计算机代数系统
表示式的类别
表示式的例子包括:
多变元多项式
标准函数(三角函数、指数函数等等)
特殊函数(Γ函数、Bessel函数等等)
由各种表示式合成的函数
表示式的导函数、积分、和与积
以表示式为系数的级数
表示式构成的矩阵
符号运算
以下是几种典型的符号运算:
表示式的简化
对表示式求值
表示式的变形:展开、积、幂次、部分分式表法、将三角函数表为指数函数等等。
对单变元或多变元的微分。
带条件或不带条件的整体最优化。
部分或完整的因式分解。
求解线性方程组或一些非线性方程式。
某类微分方程或差分方程的符号解。
求某些函数的极限值。
一些函数的定积分或不定基分,包括多变元的情形。
泰勒展开式、罗朗展开式与Puiseux展开式
某些函数的无穷级数展开式。
对某些级数求和。
矩阵运算。
数学式的显示,通常借着TeX之类的系统达成。
其它功能
通常计算机代数系统还能进行一些数值运算:
函数的确切求值。
高精度求值,例如计算 2 1 / 3 {\displaystyle 2^{1/3}} 到小数点后 10000 {\displaystyle 10000} 位。
线性代数的数值运算。
描绘二维或三维的函数图形。
在数值运算方面,计算机代数系统的速度通常较Matlab、GNU Octave或C语言中以同等方式实现的程序慢。这是因为计算机系统几乎总是对符号表示式运算,故不能充分利用CPU的既有指令。
许多计算机代数系统内置高级编程语言,以供用户扩展,或设置个人的操作模式。
历史
马丁纽斯·韦尔特曼(Martinus J. G. Veltman) 是这个领域的先驱,他首先考虑了在高能物理中的应用。他在1963年设计的第一个程序叫 Schoonship (荷兰文,意指“干净的船”)。
最早受到欢迎的系统是Reduce、Derive与Macsyma,现在仍然可获取。Macsyma的一个GNU通用公共许可证发行的版本叫作Maxima,现在仍有维护。市场的龙头为Maple与Mathematica,两者被数学家、科学家及工程师们广泛采用,此外还有MuPAD与MathCad。
另有一些系统着眼于特定的应用领域,这些系统通常在学院中被设计、发展及维护,例如交换代数系统Macaulay 2或数论系统PARI/GP。
当前流行计算机代数系统
mathHandbook.com (former symbmath)
Sagemath
Mathematica
Maple
MAGMA
Maxima
GAP
PARI/GP
Meditor
MuPAD
Mathomatic
Xcas / Giac
Yacas
Mate
参见
数学软件
计算机代数系统比较
参考
外部链接
There are various lists of computer algebra systems available on-line:
/Top/Science/Math/Algebra/Software/
/~freek/digimath/xindex.html
开放式目录计划中和Math Software相关的内容
/~slc/divers/software.html
Use Maxima in a web browserwithout downloading any software
/about
Rosetta Translations: a collection of synonyms for various operations in the computer algebra systems
文献
Richard J. Fateman. Essays in algebraic simplification . Technical report MIT-LCS-TR-095, 1972.
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