- •Практикум по курсу «численные методы»
- •Введение
- •Знакомство с системой Maple.
- •Объекты, типы переменных
- •Команды Maple
- •Выражения
- •Список пакетов и библиотек
- •Пакет для студентов student
- •Список имен математических функций
- •Вычисления и операции в maple.
- •Лабораторная работа №1 Tема: Решение уравнения c одной переменной
- •Задание 1
- •Расчетная формула для метода хорд:
- •Примерный вариант выполнения лабораторной работы на Maple
- •Численное решение уравнений
- •Лабораторная работа № 2 Тема: Решение систем линейных уравнений
- •Примерный вариант выполнения лабораторной работы на maple
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №3 Тема: Интерполирование функций
- •Задание 1
- •Задание 2
- •Задание 3.
- •Примерный фрагмент выполнения работы на maple.
- •Лабораторная работа №4 Тема: Численное интегрирование
- •Задание 1
- •Задание 2
- •Примерный фрагмент выполнения лабораторной работы на Maple
- •Лабораторная работа №5 Тема: Численное решение дифференциальных уравнений
- •Задание 1
- •Задание 2
- •Примерный фрагмент выполнения лабораторной работы на Maple
- •Лабораторная работа №6 Тема: Статистическая обработка опытных данных
- •Задание 1
- •Задание 2
- •Примерный фрагмент выполнения лабораторной работы
- •Лабораторная работа №7 Тема: Численное решение уравнений в частных производных
- •Задание 1
- •Решение уравнения теплопроводности в Maple
- •Литература
- •Содержание
- •(Лабораторная работа 4)….…………………………...…………….…… 30
- •Численное решение уравнений в частных производных
Объекты, типы переменных
Простейшими объектами в Maple являются: числа, константы, строки и имена. Числа могут быть целыми, рациональными (дробь), с плавающей запятой, например:
589, 12/7, 3.34562134568906E0
Вычисления для вещественных чисел проводятся по умолчанию с 10-ю значащими цифрами, но переопределив константу Digits, можно работать c иной мантиссой. Это может быть полезно и при символьных вычислениях, поскольку операции с рациональными числами выполняются медленнее. Коротко перечислим важнейшие константы:
Pi
exp(1) e (основание натурального логарифма)
I ≈ мнимая единица
infinity бесконечность
gamma константа Эйлера
true, false булевские величины
Строкой является любой набор символов, заключенный в кавычки:
'This is a Maple string'.
Каждая переменная Maple имеет имя. Именем является набор символов, не более 499 символов длиной, начинающийся с буквы, причем большие и малые буквы различаются. Кроме букв могут употребляться цифры и знак подчеркивания. Примеры различных имен:
NewValue, newvalue, new_value1
По умолчанию переменная считается скалярной.
Команды Maple
Выражения и переменные обычно служат параметрами команд Maple. Стандартная команда выглядит следующим образом:
command(par1,par2,...,parn);
Часть команд Maple из стандартной библиотеки вызывается автоматически. Многие команды являются частью пакетов и до запуска команды пакет должен быть загружен командой with. Такими пакетами являются:
DEtools, Gausslnt, genfunc, geometry, geom3d, group, liesymm,
logic, networks, NPspinor, numapprox, padic, projgeom, totorder.
Если имя переменной совпадает с именем какой-нибудь команды, то такая команда становится недоступной в текущем сеансе. Поэтому перед заведением новой переменной name полезно удостовериться, что имя не занято, командой
?name.
Запрещено использовать для имен переменных ключевые слова:
and, by, do, done, elif, else, end, fi, for, from, if, in, intersect, local, minus, mod, not, od, option, options, or, proc, quit, read, save, stop, then, to, union, while.
Если команда введена правильно и полностью, то Maple выполняет ее и приводит на следующей строке результат. Если вместо этого появилось эхо введенной команды, то либо Maple отказывается выполнить команду из-за неполноты информации, либо не может исполнить (уравнение не решается, интеграл не берется и т. п.). В этом случае может помочь численное вычисление интеграла или преобразование задачи
Выражения
Используя переменные и знаки арифметических и других операций, можно составлять выражения. Знаками операций являются:
+ – сложение,
– –вычитание,
* – умножение,
/ – деление,
^ – возведение в степень,
! – факториал,
abs() – абсолютная величина
Порядок арифметических операций соответствует стандартному математическому.
В булевских операциях также применяются знаки >, <, >=, <=, <>, =.
Список пакетов и библиотек
combinat комбинаторика.
DEtools дифференциальные уравнения.
difforms дифференциальные формы.
Gauss Гаусса пакет.
GaussInt Гаусса целочисленный пакет.
genfunc Пакет манипуляций с функциями.
geom3d трехмерная геометрия.
geometry геометрия.
GF поля Галуа.
grobner базис Гребнера-Ширшова.
group теория групп.
liesymm группы Ли.
linalg линейная алгебра.
logic математическая логика.
networks теория графов.
NPspinor Ньюмана-Пенроуза формализм.
numaprox численная аппроксимация.
numtheory теория чисел.
orthopoly ортогональные полиномы.
padic p-адические числа.
plots Графический пакет
powseries формальные степенные разложения.
projgeom проективная геометрия.
simplex линейная оптимизация.
stats статистика.
student Студенческий пакет. Содержит команды, позволяющие делать выкладки пошагово.
totorder упорядочение.
