Maple13+入门教程
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maple函数定义
Maple是一款非常强大的数学软件,它可以进行科学计算、数据分析、图像处理等操作。
在Maple中,函数是非常重要的概念,也是我们使用Maple进行数学计算和建模的基础。
函数是一种数学工具,它是一组对应关系,将自变量映射成函数值。
在Maple中,我们可以通过定义函数来进行数学计算。
下面我们来详细介绍Maple函数的定义方法。
Maple函数可以通过使用“=”进行定义。
例如我们要定义函数f(x)=x^2,我们可以使用如下命令:
>f:= x -> x^2;
在这里,我们使用了“f:= x -> x^2;”这个命令来定义函数f。
其中,f为函数名,x 为函数变量,x^2为函数表达式。
我们可以使用“f(2);”来计算函数f在x=2处的函数值。
类似的,我们可以使用
“f(3);”来计算函数f在x=3处的函数值。
在这里,我们通过“(x,y) ->”来定义函数的变量个数,第一个变量为x,第二个变量为y,后面的“x*y”为函数表达式。
>h:= proc(x) x^3; end;
总结:
通过上述三种方法,我们可以在Maple中定义函数。
其中,第一种方法是最简单的方法,也是最常用的方法。
但是,三种方法都可以为我们的数学计算和建模带来很大的方便性。
数学软件Maple使用教程序言一.什么是数学实验?我们都熟悉物理实验和化学实验,就是利用仪器设备,通过实验来了解物理现象、化学物质等的特性。
同样,数学实验也是要通过实验来了解数学问题的特性并解决对应的数学问题。
过去,因为实验设备和实验手段的问题,无法解决数学上的实验问题,所以,一直没有听说过数学实验这个词。
随着计算机的飞速发展,计算速度越来越快,软件功能也越来越强,许多数学问题都可以由计算机代替完成,也为我们用实验解决数学问题提供了可能。
数学实验就是以计算机为仪器,以软件为载体,通过实验解决实际中的数学问题。
二.常用的数学软件目前较流行的数学软件主要有四种:1.MathACD其优点是许多数学符号键盘化,通过键盘可以直接输入数学符号,在教学方面使用起来非常方便。
缺点是目前仅能作数值运算,符号运算功能较弱,输出界面不好。
2.Matlab优点是大型矩阵运算功能非常强,构造个人适用函数方便很方便,因此,非常适合大型工程技术中使用。
缺点是输出界面稍差,符号运算功能也显得弱一些。
不过,在这个公司购买了Maple公司的内核以后,符号运算功能已经得到了大大的加强。
再一个缺点就是这个软件太大,按现在流行的版本 5.2,自身有400多兆,占硬盘空间近1个G,一般稍早些的计算机都安装部下。
我们这次没用它主要就是这个原因。
3.Mathematica其优点是结构严谨,输出界面好,计算功能强,是专业科学技术人员所喜爱的数学软件。
缺点是软件本身较大,目前流行的3.0版本有200兆;另一个缺点就是命令太长,每一个命令都要输入英文全名,因此,需要英语水平较高。
4.Maple优点是输出界面很好,与我们平常书写几乎一致;还有一个最大的优点就是它的符号运算功能特别强,这对于既要作数值运算,又要作符号运算时就显得非常方便了。
除此之外,其软件只有30兆,安装也很方便(直接拷贝就可以用)。
所以,我们把它放到学校网上直接调用。
缺点就是目前市面上买不到教材,帮助系统又是英语,为学习带来了不便。
1 初识计算机代数系统Maple1.1 Maple简说1980年9月, 加拿大Waterloo大学的符号计算机研究小组成立, 开始了符号计算在计算机上实现的研究项目, 数学软件Maple是这个项目的产品. 目前, 这仍是一个正在研究的项目.Maple的第一个商业版本是1985年出版的. 随后几经更新, 到1992年, Windows系统下的Maple 2面世后, Maple被广泛地使用, 得到越来越多的用户. 特别是1994年, Maple 3出版后, 兴起了Maple热. 1996年初, Maple 4问世, 1998年初, Maple 5正式发行. 目前广泛流行的是Maple 7以及2002年5月面市的Maple 8.Maple是一个具有强大符号运算能力、数值计算能力、图形处理能力的交互式计算机代数系统(Computer Algebra System). 它可以借助键盘和显示器代替原来的笔和纸进行各种科学计算、数学推理、猜想的证明以及智能化文字处理.Maple这个超强数学工具不仅适合数学家、物理学家、工程师, 还适合化学家、生物学家和社会学家, 总之, 它适合于所有需要科学计算的人.1.2 Maple结构Maple软件主要由三个部分组成: 用户界面(Iris)、代数运算器(Kernel)、外部函数库(External library). 用户界面和代数运算器是用C语言写成的, 只占整个软件的一小部分, 当系统启动时, 即被装入, 主要负责输入命令和算式的初步处理、显示结果、函数图象的显示等. 代数运算器负责输入的编译、基本的代数运算(如有理数运算、初等代数运算等)以及内存的管理. Maple的大部分数学函数和过程是用Maple 自身的语言写成的, 存于外部函数库中. 当一个函数被调用时, 在多数情况下, Maple会自动将该函数的过程调入内存, 一些不常用的函数才需要用户自己调入, 如线性代数包、统计包等, 这使得Maple在资源的利用上具有很大的优势, 只有最有用的东西才留驻Maple可以在较小内存的计算机上正常运行. 用户可以查看Maple的非内存函数的源程序, 也可以将自己编的函数、过程加到Maple的程序库中, 或建立自己的函数库.1.3 Maple输入输出方式为了满足不同用户的需要, Maple可以更换输入输出格式: 从菜单“Options | Input Display和Out Display下可以选择所需的输入输出格式.Maple 7有2种输入方式: Maple语言(Maple Notation)和标准数学记法(Standard Math Notation). Maple语言是一种结构良好、方便实用的内建高级语言, 它的语法和Pascal或C有一定程度的相似, 但有很大差别. 它支持多种数据操作命令, 如函数、序列、集合、列表、数组、表, 还包含许多数据操作命令, 如类型检验、选择、组合等. 标准数学记法就是我们常用的数学语言.启动Maple, 会出现新建文档中的“[>”提示符, 这是Maple中可执行块的标志, 在“>”后即可输入命令, 结束用“;”(显示输出结果)或者“:”(不显示输出结果). 但是, 值得注意的是, 并不是说Maple的每一行只能执行一句命令, 而是在一个完整的可执行块中健入回车之后, Maple会执行当前执行块中所有命令(可以是若干条命令或者是一段程序). 如果要输入的命令很长, 不能在一行输完, 可以换行输入, 此时换行命令用“shift+Enter”组合键, 而在最后一行加入结束标志“;”或“:”, 也可在非末行尾加符号“\”完成.Maple 7有4种输出方式: Maple语言、格式化文本(Character Notation)、固定格式记法(Typeset Notation)、标准数学记法(Standard Math Notation). 通常采用标准数学记法.Maple会认识一些输入的变量名称, 如希腊字母等. 为了使用方便, 现将希腊字母表罗列如下,输入时只需录入相应的英文,要输入大写希腊字母, 只需把英文首字母大写:的函数或程序设计方式控制其输出方式,如下例:> for i to 10 doprintf("i=%+2d and i^(1/2)=%+6.3f", i, eval(sqrt(i)));od;+2d的含义是带符号的十进位整数,域宽为2. 显然,这种输出方式不是我们想要的,为了得到更美观> for i to 10 doprintf("i=%+2d and i^(1/2)=%+6.3f\n", i, eval(sqrt(i)));od;再看下例:将输入的两个数字用特殊形式打印:> niceP:=proc(x,y)printf("value of x=%6.4f, value of y=%6.4f",x,y);end proc;> niceP(2.4,2002.204); 1.4 Maple 联机帮助学会寻求联机帮助是掌握一个软件的钥匙. Maple 有一个非常好的联机帮助系统, 它包含了90%以上命令的使用说明. 要了解Maple 的功能可用菜单帮助“Help ”, 它给出Maple 内容的浏览表, 这是一种树结构的目录表, 跟有…的词条说明其后还有子目录, 点击这样的词条后子目录就会出现(也可以用Tab 键和up, down 选定). 可以从底栏中看到函数命令全称, 例如, 我们选graphics …, 出现该条的子目录, 从中选2D …, 再选plot 就可得到作函数图象的命令plot 的完整帮助信息. 一般帮助信息都有实例, 我们可以将实例中的命令部分拷贝到作业面进行计算、演示, 由此可了解该命令的作用.在使用过程中, 如果对一个命令把握不准, 可用键盘命令对某个命令进行查询. 例如, 在命令区输入命令“?plot ”(或help(plot);), 然后回车将给出plot 命令的帮助信息, 或者将鼠标放在选定的要查询的命令的任何位置再点击菜单中的“Help ”即可. 2 Maple 的基本运算 2.1 数值计算问题算术是数学中最古老、最基础和最初等的一个分支, 它研究数的性质及其运算, 主要包括自然数、分数、小数的性质以及他们的加、减、乘、除四则运算. 在应用Maple 做算术运算时, 只需将Maple 当作一个“计算器”使用, 所不同的是命令结束时需加“;”或“:”.在Maple 中, 主要的算术运算符有“+”(加)、“–”(减)、“*”(乘)、“/”(除)以及“^”(乘方或幂,或记为**), 算术运算符与数字或字母一起组成任意表达式, 但其中“+”、“*”是最基本的运算, 其余运算均可归诸于求和或乘积形式. 算述表达式运算的次序为: 从左到右, 圆括号最先, 幂运算优先, 其次是乘除,最后是加减. 值得注意的是, “^”的表达式只能有两个操作数, 换言之, c b a ^^是错误的, 而“+”或“*”的任意表达式可以有两个或者两个以上的操作数.Maple 有能力精确计算任意位的整数、有理数或者实数、复数的四则运算, 以及模算术、硬件浮点数和任意精度的浮点数甚至于矩阵的计算等等. 总之, Maple 可以进行任意数值计算.但是, 任何软件或程序毕竟只是人们进行科学研究的一种必要的辅助, 即便它有很多优点, 但也有它的局限性, 为了客观地认识数学软件、认识Maple, 下面通过两个简单例子予以说明.第一个简单的数值计算实例想说明Maple 数值计算的答案的正确性: > 3!!!;上述运算结果在IBM PC 机(1G , 128M)上计算只需要0.01秒, 得到如此复杂的结果(1747位), 一个自然的问题是: 答案正确吗?为了回答这个问题, 我们借助于数值分析方法, 由Stiring 公式)exp(2!n n n n n -⋅⋅≈π可得: 17461060091.2!720⨯≈, 前三位数字与Maple 输出结果相同, 且两者结果均为1747位. 另外, 在720!的计算中, 5的因子的个数为:1785720572057205720432=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡这些5与足够多的2相乘将得到178个0, 而Maple 的输出结果中最后178位数为零. 由此, 可以相信Maple 结果的正确性.另一个例子则想说明Maple 计算的局限性:()()?8 ?86/23/1=-=-Maple 在处理问题时, 为了避免失根, 从不求算术式的近似值, 分数则化简为既约分数. 因此, 在Maple 中很容易得到:()()6/23/18 8-=-显然这是错误的. 这一点可以从代数的角度予以分析.不妨设()x =-3/18, 则083=+x , 即0)42)(2(2=+-+x x x , 显然()3/18-有3个结果, -2是其实数结果.另一方面, 设()x=-6/28, 则0)8(26=-+x , 即:)(42)(2)(2()8)(8(2233+--+=-+x x x x x x x 显然()6/28-有6个结果, -2、2是其实数结果.这个简单的例子说明了Maple 在数值计算方面绝对不是万能的, 其计算结果也不是完全正确的, 但是, 通过更多的实验可以发现: Maple 只可能丢失部分结果, 而不会增加或很少给出完全错误的结果(如上例中Maple 的浮点数结果皆为 + 1.000000000 1.732050807I ). 这一点提醒我们, 在利用Maple 或其他任何数学软件或应用程序进行科学计算时, 必须运用相关数学基础知识校验结果的正确性.尽管Maple 存在缺陷(实际上, 任何一个数学软件或程序都存在缺陷), 但无数的事实说明Maple 仍然不失为一个具有强大科学计算功能的计算机代数系统. 事实上, Maple 同其他数学软件或程序一样只是科学计算的一个辅助工具, 数学基础才是数学科学中最重要的.2.1.1 有理数运算作为一个符号代数系统, Maple 可以绝对避免算术运算的舍入误差. 与计算器不同, Maple 从来不自作主张把算术式近似成浮点数, 而只是把两个有公因数的整数的商作化简处理. 如果要求出两个整数运算的近似值时, 只需在任意一个整数后加“.”(或“.0”), 或者利用“evalf ”命令把表达式转换成浮点形式, 默认浮点数位是10 (即: Digits:=10, 据此可任意改变浮点数位, 如Digits:=20).> 12!+(7*8^2)-12345/125; > 123456789/987654321; > evalf(%); > 10!; 100*100+1000+10+1; (100+100)*100-9; > big_number:=3^(3^3); > length(%);上述实验中使用了一个变量“big_number ”并用“:=”对其赋值, 与Pascal 语言一样为一个变量赋值用的是“:=”. 而另一个函数“length ”作用在整数上时是整数的十进制位数即数字的长度. “%”是一个非常有用的简写形式, 表示最后一次执行结果, 在本例中是上一行输出结果. 再看下面数值计算例子: 1)整数的余(irem)/商(iquo)命令格式:irem(m,n); #求m 除以n 的余数irem(m,n,'q'); #求m 除以n 的余数, 并将商赋给qiquo(m,n); #求m 除以n 的商数iquo(m,n,'r'); #求m 除以n 的商数, 并将余数赋给r其中, m, n 是整数或整数函数, 也可以是代数值, 此时, irem 保留为未求值.> irem(2002,101,'q'); # 求2002除以101的余数, 将商赋给q > q; #显示q> iquo(2002,101,'r'); # 求2002除以101的商, 将余数赋给r > r; #显示r > irem(x,3);2)素数判别(isprime)素数判别一直是初等数论的一个难点, 也是整数分解问题的基础. Maple 提供的isprime 命令可以判定一个整数n 是否为素数. 命令格式: isprime(n); 如果判定n 可分解, 则返回false, 如果返回true, 则n “很可能”是素数. > isprime(2^(2^4)+1); > isprime(2^(2^5)+1);上述两个例子是一个有趣的数论难题。
Maple简介一、Maple操作界面介绍1、编辑功能:编辑功能中查找模块,可以帮助查找你所需要的关键字节.具体操作如图所示:按上述操作完成后,出现下图所示的对话框:在文本框中输入你要查找的字符或者符号,可以通过findprevious上下翻看,也可以通过replacewith操作替代你所查找的字符或者符号.cancle表示取消操作.其他编辑操作包括分割或连接(splitorjoin)分为一个执行过程(快截键为f3、f4)和选定块(shift+f3、shift+f4)过程四个操作块运行操作(Execute):运行选定或者当前的maple中的语句;删除运行结果操作(Removeoutput):将选定或者当前的maple中运行结果从工作爷中删除或者不显示;2、示图操作( VIEW)文档在屏幕上的显示模式称为“示图”,maple示图菜单主要设置工作爷文档的一些视图属性,所包括菜单如上图所示。
工具条(toolbar)的功能和其他系统一样,主要包括打开文件、创建新文档、存盘、打印当前页面、复制、剪切、粘贴、撤消操作等。
内容工具条:“枫叶”表示设置工作页和标准公式和maple语言之间的转换“X”表示设置工作页和标准公式在活动和非活动方式之间的转换“(对号)”表示标准公式有效时自动检查输入表达式的正确性“!”表示运行当前表达式3、插入操作(INSERT)插入操作比较简单这里就不做详细介绍,主要功能分为:文本插入(textinput);标准maple数学表达式插入;运行单元executegroup插入其中包括在光标前插入和光标后插入图形插入plot,其中包括两维和三维图象的插入电子表格插入spreadsheet段落插入parigraph,其中包括光标前插入和光标后插入数学输入对象(image)插入插入超级连接hyperlink4、其他操作窗口的功能和其他软件基本相同,这里就不做详细介绍了。
二、基本语法规则MaPle的科学计算功能主要是以命令输入的方式来实现的。
目录第二章MAPLE基础 (1)2.1与M APLE对话 (1)2.2使用命令和函数包 (18)2.3微积分 (23)2.4线性代数 (28)2.5微分方程 (35)2.6优化 (45)2.7动态系统 (53)2.8基础编程知识 (58)2.9M APLE使用中常犯的错误 (78)第二章Maple基础Maple是目前应用非常广泛的科学计算软件之一,具有非常强大的符号计算和数值计算功能。
Maple 提供智能界面求解复杂数学问题和创建技术文件,用户可在易于使用的智能文件环境中完成科学计算、建模仿真、可视化、程序设计、技术文件生成、报告演示等,从简单的数字计算到高度复杂的系统,满足各个层次用户的需要。
与传统工程软件不同,甚至有别于旧版本的Maple,新版本Maple为工程师提供了大量的专业计算功能,庞大的数学求解器可用于各种工程领域,如微分方程、矩阵、各种变换包括FFT、统计、小波、等等,超过5000个计算命令让用户通常只需要一个函数就可以完成复杂的分析任务。
本章主要介绍Maple的基本功能,包括:数值和符号计算计算、求解方程、微积分计算、向量及矩阵计算、微分方程求解等。
Maple是一个全面的系统,提供多种方式完成同一个任务。
在本章中,我们将通过简单、易于重复的方式求解常见的问题,但它不是唯一的操作方式。
当用户熟悉本章中的各种操作方式后,用户可以通过帮助系统了解如何使用相似的技术完成各种任务。
2.1 与Maple对话2.1.1 Maple环境Maple的用户界面是一个典型的Windows或Mac风格的操作环境。
工作环境界面如图2-1所示。
图2-1:Maple工作界面在图2-1的工作界面中,窗体的主要部分包括:●主文档,即主工作区。
事实上,用户大可以把它想象成包含有各种数学和绘图工具的Microsoft Word。
●面板区。
汇集了数学工具和特殊的数学符号,用户可以将它们直接拖拽到工作区中使用。
面板区中最重要的面板当属Expressions,Matrix,Common Symbols和Greek。
Maple快速入门第一部分: Maple 快速入门CCA Inc. 2008.** 工作表和PDF文件由Maple 12生成介绍欢迎参加“Maple 快速入门”的培训!掌握和使用好Maple软件,可以协助你探索、可视化、求解甚至是最复杂的数学问题,减少错误,和更好地驾驭数学的力量。
在这部分里:通过学习,你将熟悉Maple的使用环境,学习如何使用关联菜单、任务助手、面板等工具完成分析和创建交互式的图形,完成这些工作你仅需很少的命令知识。
另外,你还将了解如何建立生动、交互式的技术文档、输入命令、和利用帮助系统。
这章培训内容将为你以后进一步的学习和使用打下结实的基础。
在学习这份材料时,首先请打开一个空白文档,根据下面表格左侧的说明操作,这些步骤的操作结果将显示在表格右侧。
对非Windows用户,请注意:这个文件的按键只适用于Windows系统。
在其他系统平台里这些按键是不一样的。
如果你使用的是其他系统,请参照帮助>快速帮助查看常用的按键列表。
1 与 Maple 对话在这一节里,你将学习如何在Maple计算一些基本问题和获得计算结果。
,所选的计在Maple中有多种方法输入数学,你可以组合使用面板、键盘快捷键、关联菜单、命令行等方式输入数学符号。
大部分的操作都可以通过多种方式实现,你可以任选一种你习惯的方式操作。
提示: 如何找到您的计算机系统下的快捷键,点击菜单帮助> 快速帮助,并选择切换文本/数学。
练习:使用面板和右键菜单:求导表达式并画出结果的图形。
使用<补全命令>创建一个指数创建一个包含变量 x 和 y 的多项式,例如。
求值多项式在 x = 10,求输出结果关于变量的积分。
提示: 为了使用<补全命令>创建一个指数,键入 e,按下[Esc]键,从下拉列表中选择 e (exponential)。
3 组合文字和数学Array在Maple中,你可以在文件中任意组合文字和数学,达到图文并茂的效果。
maple 简单编程-回复题目: [maple 简单编程]引言:随着科技的不断发展,编程成为了一门越来越重要的技能。
作为一种强大的计算机代数系统,Maple在科学计算、工程设计和教学中被广泛使用。
本文将以简单编程为主题,介绍Maple的基础知识和应用。
第一部分:了解MapleMaple是一种面向符号计算的软件,它能够进行多项式代数、微积分、线性代数等复杂数学计算。
Maple提供了交互式的界面,方便用户输入和编辑代码。
它的强大之处在于能够处理数值和符号两种类型的数据,并提供可视化和图形化的结果展示。
第二部分:基础语法在开始编程之前,我们需要了解Maple的基础语法和常用命令。
首先是变量的定义和赋值,使用“:=”来赋值,并使用“;”来结束一行。
例如:a := 3;b := 4;接下来是数学运算,Maple支持常见运算符,如加减乘除、幂运算等,还支持复数运算、矩阵运算等。
例如:c := a + b;d := a * b;再者是条件判断和循环语句。
Maple使用“if...then...else...”来进行条件判断,使用“for... in ... do...end do”进行循环。
例如:if a > b thenprint("a大于b");elseprint("a小于等于b");end if;for i in 1..5 doprint(i);end do;第三部分:实践应用现在我们通过几个实例来应用Maple的简单编程。
首先是计算一个数的阶乘。
我们可以使用循环语句来实现:n := 5;factorial := 1;for i in 1..n dofactorial := factorial * i;end do;print(factorial);接下来是求解二次方程的根。
我们可以使用Maple提供的函数来实现:a := 1;b := -3;c := 2;roots := solve(a*x^2 + b*x + c = 0, x);print(roots);最后是绘制函数的图像。