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Mathematica常用函数

2.系统常量

Pi

3.1415的无限精度数值

E

2.17828的无限精度数值

Catalan

0.915966Catalan常数

EulerGamma

0.5772Euler常数

Khinchin

2.68545Khinchin

Glaisher

0.915966Glaisher

GoldenRatio

1.61803黄金分割数

Degree

Pi/l80角度弧度换算

I

复数单位

Infinity

无穷大

-Infinity

负无穷大

Complexlnfinity

复无穷大

Indeterminate

不定式

3.随机函数

Random[type,range]

产生type类型且在range范围内的均匀分布随机数

Random[]

0-1上的随机实数

SeedRandom[n1]

以n为seed产生伪随机数

Randomldistribution]

可以产生各种分布

Mathematica常用函数

1.运算符及特殊符号  

Linel

执行Line,不显示结果

Linel,line2

顺次执行Line1,Line2,并显示结果

?

name

关于系统变量name的信息

?

?

name

关于系统变量name的全部信息

!

command

执行Dos命令

N!

N的阶乘

!

!

filename

显示文件内容

<

读入文件并执行

Expr:

>>filename

打开文件写

Expr>>>filename

打开文件从文件末写

()

结合率

[]

函数

{}

一个表

<*MathFun*>

在c语言中使用math的函数

(*Note*)

程序的注释

#n

第n今参数

##

所有参数

Rule&

把role作用于后面的式子

%

前一次的输出

%%

倒数第二次的输出

Var:

:

mote

变量var的注释

“Astring”

字符串

Context

上下文

A+b

a-b

A*b或ab

A/b

4.代数计算

Expand[expr]

展开表达式

Factor[expr]

对表达式分解因式

Simplify[expr]

化简表达式

FullSimplify[expr]

将特殊函数也进行化简

PowerExpand[expr]

展开所有的幂次形式

ComplexExpand[expr,{x1,x2…)]

按复数实部虚部展开

FunctionExpand[expr]

化简表达式中的特殊函数

Collect[expr,x]

合并同次项

Collect[expr,{x1,x2,…)]

合并x1,x2,...的同次项

Together[expr]

通分

Apart[expr]

部分分式展开

Apart[expr,var)

对var的部分分式展开

Cancel[expr]

约分

ExpandAll[expr]

展开表达式

ExpandAll[expr,patt]

展开表达式

FactorTermsrpoly]

提出共有的数字因子

FactorTerms[poly,x]

提出与x无关的数字因子

FactorTerms[poly,(x1,x2…)]

提出与xi无关的数字因子

Coefficient[expr,form]

多项式expr中form的系数

Coefficient[expr,form,n]

多项式expr中form^n的系数

Exponent[expr,form]

表达式expr中form的最高指数

Numerator[expr]

表达式expr的分子

Denominator[expr]

表达式expr的分母

ExpandNumerator[expr]

展开expr的分子部分

5.解方程

Solve[eqns,vats]

从方程组eqns中解出Vats

Solve[eqns,vats,elims]

从方程组eqns中削去变量elims,解出vats

DSolve[eqn,y,x]

解微分方程,其中、y是x的函数

DSolve[{eqnl,eqn2,…},{y1,y2…},]

解微分方程组,其中yi是x的函数

DSolve[eqn,y,{x1,x2…}]

解偏微分方程

Eliminate[eqns,Vats]

把方程组eqns中变量vars约去

SolveAlways[eqns,vars]

给出等式成立的所有参数满足的条件

Reduce[eqns,Vats]

化简并给出所有可能解的条件

LogicalExpand[expr]

用&&和,,将逻辑表达式展开

InverseFunction[f]

求函数f的反函数

Root[f,k]

求多项式函数的第k个根

Roots[1hs==rhs,var]

得到多项式方程的所有根

6.微积分

D[f,x]

求f[x]的微分

D[f,{x,n}]

求f[x]的n阶微分

D[f,x1,x2…]

求f[x]x1,x2…偏微分

Dt[f,x]

求f[x]的全微分df/dx

Dt(f)

求f[x]的全微分df

Dt[f,{x,n}]

n阶全微分df^n/dx^n

Dt[f,x1,x2..]

对x1,x2..的偏微分

Integrate[f,x]

f[x]对x在的不定积分

Integrate[f,{x,xmin,xmax}]

f[x]对x在区间(xmin,xmax)的定积分

Integrate[f,{x,xmin,xmax},{y,ymin,ymax}]

f[x,y]的二重积分

Limit[expr,x->x0]

x趋近于x0时expr的极限

Residue[expr,{x,x0}]

expr在x0处的留数

Series[f,{x,x0,n)]

给出f[x]在x0处的幂级数展开

Series[f,{x,xO,nx},{y,y0,ny}]

先对y幂级数展开,再对x幂级数展开

Normal[expr]

化简并给出最常见的表达式

SeriesCoefficient[series,nJ

给出级数中第n次项的系数

SeriesCoefficient[series,{n1,n2…}]

一阶导数

InverseSeries[s,x]

给出逆函数的级数

ComposeSeries[seriel,serie2…]

给出两个基数的组合

SeriesData[x,x0,{a0,a1,..},nmin,nmax,den]

表示一个x0处x的幂级数

O[x]^n

n阶小量x^n

 

7.多项式函数

Variablesl[poly]

给出多项式poly中独立变量的列表

CoefficientList[poly,var]

给出多项式poly中变量var的系数

CoefficientList[poly,{varl,var2…))

给出多项式poly中变量var(i)的系数列

PolynomialMod[poly,m]

poly中各系数modm同余后得到的多项式,m可为整式

PolynomialQuotient[p,q,x]

以x为自变量的两个多项式之商式p/

PolynomialRemainder[p,q,x]

以x为自变量的两个多项式之余式

P01ynomialGCD[polyl,poly2,...]

poly(i)的最大公因式

PolynomialLCM[polyl,poly2....]

poly(i)的最小公倍式

PolynomialReduce[pjoly,{polyl,Poly2,..},{xl,x2…})

得到一个表I(a1,a2,·),b)其中Sumld*polyi]+b=poly

Resultant[polyl,poly2,var]

约去polyl,poly2中的var

Factor[poly]

因式分解(在整式范围内)

FactorTerms[poly]

提出poly中的数字公因子

FactorTermslpoly,{x1,x2…))

提出poly中与xi无关项的数字公因子

FactorList(poly],FactorSquareFreeList[p01y],FactorTermsList[poly,{x1,x2…}]

给出各个因式列表

Cyclotomic[n,x]

n阶柱函数

Decomposet[poly,x]

迭代分解,给出{p1,p2,...),其中P1(p2(…))=poly

InterpolafinSPolynomial[data,Var]

在数据data上的插值多项式

RootSum[f,form]

得到f[x]=0的所有根,并求得Sum[form[xi]]

8.数值函数

N[expr]

表达式的机器精度近似值

N[expr,n)

表达式的n位近似值,n为任意正整数

NSolve[1hs=---rhs,val]

求方程数值解

NSolveleqn,Var,n1

求方程数值解,结果精度到n位

NDSolve[eqns,y,{x,xmirl,xmax}]

微分方程数值解

NDSolve[eqns,{y1,y2,·.1,{x,xmin,xmax}}

微分方程组数值解

FindRoot[1hs==rhs,{x,x0)1

以x0为初值,寻找方程数值解

FindRoot[1hs=--rhs,{x,xstart,xmin,xmax}]

以xstart为初值,在[xmin,xmax]范围内寻找方程数值解

NSum[f,{imin,imax,di}]

数值求和,出为步长

NSum[f,{imin,imax,di},{j,..},..]

多维函数求和

NProduct[f,{i,imin,imax,di}]

函数求积

NIntegrate[f,{x,xmin,xmax}]

函数数值积分

FindMinimum[f,{x,xO}]

以x0为初值,寻找函数最小值

FindMinimum[f,{x,xstart,xmin,xmax}]

以xstart为初值,在[xmin,xmax]范围内寻找方程解

ConstrainedMin[f,{inequ},{x,y,..}]

inequ为线性不等式组,f为x,y,.之线性函数,得到最小值及此时的x,y..取值

ConstrainedMax[f,{inequ),{x,y,..}]

同上

LinearProgramming[C,m,b]

解线性组合c.x在m.x>=b&&x>=0约束下的最小值,x,b,c为向量,m为矩阵

LatticeReduce[{v1,v2...}]

向量组Vi的极小无关组

Fit[data,funs,vats]

用指定函数组对数据进行最小二乘拟合

Interpolation[data]

对数据进行插值

Lisfinterpolation[array]

对离散数据插值,array可为n维

ListInterpolafion[array,{{xmin,xmax},{min,ymax},..}]

在特定网格上进行插值

FunctionInterpolation[expr,{x,xmin,xmax},

{y,ymin,ymax},..]

以对应expr[xi,yi]的数值为数据进行插值

Fourier[list]

对复数数据进行傅氏变换

InverseFourieroiSt)

对复数数据进行傅氏逆变换

9.表相关函数

(1)制表函数

{e1,e2,...}

一个表,元素可以为任意表达式,无穷嵌套

Table[expr,{imax}]

生成一个表,共imax个元素

Table[expr,{i,imax}}

生成一个表,共imax个元素expr间

Table(expr,{i,imin,imax},{j,jmin,jmax},..]

多维表

Range[imax]

简单数表f1,2+,imax)

Range[imin,imax,di]

以di为步长的数表

Array[f,n]

一维表,元素为fI¨(i从1到n)

Array[f,{n1,n2..}]

多维表,元素为玎i小.1(各自从1到ni)

IdentityMatrix[n]

n阶单位阵

DiagonalMatrix[list]

对角阵

(2)元素操作

Part[expr,i]或expr[[i]]

第i个元素

expr[[-i]]

倒数第i个元素

expr[{i,j,..}]

多维表的元素

expr[{i1,i2,..}]

返回由第i(n)的元素组成的子表

FirstCexpr]

第一个元素

Last[expr]

最后一个元素

Head[expr]

函数头,等于expr[[0]]

Extract[expr,list]

取出由表list指定位置上expr的元素值

Take[list,n]

取出表list前n个元素组成的表

Take[list,{m,n}]

取出表list从m到n的元素组成的表

Drop[list,n]

去掉表list前n个元素组下的表

Rest[expr]

去掉表list第一个元素剩下的表

Select[USt,crit]

把crit作用到每一个list的元素上,为True的所有元素组成的表

Length[expr]

expr第一层元素的个数

Dimensions[expr]

表的维数返回(n1,n2..},expr为一个nl*n2…的阵

TensorRank[expr)

Depth[expr]

expr最大深度

Level[expr,n]

给出expr中第n层子表达式的列表

Count[USt,paUem]

满足模式的list中元素的个数

MembefQ[1ist,form]

list中是否有匹配form的元素

FreeQ[expr,form]

MemberQ的反函数

FreeQ[expr,form]

表中匹配模式pattern的元素的位置列表

Cases[{e1,e2…},pattem}

匹配模式pattem的所有元素ei的表

(3)表的操作

Append[exp[elem]

返回在表expr的最后追加elem元素后的表

Prepend[expr,elem)

返回在表expr的最前添加elem元素后的表

Insert[1ist,elem,n]

在第n元素前插入elem

lnsert[expr,elem,{i,j,...}]

在元素expr[[{i,j,..}]]前插入elem

Delete[expr,{i,j,..}]

删除元素expr[[{i,j,..}]]后剩下的表

DeleteCases[expr,pattem]

删除匹配pattern的所有元素后剩下的表

ReplacePart[expr,new,n]

将expr的第n元素替换为new

Sort[list]

返回list按顺序排列的表

Reverse[expr]

把表expr倒过来

RotateLeft[expr,n]

把表expr循环左移n次

RotateRight[expr,n]

把表expr循环右移n次

Partition[list,n]

把list按每n个元素为一个子表分割后再组成的大表

Flatten[1istl

抹平所有子表后得到的一维大表

Flatten[1ist,n]

抹平到第n层

Split[1ist]

把相同的元素组成一个子表,再合成的大表

10.绘图函数

(1)二维绘图

Plot[f,{x,xmin,xmax}]

一维函数f[x]在区间[xmin,xmax]上的函数曲线

Plot[{fl,f2..},{x,xmin,xmax}]

在同一图形上画几条曲线

ListPlot[{y1,y2,..}]

绘出由离散点对(n,yn)组成的图

ListPlot[{{x1,y1},{x2,y2},}}

绘出由离散点对(xrl,yrl)组成的图

ParametricPlot[{fx,fy},{t,tmin,tmax}]

由参数方程在参数变化范围内产生的曲线

ParametricPlot[{fx,fy},{gx,gy},...],{t,tmin,truax}]

(2)二维设置

PlotRange->{0,1}

作图显示的值域范围

AspectRatio->1/GoldenRatio

生成图形的纵横比

PlotLabel->label

标题文字

Axes->{false,True}

分别制定是否画x,y轴

AxesLabel->{xlabel,ylabel}

x,y轴上的说明文字

Ticks->None,Automatic,fun

用什么方式画轴的刻度

AxesOrigin->{x,y}

坐标轴原点位置

AxesStyle->{{xstyle},{ystyle}}

设置轴线的线性颜色等属性

Frame->True,False

是否画边框

FrameLabel->{xmlabel,ymlabel,xplabel,yplabel}

边框四边上的文字

FrameTicks同Ticks

边框上是否画刻度

GridLines 同Ticks

图上是否画栅格线

Framestyle->{{xmstyle},{ymstyle}}

设置边框线的线性颜色等属性

ListPlot[data,PlotJoined->True]

把离散点按顺序连线

Plotsytle->{{style1},{style2},..}

曲线的线性颜色等属性

PlotPoints->15

曲线取样点,越大越细致

(3)三维绘图

Plot3D[f,{x,xmin,xmax},{y,ymin,ymax}]

二维函数flx,y]的空间曲面

Plot3D[{f,s},{x,xmin,xmax},{y,ymin,ymax}]

同上,曲面的染色由slx,y1值决定

ListPlot3D[array]

二维数据阵array的立体高度图

ListPlot3D[array,shades]

同上,曲面的染色由shades[数据]值决定

ParametricPlot3D[{fx,fy,fz},{t,tmin,tmax}]

三维参数图形

ContourPlot[f,{x,xmin,xmax},{y,ymin,ymax}]

二维函数flx,刀在指定区间上的等高线图

ListContourPlot[array]

二维函数fix,yJ在指定区间上的等高线图

(4)三维设置

Contours->n

画n条等高线

Contours->{z1,z2,...}

在zi处画等高线

ContourShading->False

是否用深浅染色

ContourLines->True

是否画等高线

ContourStyle->{{stylel},{style2},..}

等高线线性颜色等属性

(5)密度图

DensityPlot[f,{x,xmin,xmax},{y,ymin,ymax)]

二维函数f[x,y]在指定区间上的密度图

ListDensityPlot[array]

二维函数f[x,y]在指定区间上的密度图

(6)图形显示

Show[graphics,options]

显示一组图形对象,options为选项设置

Show[g1,g2…]

在一个图上叠加显示一组图形对象

GraphicsArray[{g1,g2,...}]

在一个图上分块显示一组图形对象

SelectionAnimate[notebook,t]

把选中的notebook中的图画循环放映

(7)图元函数

Graphics[prim,options]

prim为下面各种函数组成的表,表示一个二维图形对象

Graphics3D[prim,options]

prim为下面各种函数组成的表,表示一个三维图形对象

SurfaceGraphics[array,shades]

表示一个由array和shade决定的曲面对象

ContourGraphics[array]

表示一个由array决定的等高线图对象

DensityGraphics[array]

表示一个由array决定的密度图对象

Point[p]

p={x,y}或{x,y,2},在指定位置画点

Line[{p1,p2,..}]

经由Pi点连线

Rectangle[{xmin,ymin),{xmax,ymax}]

画矩形

Cuboid[{xmin,ymin,zmin},{xmaxffmax,zmax}]

由对角线指定的长方体

Polygon[{p1,p2,...}]

封闭多边形

Circle[{x,y},r]

画圆

Circle[{x,y},{rx,ry}]

画椭圆,rx,ry为半长短轴

Circle[{x,y},r,{a1,a2}]

从角度al-a2的圆弧

Disk[{x,y},r]

填充的园、椭圆、圆弧等参数同上

Raster[array,ColorFunction->f]

颜色栅格

Text[expr,coords]

在坐标coords上输出表达式

PostScrip["string"]

直接用Postscript图元语言写

Scaled[{x,y...}]

返回点的坐标,且均大于0小于1

(8)着色及其他

GrayLevel[level]

灰度level为0~1间的实数

RGBColor[red,green,blue]

RGB颜色,均为0~I间的实数

Hue[h,s,b]

亮度,饱和度等,均为0~1间的实数

CMYKColor[cyan,magenta,yellow,block]

CMYK颜色

Thicknessr[r]

设置线宽为r

PointSize[d]

设置绘点的大小

Dashing[{r1,r2,...}]

画一个单元的间隔长度的虚线

ImageSize->{x,y}

显示图形大小(单位为像素)

 

11.流程控制函数

If[condition,t,f]

如果condition为True,执行t,否则执行f段

if[condition,t,f,u]

如果condition为Tme,执行t,为False执行f,既非True又非False,则执行u段

Which[test1,blockl,test2,block2..]

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