- •1. Интерфейс программы Maple.
- •1.1. Рабочий лист и меню.
- •1.2. Панель инструментов.
- •1.3. Язык пользователя.
- •1.4. Совместимость с другими программами.
- •2. Структура команды, операторы, синтаксические символы
- •2.1. Операторы, операнды и основные синтаксические символы команды.
- •2.2. Оператор присвоения, функции пользователя и оператор подстановки.
- •3. Алгебраические операторы.
- •3.1. Равенство и неравенства.
- •3.2. Алгебраические действия.
- •3.3. Специальные константы.
- •3.4. Комплексные числа.
- •3.5. Подстановка численных значений и простые вычисления.
- •3. Специальный оператор вычисления: eval.
- •3.6. Использование символов последовательности, списка, множества.
- •3.7. Элементарные трансцендентные функции.
- •4. Алгебраические преобразования.
- •4.1. Факторизация алгебраических выражений.
- •4.2. Приведение подобных членов.
- •4.3. Упрощение и развёртывание.
- •4.4. Нормализация дробных выражений.
- •4.5. Комбинирование выражений.
- •4.6. Преобразование функций.
- •4.7. Условия на переменные и параметры.
- •5. Вычисления множества значений функции.
- •5.1. Вычисление множества значений данной функции для множества значений аргумента с заданным шагом.
- •5.2. Вычисление множества значений данной функции для выбранного множества значений аргумента.
- •5.3. Вычисление множества значений данной функции для множества значений аргумента с заданным условием.
- •6. Суммы, суммирование последовательности, вычисление сумм.
- •7. Таблицы.
- •8. Графики.
- •8.2. 3-Мерные графики функций двух переменных.
- •8.3. Анимация графиков.
- •9. Решение алгебраических уравнений и их систем.
- •9.1. Решение отдельного уравнения.
- •9.2. Решение системы линейных уравнений.
- •9.3. Решение системы линейного и квадратного уравнений.
- •9.4. Решение системы квадратных уравнений.
- •10. Решение трансцендентных уравнений.
- •10.1. Решение одного уравнения.
- •10.1.1. Справка о функции Ламберта.
- •10.2. Решение системы, содержащей трансцендентные уравнения.
- •11. Пределы и асимптотика функций.
- •11.1. Пределы.
- •11.2. Асимптотическое поведение функций.
- •12. Дифференцирование функций.
- •13. 1-Кратные интегралы (неопределённые и определённые).
- •13.1. Неопределённый интеграл.
- •13.1.1. Справка о функции erf(X) (Интеграл ошибок или интеграл вероятности).
- •13.1.2. Справка о функции (z)
- •13.2. Определённый интеграл.
- •14. Многократные интегралы.
- •1. Неопределённый интеграл. Формат команд:
- •15. Вычисление и графическое представление интегралов.
- •16. Ряды, разложение функций в ряды.
- •16.1. Суммирование рядов.
- •16.1.1. Справка по функциям Бесселя.
- •16.1.2. Справка по дзета-функции Римана.
- •16.2. Разложение функций в ряды.
- •3. Примеры.
- •16.3. Конвертирование рядов и аппроксимация функций полиномами.
- •16.3.1. Приложение аппроксимаций к решению трансцендентных уравнений
- •17. Обыкновенные дифференциальные уравнения и их решение.
- •17.1. Общее решение оду.
- •17.1.1. Справка о функциях Бесселя.
- •17.2. Решение с начальными условиями.
- •17.3. Использование решений дифференциальных уравнений.
- •18. Дифференциальные уравнения в частных производных.
- •18.1. Разделение переменных.
- •18.2. Решение командой pdsolve.
- •18.3. Графическое представление решения.
- •1. Контрольные вопросы для самопроверки
- •5.1. Напишите команду вычисления значений функции для множества значений аргумента с данным шагом.
- •5.2. Напишите команду вычисления значений функции для выбранного множества значений аргумента.
- •2. Задания для лабораторных работ
- •Тема 1. Ознакомление с программой Maple и простейшие вычисления с её помощью.
- •Тема 2. Построение графиков.
- •Тема 3. Решение алгебраических уравнений и их систем.
- •Тема 4. Трансцендентные функции и решение трансцендентных уравнений.
- •Тема 5. Дифференцирование функций.
- •Тема 6. Ряды и их суммы. Представление функций рядами.
- •Тема 7. Интегралы.
- •Тема 8. Обыкновенные дифференциальные уравнения.
- •Тема 9. Дифференциальные уравнения в частных производных.
- •Общая характеристика программы ……………………………………………………. 3
3.6. Использование символов последовательности, списка, множества.
Обозначение численного индекса и индексированные значения.
> [i]; x[1]; x[i]; subs(i=2, %);
Группа выражений, разделённых запятыми, в языке Maple называется последовательностью (exprseq). Элементы последовательности по умолчанию занумерованы натуральными числами.
> S:=1, x, x^2, x^3; S[3];
Оператор формирования последовательности - "$". Примеры:
> $ 2..5;
> i^2 $ i = 2/3 .. 8/3;
> a[i] $ i = 1..3;
Создание последовательностей оператором seq:
> seq(f, i=m..n); seq(f, i=X);
Эта команда записана в общем виде и не работает, пока не конкретизированы функция f и параметры. 1-й случай: параметр команды - целое число, принимающее значения от m до n. 2-й случай: параметр задан дополнительным обозначением х.
> f1:=x^i; seq(f1, i=0..5);
Специальные обозначения: "{...}" - символ множества; "[...]" - символ списка (упорядоченное множество). Многоточия обозначают содержание списка или множества. Примеры использования:
> M:={1, x, x^2, x^3}; x:=2; evalf(M);
> N:=[1, 2, 3];
> subs(x=2, [x, x^2, x^3]);
> P:=(a+b)/c; Q:=2*Pi; R:=P*Q; subs([a=1, b=2, c=4], R); evalf(%);
Список индексированных переменных (i - натуральное число).
> [x[i]]; [sin(x[i])];
Массив (array) - обобщение списка, имеющее много размерностей, каждая из которых имеет свой параметр (индекс) целый, но не обязательно натуральный). Таблица (table) - обобщение массива, допускающее не целые значения параметров (не путать с таблицами представления данных в п. 7).
>
3.7. Элементарные трансцендентные функции.
Эти функции задаются операторами, действующими на переменную аргумента. Простейшие наиболее употребительные трансцендентные функции:
> sin(x); cos(x); tan(x); cot(x); exp(x); b^x; log[b](x); log10(x); ln(x);
Обратите внимание на отличия от обозначений, принятых в отечественной математической литературе. Аргументы тригонометрических функций по умолчанию даются в радианах!
Обратные тригонометрические функции задаются добавлением к тригонометрическим операторам приставки arc.
> arctan(2*x^2+Pi/2);
Здесь показано, что аргумент функции может быть любой функцией.
Гиперболические функции:
> cosh(x); sinh(x); tanh(x); coth(x);
Факториал (для численного значения аргумента даётся числом; nb// 0!)
> n!; 0!; 6!;
Все эти функции известны программе и табулированы (либо вычисляются в необходимых случаях) с высокой точностью.
> evalf(subs(x=Pi, exp(x)),15);
(пример команды с последовательным применением двух операторов).
Степени функций
> sin(x)^2; (sin(x))^2;
Не путать предыдущее с функциями степеней аргумента:
> sin(x^2);
Неверная запись!
> sin^2(x);
>
4. Алгебраические преобразования.
Для алгебраических преобразований служат специальные операторы, действующие на данные выражения. Ниже приведены примеры наиболее часто используемых преобразований. При преобразовании комплексных выражений программа выполняет действия отдельно с их действительной и мнимой частями.
4.1. Факторизация алгебраических выражений.
Представление алгебраических выражений в виде произведения (факторизация) factor :
> factor(x^3+3*x^2*y+3*x*y^2+y^3); factor(x*y-x*y*sin(x)-2*x+2*x*sin(x));
Для целых чисел - ifactor.
> ifactor(60); ifactor(1024);
>