Mathematica

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Mathematica
Логотип программы Mathematica
Скриншот программы Mathematica
Тип Система компьютерной алгебры
Разработчик Wolfram Research
Написана на Си, C++[1], Java[1] и Wolfram
Интерфейс Qt
Операционная система Microsoft Windows, OS X, Linux
Первый выпуск 23 июня 1988
Последняя версия
Читаемые форматы файлов .nb, .m, .cdf и другие
Состояние В активной разработке
Лицензия Проприетарное программное обеспечение, коммерческая
Сайт wolfram.com/mathematica
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Mathematica — проприетарная система компьютерной алгебры, широко используемая для научных, инженерных, математических расчётов. Разработана в 1988 году Стивеном Вольфрамом, дальнейшим развитием системы занята основанная им совместно с Теодором Греем компания Wolfram Research.

Оснащена как аналитическими возможностями, так и обеспечивает численные расчёты; результаты выводятся как в алфавитно-цифровом виде, так и в форме графиков. Вычислительные и аналитические функции обеспечиваются бэкендом, к которому могут подключаться различные пользовательские интерфейсы. Традиционный интерфейс, поставляющийся с системой — вычислительная записная книжка (англ. notebook interface), но имеется возможность работать с бэкендом из интегрированных сред разработки, таких как Eclipse и IntelliJ IDEA; с 2002 года существует свободный инструмент JMath, обеспечивающий интерфейс командной строки к Mathematica посредством интерфейса MathLink[3].

Возможности[править | править код]

Основные аналитические возможности:

Система также осуществляет численные расчёты: определяет значения функций (в том числе специальных) с произвольной точностью, осуществляет полиномиальную интерполяцию функции от произвольного числа аргументов по набору известных значений, рассчитывает вероятности.

Теоретико-числовые возможности — определение простого числа по его порядковому номеру, определение количества простых чисел, не превосходящих данное; дискретное преобразование Фурье; разложение числа на простые множители, нахождение НОД и НОК.

Также в систему заложены линейно-алгебраические возможности — работа с матрицами (сложение, умножение, нахождение обратной матрицы, умножение на вектор, вычисление экспоненты, взятие определителя), поиск собственных значений и собственных векторов.

Система результаты представляет как в алфавитно-цифровой форме, так и в виде графиков. В частности, реализовано построение графиков функций, в том числе параметрических кривых и поверхностей; построение геометрических фигур (ломаных, кругов, прямоугольников и других); построение и манипулирование графами. Кроме того, реализовано воспроизведение звука, график которого задаётся аналитической функцией или набором точек.

Система обеспечивает автоматическую генерацию программного кода на языке Си и его компоновку; при этом сгенерированные программы могут быть использованы автономно. Для создания, обработки и оптимизации си-кода поддерживается использование SymbolicC. Программы могут использовать внешние динамические библиотеки, в том числе поддерживается интеграция с CUDA и OpenCL.

Язык программирования Wolfram[править | править код]

Wolfram — интерпретируемый язык функционального программирования, составляющий лингвистическую основу системы, позволяющий расширять её возможности; более того, система Mathematica в значительной степени написана на языке Wolfram, хотя некоторые функции, особенно относящиеся к линейной алгебре, в целях оптимизации реализованы на Си.

Язык поддерживает и процедурное программирование с применением стандартных операторов управления выполнением программы (циклы и условные переходы), и объектно-ориентированный подход, допускает отложенные вычисления. Также в системе Mathematica можно задавать правила работы с теми или иными выражениями.

Расширения[править | править код]

Для системы существуют многочисленные расширения, решающие специализированные классы задач. Например, расширение AceFEM предназначено для решения физических и математических задач методом конечных элементов, расширение Analog Insydes — для моделирования, анализа и создания электрических схем, Derivatives Expert — для анализа ценных бумаг и деривативов, Fuzzy Logic — для создания, модификации и визуализации нечётких множеств. Для решения геометрических задач существуют расширения Geometrica (геометрическая энциклопедия с возможностями точного построения геометрических объектов и проверки утверждений) и Geometry Expressions (символьная геометрия). Также как расширения также реализованы кодогенераторы для C++ и Fortran 90 и интеграционные пакеты для взаимодействия с Excel и LabView.

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 The Software Engineering of Mathematica — 2012.
  2. Mathematica 13.0.1Softpedia, 2022.
  3. JMath: A GNU Readline based frontend for Mathematica (англ.) (15 февраля 2002). Дата обращения: 5 мая 2022. Архивировано 7 апреля 2022 года.

Литература[править | править код]

  • Аладьев В. З., Шишаков М. Л. Введение в среду пакета Mathematica 2.2. — М.: Информационно-издательский дом «Филинъ», 1997. — 368 с.
  • Дьяконов В. П. Mathematica 5/6/7. Полное руководство. — М.: «ДМК Пресс», 2009. — 624 с. — ISBN 978-5-94074-553-2.
  • Чарльз Генри Эдвардс, Дэвид Э. Пенни. Дифференциальные уравнения и проблема собственных значений: моделирование и вычисление с помощью Mathematica, Maple и MATLAB = Differential Equations and Boundary Value Problems: Computing and Modeling. — 3-е изд. — М.: «Вильямс», 2007. — ISBN 978-5-8459-1166-7.
  • Шмидский Яков Константинович. Mathematica 5. Самоучитель. Система символьных, графических и численных вычислений. — М.: «Диалектика», 2004. — 592 с. — ISBN 5-8459-0678-4.
  • Глушко В. П., Глушко А. В. Курс уравнений математической физики с использованием пакета Mathematica. — СПб.: «Лань», 2010. — 320 с. — ISBN 978-5-8114-0983-9.
  • Аладьев В. З., Гринь Д. С. Расширение функциональной среды системы Mathematica. — Херсон: Олди–Плюс, 2012. — 552 с. — ISBN 978-966-2393-72-9.
  • Аладьев В. З., Ваганов В. А., Гринь Д. С. Избранные системные задачи в программной среде Mathematica. — Херсон: Олди–Плюс, 2013. — 556 с. — ISBN 978-966-289-012-9.

Ссылки[править | править код]