- •І. А Джалладова о. Д. Шарапов комп’ютерна математика
- •Вступ 4
- •1. Позначення основних операцій та функцій на мові Maple
- •2. Системи лінійних алгебраїчних рівнянь
- •3. Знаходження похідних від функцій
- •4. Дослідження функції на екстремум за допомогою похідних
- •5. Обчислення інтегралів
- •Обчислення визначених інтегралів
- •Обчислення власних інтегралів першого роду
- •Обчислення власних інтегралів другого роду
- •Інтеграли зі змінними межами інтегрування
- •6. Побудова графіків функції однієї змінної
- •Побудова просторових графіків
- •Побудова графіків за окремими точками
- •Розв’язування диференціальних рівнянь
- •Основні функції для розв’язання диференціальних рівнянь
- •Приклади розв’язання диференціальних рівнянь Задача розпаду радію
- •Інші приклади розв’язування здр першого порядку
- •Рівняння Рікатті
- •Диференціальні рівняння другого порядку в аналітичному вигляді
- •7. Чисельне розв’язування диференціальних рівнянь
- •Приклади застосування пакетів
- •Приклад складної нелінійної системи
1. Позначення основних операцій та функцій на мові Maple
Для використання Maple важливо правильно записати умови поставленої задачі. Почнемо з основних операцій та функцій.
Арифметичні операції додавання, віднімання, множення та ділення в системі Maple позначаються звичайними математичними символами, відповідно:
+, –, *, \.
Наприклад: x+y*(2-z)/(x+y).
Треба зазначити: якщо арифметична операція стосується не одного символу, а цілого виразу, то необхідно останній взяти у дужки.
Запис типу 2х призведе до помилки. Правильним у цьому випадку є лише запис 2*х, оскільки кожну операцію необхідно явно описати за допомогою відповідного знаку.
Піднесення до степеня виконується за допомогою знаку ^, що записують між числом чи виразом, який підносять до степеня і самим показником степеня.
Наприклад, вираз x^2 означає, що х підноситься до другого степеня.
Запис кореня певного степеня від числа чи виразу є рівноцінним піднесенню цього самого числа чи виразу до дробового степеня, що в знаменнику дробу має степінь кореня. Отож, наприклад:
x^(1/3)
означає
,
крім того, необхідно пам’ятати, що при
піднесенні до дробового чи від’ємного
степеня його показник потрібно брати
в дужки (як це й було зроблено в прикладі).
Корінь другого степеня від виразу чи числа можна записувати двома способами:
expr^(1/2) або ж sqrt(expr), де expr – будь-яке число чи вираз.
Піднесення до степеня числа е записують іншим чином – за допомогою виразу exp(a), де а – степінь, наприклад, exp(2) означає
.Логарифмування числа чи виразу здійснюється записом:
log[а](b)
– у випадку логарифму довільної основи,
де замість змінної а
записують число, що є основою логарифму,
а замість b
– число чи вираз під знаком логарифму,
наприклад, log[10](3)
означає
;
ln(a) – у випадку натурального логарифму (логарифму з числом е як основою), де замість а записують число чи вираз під знаком логарифму.
Операції диференціювання та інтегрування будуть детально описані далі.
Спрощення виразу в системі Maple виконується за допомогою команди simplify(expr, option), де замість expr підставляють сам початковий вираз. Запис другого параметру option не є обов’язковим, але може часто стати у пригоді, бо деталізує спосіб, відповідно до якого ми бажаємо спростити вираз. Є безліч варіантів запису option, але найбільш уживаними і корисними при розв’язуванні практичних задач є symbolic, size та trig, тобто до прикладу:
simplify(expr, symbolic) означає те, що ми маємо на меті максимально скоротити та спростити вираз expr у символьному вигляді (“symbolic” з англ. – символьний);
simplify(expr, size) – максимально скорочує та спрощує вираз expr щодо його розміру (“size” з англ. – розмір);
simplify(expr, trig) – приводить до спрощення виразу expr щодо тригонометричних функцій за допомогою застосування тригонометричних формул (“trig” від “trigonometric”, з англ. – тригонометричний).
Крім цього, Maple володіє інструментарієм для побудови двовимірних та тривимірних графіків, це буде докладно роз’яснене далі.
Числові обчислення виразу, записаного в розгорнутому довільному вигляді, виконуються за допомогою таких команд:
evalf(expr)
та evalf[n](expr)
– замість expr
підставляють сам початковий вираз, n
–
точність, або кількість знаків після
десяткової крапки, яка необхідна при
виконанні числового обчислення виразу,
якщо цей параметр не вказаний, то
результат обраховується відповідно до
точності, що встановлена в системі Maple
за замовчуванням; при обчисленнях
підставляються також значення всіх
констант типу чисел
,
і т.д. Наприклад:
> evalf(3/4*x^2+1/3*x-sqrt(2));
Виведе:
0.7500000000 x^2 + 0.3333333333 x - 1.414213562
Або ж:
> evalf[4](3/4*x^2+1/3*x-sqrt(2));
Виведе:
0.7500*x^2+.3333*x-1.414
Позначення стандартних функцій тригонометричних функцій є такими:
sin(a) – синус числа чи виразу а;
cos(a) – косинус числа чи виразу а;
tan(a) – тангенс числа чи виразу а;
cot(a) – котангенс числа чи виразу а.
