Mathematica基础知识

第4章 Mathematica 使用基础目录索引4.3 微积分 (4)4.3.1 求极限 (4)Limit[expr ，x->x 0]：求expr 在x 趋于x 时的极限 ........................................ 4 Limit[expr ，x-> x 0，Assumption]：在假设Assumptions 下求极限.................. 4 Limit[expr ，x-> x 0，Direction->1]：求左极限0lim()x xf x -→ (4)Limit[expr ，x-> x 0，Direction->-1]：求右极限0lim()x xf x +→ (4)补充：Mathematica 中的内部常数 ....................................................................... 5 Pi ：圆周率π， 3.14159265358979π≈ ................................................ 5 E 或©：尤拉常数e ， 2.718281828459045e ≈ ...................................... 5 I ：虚数单位i，i =Infinity: 正无穷大，即+∞ ......................................................................... 5 - Infinity : 负无穷大，即-∞ ...................................................................... 5 GoldenRatio: 黄金分割数， 1.61803G oldenR atio ≈ ................................ 5 Degree ：角度转化为弧度的常数，180Degree π= (5)4.3.2 导数与微分 (6)D[f ，x]：求偏导数f x∂∂ (6)D[f ，{x ，n}]：求n 阶偏导数nnfx∂∂ (6)D[f ，x ，y ，…]：求多重偏导数f x y∂∂∂∂ (6)D[f ，x 1，…，…，NonConstsnts->{u1，…}]：求1f x ∂∂ ，其中u i 依赖于xj6Dt[f]：计算全微分d f (7)Dt[f ，x]：计算全导数d f d x (7)Dt[f ，{x ，n}]：计算n 阶导数nndfd x (7)Dt[f ，x1，x2，…]：即计算导数12d df d x d x (7)f[x_]：= rhs ：立即定义函数f[x]，其中f 为函数名，x_表示x 是函数的自变量，输入后会先执行rhs ，但不会输出结果 ................................................................ 8 4.3.3 积分 . (8)Integrate[f ，x]：求不定积分()f x d x ⎰，其中x 为积分变量 ....................... 8 Integrate[f ，x ，y]：求不定积分(,)d x f x y d y ⎰⎰，其中x ，y 为积分变量. 8 Integrate[f ，{x ，a ，b}]：求定积分()b af x d x ⎰的精确解 (10)Integrate[f ，{x ，a ，b}，{y ，c ，d}]：求定积分(,)b d acd x f x y d y ⎰⎰的精确解 10NIntegrate[f ，{x ，a ，b}]：求定积分()b af x d x ⎰的数值解 (11)NIntegrate[f ，{x ，a ，b}，{y ，c ，d}]：求定积分(,)b d acd x f x y d y ⎰⎰的数值解 (11)4.3.4 级数 (11)Series[f ，{x ，x 0，n}]：将函数f 在点x 0处展开为n 阶幂级数 .....................11 Series[f ，{x ，x 0，n}，{y ，y 0，m}]：将函数f 先对x 展开为n 阶幂级数。

Mathematica学习笔记（⾃⼰总结）Mathematica 学习笔记⼀、Mathematica介绍Mathematica在Notebook界⾯下，可以通过交互⽅式完成各种运算，如函数作图，求极限，解⽅程等，也可以编写结构化程序。

在Mathematical系统中定义了许多功能强⼤的内建函数（built-in function），这些函数分为两类：⼀类是数学意义上的函数：⼆类是命令意义上的函数：注意：Mathematica严格区分⼤⼩写，⼀般地，内建函数的⾸写字母必须⼤写，有时⼀个函数名由⼏个单词构成，则每个单词的⾸字母也必须⼤写，例如求局部极⼩值函数FindMinimum [f[x], {x, x0}]⼆、表达式的输⼊1、 Mathematica中提供了两种格式的数学表达式，形如 x/(2+3x)+y*(x-w) 的称为⼀维格式，形如x2+3x +yx?w称为⼆维格式。

可以使⽤快捷⽅式输⼊⼆维格式，也可以使⽤基本⼯具栏输⼊⼆维格式。

2、特殊符号的输⼊三、数据类型和常数1、数值类型在Mathematica中，基本的数值类型有四种：整数、有理数、实数和复数。

如果计算机的内存⾜够⼤，Mathematica可以表⽰任意长度的精确实数，⽽不受所⽤的计算机字长的影响。

整数与整数的计算结果仍是精确地整数或是有理数。

在Mathematica中允许使⽤分数，⽤有理数表⽰化简过的分数。

当两个整数相除⽽不能整除时，系统就⽤有理数来表⽰，即有理数是由两个整数的⽐来组成。

实数有两种⽅法表⽰：⼀种是⼩数点，另⼀种是指数⽅法表⽰的。

实数也可以与整数，有理数进⾏混合运算，结果还是⼀个实数。

复数是由实部和虚部组成，实部和虚部可以⽤整数，实数，有理数表⽰，在Mathematica中，⽤i表⽰虚数单位，如：3+0.7i2、不同类型数的转换在Mathematica的不同应⽤中，通常对数字的类型要求是不同的。

例如在公式推导中的数字常⽤整数或有理数表⽰，⽽在数值计算中数字常⽤实数表⽰。

数学实验-----1. Mathematica基础Mathematica自1988年由美国的Wolfram Research公司首次推出，是一个功能强大的常用数学软件, 不但可以解决数学中的数值计算问题, 还可以解决符号演算问题, 并且能够方便地绘出各种函数图形。

常用数学软件之比较，Matlab Mathematica MathCAD Maple1. Mathematica基本使用（1）在工作区（软件打开初始时，左侧的窗口，上方有untitled-1*）输入命令，按Shift+Enter 组合键执行命令；如输入“2+3”，按Shift+Enter执行后，窗口显示In[1]:= 2 + 3Out[1]= 5其中“In[1]:=，Out[1]=”为系统自动添加（不必管），In[1]括号内数字1表示第1次输入。

如果不想显示此次输入的结果，只要在所输入命令的后面再加上一个分号便可。

（2）软件打开初始时，右侧有一个运算符号面板，可以更方便命令输入，如级数，积分，数学符号等。

（3）除可以用直接键盘输入的方法进行输入外, 还可以用打开的方式从磁盘中调入一个已经存在的文件来进行操作。

2. Mathematica的基本语法特征（1）Mathematica中区分大、小写，如Name、name、NAME等是不同的变量名或函数名。

（2）系统所提供的功能大部分以系统函数的形式给出，内部函数一般写全称，而且一定是以大写英文字母开头，如Sin[2]等。

（3）乘法即可以用*，又可以用空格表示，如2 3＝2*3＝6 ,x y,2 Sin[x]等；乘幂可以用“^”表示，如x^0.5,Tan[x]^y。

（4）自定义的变量可以取几乎任意的名称，长度不限，但不可以数字开头。

（5）当赋予变量任何一个值，除非明显地改变该值或使用Clear[变量名]或“变量名=.”取消该值为止，否则它将始终保持原值不变。

（6）一定要注意四种括号的用法：()圆括号表示运算项的结合顺序，如(x+(y^x+1/(2x)));[]方括号表示函数，如Log[x], BesselJ[x,1]；{}大括号表示一个“表”(一组数字、任意表达式、函数等的集合)，如{2x,Sin[12 Pi],{1+A,y*x}}；[[]]双方括号表示“表”或“表达式”的下标，如a[[2,3]]、{1,2,3}[[1]]=1。

Mathematica数学软件操作技巧及界面详解Mathematica是一款十分强大的数学计算软件，它可以广泛应用于科学、工程和教育等领域。

本文将介绍一些Mathematica的操作技巧，并详细解析其界面设计。

一、Mathematica的基本操作技巧1. 输入和计算Mathematica的主界面提供了一个输入框，我们可以在其中输入各种数学表达式和计算公式。

输入时需要遵循一定的语法规则，比如使用^表示乘方，使用*表示乘法，使用/表示除法等。

在输入完毕后，按下Enter键即可进行计算。

2. 变量定义和赋值在Mathematica中，我们可以使用等号（=）来定义和赋值变量。

比如，我们可以输入"radius = 5"来定义一个名为radius的变量，并将其赋值为5。

之后，我们可以直接使用radius来进行计算。

3. 函数调用Mathematica内置了许多数学函数，比如sin、cos、log等。

我们可以使用这些函数来进行各种数学运算。

调用函数时需要在函数名后加上待计算的参数，比如"sin(0.5)"可以计算出0.5的正弦值。

二、Mathematica的界面详解1. 顶部菜单栏Mathematica的顶部菜单栏包含了许多功能按钮，我们可以通过点击这些按钮来执行相应的操作，比如打开文件、保存文件、进行图像绘制等。

2. 工具栏在Mathematica的工具栏上，我们可以找到常用的绘图工具、格式调整工具和计算选项卡等。

这些工具可以帮助我们更加方便地进行数学计算和图形绘制。

3. 文档窗口Mathematica的文档窗口是我们进行数学计算和编写代码的主要区域。

我们可以在文档窗口中输入数学表达式、编写代码，并且可以将计算结果直接显示在文档窗口中。

4. 侧边栏在Mathematica的侧边栏上，我们可以找到各种各样的面板和选项卡。

这些面板和选项卡提供了对Mathematica的进一步设置和功能扩展，比如图形面板、数据面板和设置面板等。

《Mathematica》使用手册Mathematica使用手册=========================第一章：介绍Mathematica-------------------------------------1.1 Mathematica的概述Mathematica是一种强大的数学计算和数据处理软件，广泛应用于科学、工程、计算机科学等领域。

1.2 安装和启动本节介绍如何安装Mathematica软件并启动它。

1.3 界面和基本操作介绍Mathematica的界面和基本操作，包括工具栏、菜单、笔记本等。

第二章：基本语法和数据类型-------------------------------------2.1 表达式和运算符讲解Mathematica的表达式和运算符，包括数值运算、符号运算、逻辑运算等。

2.2 变量和函数介绍Mathematica中的变量和函数的定义和使用方法。

2.3 数据类型讲解Mathematica中的基本数据类型，包括数值类型、字符串类型、列表类型等。

第三章：图形绘制-------------------------------------3.1 绘制函数图像介绍使用Mathematica绘制函数图像的方法和技巧。

3.2 绘制二维图形讲解Mathematica中绘制二维图形的常用函数和参数设置。

3.3 绘制三维图形介绍Mathematica中绘制三维图形的方法，包括绘制曲面、绘制立体图形等。

第四章：方程求解和数值计算4.1 方程求解讲解Mathematica中方程求解的方法和技巧。

4.2 数值计算介绍Mathematica中数值计算的函数和用法。

4.3 微分方程求解讲解Mathematica中求解微分方程的方法和技巧。

第五章：数据分析和统计-------------------------------------5.1 数据导入和导出介绍Mathematica中的数据导入和导出方法。

Mathematica介绍Mathematica 5.0使⽤简介Mathematica是美国Wolfram Research公司研制的⼀种数学软件, 集⽂本编辑、符号运算、数值计算、逻辑分析、图形、动画、声⾳于⼀体, 与Matlab、Maple⼀起被称为⽬前国际上最流⾏的三⼤数学软件. 它以符号运算见长, 同时具有强⼤的图形功能和⾼精度的数值计算功能. 在Mathematica中可以进⾏各种符号和数值运算, 包括微积分、线性代数、概率论和数理统计等数学各个分⽀中公式的推演、数值求解⾮线性⽅程、最优化问题等，可以绘制各种复杂的⼆维图形和三维图形，并能产⽣动画和声⾳.Mathematica系统与常见的⾼级程序设计语⾔相似, 都是通过⼤量的函数和命令来实现其功能的. 要灵活使⽤Mathematica, 就必须尽可能熟悉各种内部函数(包括内置函数和软件包函数). 由于篇幅限制, 本附录以2003年发布的Mathematica 5.0为基础, 简单分类介绍软件系统的基本功能, 及与微积分有关的函数(命令)的使⽤, 其他功能请读者⾃⾏查阅帮助或有关参考⽂献. 另外, 为节省篇幅, 本附录有时也将键盘输⼊和系统输出尽可能写在同⼀⾏, 并省略某些输出, 读者可上机演⽰观看结果1 启动与运⾏Mathematica是⼀个交互式的计算系统, 计算是在⽤户和Mathematica互相交互、传递信息数据的过程中完成的. Mathematica 系统所接受的命令都被称作表达式, 系统在接受了⼀个表达式之后就对它进⾏处理(即表达式求值), 然后再把计算结果返回. 1.1 启动假设在Windows环境下已安装好Mathematica 5.0, 那么进⼊系统的⽅法是: 在桌⾯上双击Mathematica图标（图1-1）或从“开始”菜单的“程序”下的“Mathematica 5”联级菜单下单击Mathematica图标（图1-2）均可.图1-1 图1-2启动了Mathematica后, 即进⼊Mathematica的⼯作环境----Notebook窗⼝（图1-3）, 它像⼀张长长的草稿纸, ⽤户可以在上⾯输⼊⼀⾏或多⾏的表达式, 并可像处理其他计算机⽂件⼀样, 对它进⾏创建、打开、保存、修改和打印等操作.第⼀个打开的Notebook⼯作窗⼝, 系统暂时取名Untitled-1, 直到⽤户保存时重新命名为⽌, 必要时⽤户可同时打开多个⼯作窗⼝, 系统会依次暂时取名为Untitled-2、Untitled-3 .图1-3 Mathematica的⼯作窗⼝在⼯作窗⼝中, 你就可键⼊想计算的东西, ⽐如键⼊2+3, 然后同时按下Shift键和Enter键或者只按下数字键盘区(右⼩键盘区)的Enter键, 这时系统开始计算并输出计算结果5, 同时⾃动给输⼊和输出附上次序标识In[1]:=和Out[1]= ;若再输⼊第⼆个表达式a=1+Abs[-3]-2*Sin[Pi/2]后, 按Shift+Enter输出结果, 系统也会作类似处理, 窗⼝变化如图1-4.图1-4 完成运算后的Mathematica的窗⼝1.2 基本命令Mathematica的基本命令有如下两种形式:(1)表达式/ 执⾏表达式运算, 显⽰结果, 并将结果保存在Out[x]中;(2)变量=表达式/ 除(1)的功能外, 还对变量进⾏赋值.注意:命令⾏后⾯如果加上分号“；”, 那么就不显⽰运算结果.1.3 退出要退出Mathematica, 可单击关闭窗⼝按钮或从菜单“File”中选择“Exit”(或“Close”)或按Ctrl (或Alt)+F4, 这时如果窗⼝中还有未保留的内容, 系统会显⽰⼀对话框, 询问是否保存. 单击“否（N）”，则关闭窗⼝；单击“是（Y）”，则调出“SaveNotebook”对话框,等待你输⼊⽂件名, 保存“Notebook”的内容后再退出. 所保存的内容是以“.nb”为扩展名的Mathematica⽂件, 以后需要时, 可通过菜单“File”中的“Open”调⼊使⽤.1.4 使⽤联机帮助系统在使⽤Mathematica的过程中, 常常需要了解⼀个命令的详细⽤法, 或者想知道系统中是否有完成某⼀计算的命令, 联机帮助系统是最详细、最⽅便的资料库. 通常可使⽤如下两种求助⽅法:(1) 获取函数和命令的帮助在Notebook界⾯下, ⽤? 或?? 可向系统查询运算符、函数和命令的定义和⽤法. 例如查询函数Abs的⽤法可⽤Abs / 系统将给出调⽤Abs的格式及Abs命令的功能（如果⽤两个问号“??”, 则信息会更详细些）;Abs* / 给出所有以Abs这三个字母开头的命令.(2) 使⽤Help菜单任何时候都可以通过按F1键或点击菜单项Help, 选择Help Browser调出帮助菜单, 供你选择浏览各种类的命令格式及功能.1.5 说明在输⼊时要注意如下⼏个规则:(1) 输⼊的字母严格区分⼤⼩写. 系统预定义变量和函数名第⼀字母⼀定要⽤⼤写(可参见表1-1和表1-2);(2) 变量名不能以数字开头, 当中也不能出现空格, 否则数字与字母之间或空格之间系统会默认是相乘关系, 例如x2可作变量名,但2x表⽰2*x;(3) 严格区分花括号、⽅括号与圆括号, 函数后⾯的表达式⼀定要放在⽅括号内, ⽽算术表达式中的括号只允许⽤圆括号(⽆论有多少层);(4) 数值计算时, 输出的结果将尽量保持精确值, 即结果中有时会含有分式、根式或函数的原形式. 例如In[1]:=1/2+1/3 Out[1]= 5 6In[2]:=Sqrt[4+8] Out[2]=In[3]:=Sin[1+2] Out[3]= Sin[3]这时, 若要得到⼩数表⽰的结果(近似数), 可在命令⾏后⾯加上“//N”或引⽤N函数, 函数格式为N[表达式, 有效数位]. 例如In[1]:=1/2+1/3 //N Out[1]= 0.833333In[2]:=N[Sqrt[4+8],10] Out[2]=3.464101615(5) 特殊字母、符号的输⼊，可使⽤热键(见表1-3), 当然也可利⽤符号输⼊平台: 先从菜单“File”中的“Palettes”打开基本输⼊⾯板“4 BasicInput”窗⼝（见图1-5）, 点击相应的符号即可实现数学运算的输⼊.符号输⼊平台(菜单项“File→Palettes”)中含有9种输⼊⾯板, 利⽤它们可⼤⼤⽅便字符、命令、函数的输⼊, 尤其是“3 BasicCalculation”窗⼝(“基本计算⾯板”，可见图1-5), 其中含有常⽤的7⼤类函数的输⼊⾯板, 需要应⽤某类函数的栏⽬时, 只须点击相应栏⽬的左端折叠标志符号“ ”, 即变成展开标志符号“?”, 同时打开它所含下级的函数(类)输⼊⾯板, 最后找到所需的命令单击选定. 例如要输⼊⼀个2阶⽅阵, 可点击“File→Palettes→3 BasicCalculation →Lists andMatrices →Creating Lists and Matrices”，再点击选定“??”即可.图1-5 Mathematica的符号输⼊平台(6) 前⾯旧的命令⾏In[x], 可通过光标的上、下移动，对它进⾏编辑、修改再利⽤；对前⾯计算好的结果Out[x], 也可使⽤如下的⽅式调⽤:% / 代表上⾯最后⼀个输出结果;%% / 代表上⾯倒数第⼆个输出结果;%n / 代表上⾯第n个输出结果, 即Out[n].2 变量与函数变量和函数是Mathematica中⼴泛应⽤的重要概念, 对它们的操作命令⾮常丰富, 这⾥仅介绍⼏种基本的操作⽅法, 其它功能请读者随着学习的深⼊, ⾃⼰逐步去体会.2.1 变量赋值在Mathematica中, 运算符号“=”起赋值作⽤, 此处的“=”应理解为给它左边的变量赋⼀个值, 这个值可以是⼀个数值、⼀个数组、⼀个表达式，也可以是⼀个图形. 赋值有如下的基本形式:(1) 变量名=值/ 给⼀个变量赋值(2) 变量名1=变量名2=值/ 给⼆个变量赋相同值(3) {变量名1, 变量名2,…}={值1, 值2,…} / 给多个变量赋不同的值注意:变量⼀旦赋值后, 那么这个值将⼀直保留, 此后, ⽆论变量出现在何处, 都会⽤该值替代它, 直到你清除或再次定义它为⽌.对于已定义的变量, 当你不再使⽤它的时候, 为防⽌它影响以后的运算, 最好及时清除它的值.清除变量值命令有如下两种形式:(1)变量名=.(2)Clear[变量名列表] /列表中列出的是要清值的变量名,之间⽤逗号分开例如In[1]:= x=y=2 Out[1]= 2In[2]:= s=2x+3y Out[2]= 10In[3]:= x=.In[4]:= s=2x+3y Out[4]= 6+2x2.2 变量替换表达式中的变量名(未赋值)就像⼀个符号, 必要时我们可⽤新的内容替换它. 变量替换格式如下:(1) 表达式/.变量名->值(2) 表达式/.{变量名1->值1, 变量名2->值2,…}例如In[1]:= 1+2x+3y/.{x->2,y->s+1} Out[1]= 5+3(1+s)注意: 变量替换与变量赋值的差异在于, 变量替换是暂时性的, ⽽变量赋值是长久性的.2.3 定义函数Mathematica系统提供了⼤量的内部函数让⽤户选⽤(可参见表1-2), ⽤户若有需要也可以⾃⼰定义新函数, 这些⾃定义的函数会加⼊到当前的系统中, 如同内部函数⼀样可被随时调⽤. ⾃定义函数的⼀般形式是:函数名[⾃变量名_]=表达式或函数名[⾃变量名_]:=表达式注意:下划线“_”是在⾃变量名的右边, 它表⽰左边的⾃变量是形式参数. 类似地, 可定义不少于两个⾃变量(多元)函数. 如⼆元函数定义为函数名[⾃变量名1_, ⾃变量名2_]=表达式In[1]:= f[x_]=x+3;{f[x],f[y],f[2]} Out[1]= {3+x,3+y,5} In[2]:= g[x_,y_]=x^2-y^2;In[3]:= g[1,2] Out[3]= 43 表与矩阵表是指形式上由花括号括起来的若⼲个元素, 元素之间⽤逗号分隔. 在运算中可对表作整体操作, 也可对表中的单个元素操作. 表可以表⽰数学中的集合、向量和矩阵, 也可以表⽰数据库中的⼀组记录. 表中的元素可以是任何数据类型的数值、表达式，甚⾄是图形或表格.3.1 表的基本操作(1) 建表: 表中元素较少时, 可在给出表名时⼜定义表中元素, 格式如下表名(变量名)={元素1,元素2, …}这⾥, 元素可以是不同类型的数据.经常地, 使⽤建表函数快速建表:表名=Table[通项公式, {循环变量,循环初值,循环终值,步长}]其中, 当循环初值或步长是1时可以省略, 循环范围还可多重设置.例如In[1]:= A={1,2,3};2+3A Out[1]= {5,8,11}In[2]:= t=Table[i+j,{i,2},{j,3}] Out[2]={{2,3,4},{3,4,5}}(2) 元素处理: 处理表元素常⽤的格式(函数)有A[[i]] \ 取表A中的第i个元素Part[A{i,j,…}] 或A[[{i,j,…}]] \ 取表A中的第i,j,..元素组成新表Part[A,i]=值或A[[i]]=值\ 给表A的第i个元素重新赋值3.2 矩阵的基本操作矩阵是表的特殊形式(⼆维表), 所有标准的表操作都可⽤于矩阵操作, 除此⽽外, 它具有很多特殊的运算函数, 下⾯就简单介绍⼏类常⽤的函数.(1) 创建特殊矩阵函数(表3-1)(2) 截取矩阵块函数(表3-2)(3) 矩阵的基本运算函数(表3-3)注意:[1] 向量也是表的特殊形式(⼀维表), 对它的操作命令很多是与矩阵操作相类似的, 这⾥就不在另列. 且在Mathematica的实际应⽤中, 是不区分⾏向量还是列向量的.[2] 矩阵(向量)间的相乘要⽤点乘符号“.”表3-1 创建特殊矩阵4 符号运算Mathematica是在⼀个完全集成环境下的符号运算系统, 它具有强⼤的处理符号表达式的能⼒, 代数运算、微分、积分和微分⽅程求解等都是很典型的例⼦.4.1 代数运算(1) 展开格式: Expand[表达式]注: 对多项式按幂次展开; 对分式展开分⼦, 各项除以分母.(2) 分解因式格式: Factor[表达式]注: 对多项式进⾏因式分解; 对分式分⼦、分母各⾃因式分解.(3) 化简格式: Simplify[表达式]例如In[1]:= Expand[(1+2x)^2] Out[1]= 1+4x+4x2In[2]:= Factor[%] Out[2]= (1+2x)2In[3]:= Simplify[1/(1+1/(1+x))+1/(2(1-x))] Out[3]=11 222xx x++-+说明:代数运算还有很多操作函数, 读者必要时可从“File→Palettes→2 AlgebraicManipulation ”的窗⼝⾯板中选⽤.4.2 微分(1) ⼀阶导数格式: D[函数,⾃变量] / 函数关于指定⾃变量的导数(2) ⾼阶导数格式: D[函数,{⾃变量,n}] / 函数关于指定⾃变量的n阶导数(3) 混合偏导数格式: D[函数, x , y,…] / 函数关于⾃变量x , y,…的混合偏导数(4) 全微分格式: Dt[函数] / 函数关于各变量的全微分例如In[1]:= D[Sin[x],x] Out[1]= Cos[x]In[2]:= D[Sin[2x],{x,2}] Out[2]= -4Sin[2x]In[3]:= D[Sin[x*y],x,,y] Out[3]= Cos[xy]-xySin[xy]In[3]:= Dt[Sin[x*y],x,y] Out[3]= Cos[xy](yDt[x]+xDt[y])4.3 积分(1) 不定积分格式: Integrate[函数,⾃变量](2) 多重不定积分格式: Integrate [函数,⾃变量1,⾃变量2]或Integrate [函数,⾃变量1,⾃变量2,⾃变量3](3) 定积分格式: Integrate[函数,{⾃变量,下限,上限}]或NIntegrate[函数,{⾃变量,下限,上限}] / 数值积分(4) 多重定积分格式: Integrate[函数,{⾃变量1,下限1,上限1},…]或NIntegrate[函数,{⾃变量,下限,上限},…] / 数值积分例如In[1]:= Integrate[Sin[x]+1,x] Out[1]= x-Cos[x]In[2]:= Integrate[4x*y+1,x,y] Out[2]= xy+x2y2In[3]:= Integrate[Sin[x]+1,{x,0,1}] Out[3]= 2-Cos[1]In[4]:= NIntegrate[Sin[x]+1,{x,0,1}] Out[4]= 1.4597In[5]:= Integrate[4x*y+1,{x,0,1},{y,0,1}] Out[2]= 24.4 常微分⽅程的准确解在Mathematica中, 使⽤函数DSolve[]可以求解线性和⾮线性的常微分⽅程(组). 求特解时, 可将定解的条件作为⽅程的⼀部分.格式: DSolve[⽅程,未知函数,⾃变量]例如In[1]:= DSolve[y’[x]==2x,y[x],x] Out[1]={{y[x]->x2+C[1]}} In[2]:= DSolve[{y’[x]==2y[x],y[0]==3},y[x],x] Out[2]={{y[x]->3e2x }}In[3]:= DSolve[{y’[x]==z[x],z’[x]== -y[x]},{y[x],z[x]},x]Out[3]={{y[x]->C[1]Cos[x]+C[2]Sin[x], z[x]->C[2]Cos[x] -C[1]Sin[x]}}注: ⼤多数情况, 微分⽅程的精确解是不能⽤初等函数表⽰出来的, 这时, 只能求其数值解, 并结合作图功能画出解的⼤致图形, 这些内容后⾯再作介绍.4.5 幂级数展开格式: Series[函数表达式,{变量,展开点x0,阶数n}]例如In[1]:= Series [Sin[x],{x,0,5}] Out[1]=3560[] 6120x xx x -++注:去掉表达式中的误差项O[x]n 可调⽤Normal[] 函数.5 数值计算Mathematica的优势在于符号运算, 但对于数值问题, 它也提供了丰富的数值计算功能, 例如求和(有限或⽆限)、求极限值、解代数⽅程、求⾮线性⽅程数值解和求微分⽅程数值解等。

Mathematica使用指南1.简介M a th em at ic a是一种功能强大的数学软件，它提供了广泛的数学计算和数据分析功能。

本文档将介绍M at he ma t ic a的基础知识和使用方法，帮助初学者快速上手。

2.安装与配置2.1下载与安装在官方网站上下载Ma t he ma ti ca的安装包，并按照提示完成安装过程。

2.2授权与激活通过输入许可证密钥进行授权和激活，确保软件的正常运行。

3.基本功能3.1符号计算M a th em at ic a可以进行符号计算，包括基本的代数运算、微积分、线性代数等。

使用各种符号和函数进行数学表达式的简化和求解。

3.2图形与可视化M a th em at ic a提供了强大的图形和可视化功能，可以绘制各种二维和三维图形，包括函数图像、曲线、散点图等。

还可以添加标签、注释、图例等增强图形的可读性。

3.3数据分析与统计M a th em at ic a支持数据分析和统计操作，可以导入和处理各种数据格式，并进行数据可视化、分布拟合、假设检验等统计分析。

3.4编程与脚本M a th em at ic a具有强大的编程功能，支持多种编程范式，包括函数式编程、面向对象编程等。

用户可以编写自定义函数和脚本，实现复杂的算法和任务。

4.实例演示为了更好地理解M ath e ma ti ca的使用，本节将介绍几个常见的实例演示，展示其在数学、物理、工程等领域的应用。

4.1解方程使用Ma th em at ic a求解方程是其常见的使用方式之一。

通过给定方程和初始条件，演示如何使用M at he ma ti ca快速求解方程并绘制解的图像。

4.2数据分析以一个实际的数据分析问题为例，展示如何使用M at he ma ti ca导入数据、进行数据清洗和预处理，并通过统计分析和可视化揭示数据的规律。

4.3拟合曲线通过生成一些带有噪声的数据点，并使用M at he ma ti c a进行曲线拟合，展示如何选择合适的拟合模型，并评估拟合的效果。