чисел в числителе и знаменателе результата разыскивает система. далее…

Размерные величины

Размерные величины
Mathematica позволяет оперировать с размерными величинами, которые широко используются в физических и химических расчетах. Размерные величины характеризуются не только численными значениями, но и единицами измерения, например Meter (метр), Second (секунда) и т. д. Последние могут стоять в числителе и в знаменателе выражений, представляющих размерные величины:
1 Meter
Meter
5Meter
5 Meter
0.5Second
0.5Second
Между значением размерной величины и единицей измерения знак умножения можно не ставить. Это видно из приведенных выше примеров.
Для облегчения ввода физических констант, представляющих собой размерные величины, в наборе файлов Mathematica можно найти файл PhysicalConstants.nb. При его загрузке появляется дополнительная палитра физических констант, показанная на рис. 3.2.
Для ввода констант достаточно активизировать соответствующую кнопку с нужной константой. Будут введено выражение, задающее константу. Ниже представлены примеры ввода первой и последней констант, содержащихся в палитре, представленных в стандартной форме:
2.99792458000000028’*^8 Meter/ Second
2.99792х108 Meter/ Second
6. 9599 x 108 Meter
6.9599xl08 Meter
Следует отметить, что без острой необходимости применять размерные величины не следует, поскольку они усложняют математические выражения и зачастую не позволяют выполнять с ними символьные преобразования. Рекомендуется нормировать выражения (формулы) так, чтобы результаты их вычисления имели безразмерный вид.
 
Переменные
Переменными в математике принято называть именованные объекты, которые могут принимать различные значения, находящиеся в определенном множестве допустимых значений. Подобно этому, переменными в системе Mathematica являются именованные объекты, способные в ходе выполнения документа неоднократно принимать различные значения — как численные, так и символьные. далее…