【Mathematica14.0】快速从下载安装到使用

发布于:2024-07-05 ⋅ 阅读:(164) ⋅ 点赞:(0)

目录

1.简介

2.下载安装

下载

安装

3.一小时掌握mathematica使用

单元模式

内置函数

符号表达式

迭代器

赋值

通配符及查找替换

函数定义

匿名函数(拉姆达表达式)

函数映射

函数式与运算符

函数自定义选项

图形可视化

交互式界面

数值

字符串

自然语言输入


1.简介

Mathematica是一款由Wolfram Research公司开发的科学计算软件,它将数值和符号计算引擎、图形系统、编程语言、文本系统以及其他应用程序的高级连接完美结合在一起。这款软件自1988年发布以来,已经在科技和其他领域产生了深远的影响,被广泛认为是现代科技计算的开端。

基本功能 :

(1)- 数值和符号计算:Mathematica能够进行高效的数值计算和精确的符号计算,如多项式求解、方程求解、极限求解、积分求解等。

(2)- 图形系统:提供强大的图形绘制功能,可用于创建高质量的二维和三维图形。

(3)- 编程语言:集成了高级程序设计语言,允许用户编写自定义脚本和函数。

(4)- 文本系统:支持文本编辑和处理,方便用户记录和分享计算过程。

(5)- 应用程序连接:能够与其他应用程序建立高级连接,实现数据和功能的集成。 主要应用领域 Mathematica的应用领域非常广泛,包括但不限于:

(6)- 科学研究:用于解决复杂的科学和工程问题,如物理、化学、生物学等领域的研究。

(7)- 工程设计:在航空航天、汽车制造等行业中用于模拟和分析。

(8)- 数据分析:处理和分析大量数据,提取有价值的信息。

(9)- 教育和学习:作为教学和学习的工具,帮助学生和专业人士掌握数学和编程技能。 在科研和教育中的重要性

(10)- 科研:Mathematica的强大计算能力和丰富的功能使其成为科研人员解决复杂问题的有力工具,加速了科研进程。

那我们就从各个方面去掌握这个软件!

2.下载安装

下载

mathematica是付费软件,如果公司或学校已经有了订阅,那么可以去官网进行下载安装,最新版本为mathematica 14.0Wolfram Mathematica: 現代技術計算

也可以从我的网盘链接里直接下载(和我一样穷穷的朋友):

链接:https://pan.baidu.com/s/1E5Bb91UEpH-vo7g_tqGhDA?pwd=1aui 
提取码:1aui

安装

请根据安装包内教程进行安装

3.一小时掌握mathematica使用

mathematica的文档很强大,但是由于机器翻译或内容过于繁琐,可以直接看我的教程快速熟悉。

单元模式

 点击新文档开始使用:

mathematica的使用和jupyternotebook很像,也是按照单元进行组织

我们输入需要计算的内容后,按Shift+Enter运行,我们看见右边出现了单元分隔,在单元间点击也可以在单元间新建单元

内置函数

Wolfram 语言有6000多内置函数,函数参数间以逗号分隔,鼠标悬停函数可显示功能

详细内置函数后面我会再出教程,我们先掌握基本使用

符号表达式

mathematica其实是表达式构建的逻辑,万事万物可以总结为表达式,结构为head[arguments]

Graphics3D[Sphere[]]

我们使用列表来进行表达式操作,列表索引从1开始使用 [[ ... ]] 进行提取,跨提取使用[[a;;b]]

我们还可以对列表进行运算:

迭代器

我们使用内置Table函数进行迭代的演示,我们可以使用显式表达式计算或抽象表达式保存变量:

一个比较难理解的嵌套例子是:

其含义是创建一个二维数组,其中每个元素是由变量i除以变量j得到的值。这个命令指定了两个嵌套的迭代范围:外层迭代变量i从1到4,内层迭代变量j从1到2。        
具体来说,{i, 4}表示外层循环让i取值从1到4,而{j, 2}表示内层循环让j取值从1到2。对于每一个i的值,j都会分别取1和2,然后计算i/j的结果。因此,这个命令将生成一个4行2列的矩阵,其中的元素分别是当i取1到4,j取1和2时,i/j的计算结果。

赋值

可以进行即时赋值=延迟赋值:=(等要用的时候),也可以使用Module定义局部变量:Module[{局部变量定义}, 表达式],变量以小写命名

通配符及查找替换

使用"_"作为通配符,比如用Cases函数查找匹配模式、Replace函数替换、/. 表示全部替代

两个"_“表示任意表达式

java中的"|"表示,在这里也适用:

单独的"_"后加类型,可以进行数值模式匹配:

函数定义

和我们手写公式逻辑一样,可以通过Clear[f]删除赋值

可以进行局部赋值,或者打乱顺序赋值,没被定义的保留原样:

可以使用"/;"进行限制条件:

可以进行解构定义函数

匿名函数(拉姆达表达式)

函数中的参数我们使用#表示,可以用#1、#2........表示多个参数:

用于内置函数:这里&表示这是个函数

NestList函数用于嵌套,这里表示嵌套初始值为a的函数三次

函数映射

可以使用内置函数Map进行映射,也可以用/@简写:

Map可以在指定的层进行操作,默认第一层{}指定层:

可以使用Apply 将一个函数应用于多个参数,可以简写为@@

函数式与运算符

比如我们使用Nearest函数表示列表中最接近某个值的值,这个我们想接近的值可以在下一步及逆行调用,就可以使用函数式:%表示前一个结果

Select函数也同理:

函数自定义选项

我们可以先看一下可以自定义什么选项:

这段代码生成了一个三维表面图,其高度由函数 Sin[x y] 决定,其中 x 和 y 的取值范围都是从 0 到 3。
ColorFunction -> (Hue[#3/3, .5] &) 是一个选项,用于定义图形的颜色。这里使用了 Hue 函数来生成颜色,#3 代表的是第三个参数,即图形的高度(或 z 值),#3/3 将高度值归一化到 [0, 1] 范围内。.5 是 Hue 函数的饱和度参数,它决定了颜色的鲜艳程度。
因此,这个 Plot3D 命令将生成一个三维表面图,其颜色随着高度的变化而变化,高度越高,颜色越偏向某一色调,而饱和度的固定值 .5 保证了颜色的柔和度。当使用 & 时,需要圆括号

 

图形可视化

在这里可以进行快速可视化:

可以指定Style进行可视化:

交互式界面

可以用Manipulate函数进行交互式使用:

格式如下:Manipulate[Range[n], {n, 4, 10, 1}]

mathematica里的按钮Gui是集成的,以一行就可以使用

数值

使用N得到数值解

处理精度'可以指定精度

矩阵是列表的列表:

字符串

使用""包裹字符串,,使用<>连接字符串

字符串模版使用 `` 指明“插入符”,并用 <* ... *> 指明要计算的表达式:

自然语言输入

这个是个很神奇的功能,点击后可以自己输入一些东西,看看它的奇妙

好了,到此你已经将mathematica的快速入门的内容以精简的方式学习完了,如果有更多的问题,可以再查阅详细帮助文档。我觉得你应该已经完全掌握了其基本的使用,让Mathematica在你的世界里大放光彩吧!