第1章 Mathematica概述.docx

1、第1章 Mathematica概述第1章 Mathematica概述 1.1.1 Mathematica的启动和运行 Mathematica是美国Wolfram研究公司生产的一种数学分析型的软件，以符号计算见长，也具有高精度的数值计算功能和强大的图形功能。假设在Windows环境下已安装好Mathematica4.0，启动Windows后，在“开始”菜单的“程序”中单击 ，就启动了Mathematica4.0，在屏幕上显示如图的Notebook窗口，系统暂时取名Untitled-1，直到用户保存时重新命名为止 输入1+1，然后按下Shif+Enter键，这时系统开始计算并输出计算结果，并给输入

2、和输出附上次序标识In1和Out1，注意In1是计算后才出现的；再输入第二个表达式，要求系统将一个二项式展开，按Shift+Enter输出计算结果后，系统分别将其标识为In2和Out2.如图 在Mathematica的Notebook界面下，可以用这种交互方式完成各种运算，如函数作图，求极限、解方程等，也可以用它编写像C那样的结构化程序。在Mathematica系统中定义了许多功能强大的函数，我们称之为内建函数（built-in function）, 直接调用这些函数可以取到事半功倍的效果。这些函数分为两类，一类是数学意义上的函数，如：绝对值函数Absx，正弦函数Sinx，余弦函数Cosx，以

3、e为底的对数函数Logx，以a为底的对数函数Loga,x等；第二类是命令意义上的函数，如作函数图形的函数Plotfx,x,xmin,xmax，解方程函数Solveeqn,x，求导函数Dfx,x等。必须注意的是: Mathematica 严格区分大小写，一般地，内建函数的首写字母必须大写，有时一个函数名是由几个单词构成，则每个单词的首写字母也必须大写，如：求局部极小值函数FindMinimumfx,x,x0等。第二点要注意的是，在Mathematica中，函数名和自变量之间的分隔符是用方括号“ ”，而不是一般数学书上用的圆括号“（ ）”，初学者很容易犯这类错误。 如果输入了不合语法规则的表达式，

4、系统会显示出错信息，并且不给出计算结果，例如：要画正弦函数在区间-10，10上的图形，输入plotSinx,x,-10,10，则系统提示“可能有拼写错误， 新符号plot 很像已经存在的符号Plot”，实际上，系统作图命令“Plot”第一个字母必须大写，一般地，系统内建函数首写字母都要大写。再输入PlotSinx,x,-10,10 ，系统又提示缺少右方括号，并且将不配对的括号用蓝色显示，如图 一个表达式只有准确无误，方能得出正确结果。学会看系统出错信息能帮助我们较快找出错误，提高工作效率。完成各种计算后，点击File-Exit退出，如果文件未存盘，系统提示用户存盘，文件名以“.nb”作为后缀，

5、称为Notebook文件。以后想使用本次保存的结果时可以通过File-Open菜单读入，也可以直接双击它，系统自动调用Mathematica将它打开. 1.1.2 表达式的输入 Mathematica 提供了多种输入数学表达式的方法。除了用键盘输入外， 还可以使用工具样或者快捷方式健入运算符、矩阵或数学表达式。1数学表达式二维格式的输入 Mathematic担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 的称为二维格式。 你可以使用快捷方式输入二维格式，也可用基本输入工具栏输入二维格式。下面列出了用快捷方式输入二维格式的方法 数学运算 数学表达式 按键

6、分式 x Ctrl+/ 2 n次方 x Ctrl+2 开 n次方 Ctrl +2 x 下标 xCtrl+_2 如果要取消二维格式输入 按下Ctrl+SPACE（空格） 例如输入数学表达式 可以按如下顺序输入按键： （,x,+,1,）,Ctrl+, -, +,a,Ctrl+_,1,-,Ctrl+/,Ctrl+2,2,x,+,y,-,- 另外也可从FILE菜单中激活Plaettes-Basic Input 工具栏，也可输入，并且使用工具栏可输入更复杂的数学表达式。 如下图： 2.特殊字符的输入 MathemMatica 还提供了用以输入各种特殊符号的工具样。基本输入 工具样包含了常用的特殊字符（上

7、图），只要单击这些字符按钮即可输入。若要输入其它的特殊字符或运算符号，必须使用从FILE菜单中选取Complete Characters工具栏,如下图： 单击符号后即可输入。 1.2.Mathematica的联机帮助系统用Mathematica的过程中，常常需要了解一个命令的详细用法，或者想知系统中是否有完成某一计算的命令，联机帮助系统永远是最详细、最方便的资料库。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，获取简单而直接的帮助信息。例如，向系统查询作图函数Plot命令的用法？Plot 系统将给出调用Plot的格式以及Plot命

8、令的功能（如果用两个问号“?”，则信息会更详细一些）。? Plot* 给出所有以Plot这四个字母开头的命令2.Help菜单任何时候都可以通过按F1键或点击帮助菜单项Help Browser，调出帮助菜单，如图 所示，其中的各按钮用途如表所示Built-in Function内建函数，按数值计算、代数计算、图形和编程分类存放 Add-ons有程序包（Standard Packages）MathLink Library等内容 The Mathematica Book 一本完整的Mathematica使用手册 Getting Started/Demos 初学者入门指南和多种演示 Other Inf

9、ormation 菜单命令的快捷键，二维输入格式等 Master Index 按字母命令给出命令、函数和选项的索引表 如果要查找Mathematica中具有某个功能的函数，可以通过帮助菜单中的Mahematica使用手册，通过其目录索引可以快速定位到自己要找的帮助信息。例如：需要查找Mathematica中有关解方程的命令，单击“The Mathematica Book”按钮，再单击“Contents”，在目录中找到有关解方程的节次，点击相应的超链接，有关内容的详细说明就马上调出来了。如果知道具体的函数名，但不知其详细使用说明，可以在命令按钮 Goto 右边的文本框中键入函数名，按回车键后就显

10、示有关函数的定义、例题和相关联的章节。例如，要查找函数Plot的用法，只要在文本框中键入Plot，按回车键后显示如图的窗口，再按回车键，则显示Plot函数的详细用法和例题。如果已经确知Mathematica 中有具有某个功能的函数，但不知具体函数名，可以点击Built-in Functions按钮，再按功能分类从粗到细一步一步找到具体的函数，例如，要找画一元函数图形的函数，点击Built-in Functions -Graphics and Sound-2D Plots-Plot，找到Plot的帮助信息。 如果知道具体的函数名，但不知其详细使用说明，可以在命令按钮 Goto 右边的文本框中键入函数名，按回车键后就显示有关函数的定义、例题和相关联的章节。例如，要查找函数Plot的用法，只要在文本框中键入Plot，按回车键后显示如图1-5的窗口，再按回车键，则显示Plot函数的详细用法和例题。 如果已经确知Mathematica 中有具有某个功能的函数，但不知具体函数名，可以点击Built-in Functions按钮，再按功能分类从粗到细一步一步找到具体的函数，例如，要找画一元函数图形的函数，点击 Built-in Functions -Graphics and Sound-2D Plots-Plot，找到Plot的帮助信息。