积分和微分方程的MAPLE求解

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积分和微分方程的MAPLE求解

积分和微分方程的MAPLE求解

x e
2 1
2
2 x

dx,

0
sin t dt , t


e
x2
dx
七 微分方程求解
> ?dsolve ode1:=t*diff(y(t),t) =y(t)*ln(t*y(t))-y(t);
> dsolve(ode1,y(t));
ode2:=diff(y(t),t,t)
+2*diff(y(t),t)+3*y(t)=a*sin(t);
> Int(exp(t)/t,t)=int(exp(t)/t,t);
定积分
Int(exp(-x),x=a..b);
int(exp(-x),x=a..b);
I1:=Int(exp(-x^2),x=0..1)
=int(exp(-x^2),x=0..1);
> ?erf > evalf(I1); ## 求近似值
课堂练习
1. y xy x e ,
2 2x
y (0) 2;
2. y 3 y 2 y x 2e x ; dx1 dt x2 x1 (0) 1 dx2 3. 4 x1 4 x2 2 x3 , x2 (0) 0 dt x3 (0) 1 dx3 2 x x x 1 2 3 dt
> dsolve(sys2, {f,g,h});
微分方程组的初值问题求解
> ######### solve the system of ODES with initial value conditions
> IC_1 := {x(a)=A,y(b)=B}; > ans1 := dsolve(sys1 union IC_1,{x(t),y(t)});

用Maple学习微积分2

用Maple学习微积分2

用Maple学习微积分理解导数函数f(x)在x处的导数☐“工具”→“Math Apps”→“Calculus”→“Derivative Definition”计算导数命令行☐单变元函数一阶导diff(f(x), x)☐单变元函数n阶导diff(f(x), x$n)☐右键→“Differentiate”→“With Respect To”→选择变量不支持高阶导计算导数命令行☐多变元函数f对x1,x2,x3依次求偏导diff(f, x1,x2,x3) ☐右键→“Differentiate”→“With Respect To”→选择变量☐连续对某个变元求偏导diff(f, x1,x2$2,x3)导数做图利用Student[Calculus1]软件包的DerivativePlot☐DerivativePlot(f,x=a..b)在区间[a,b]做出f及其导数的图像☐DerivativePlot(f,x=a..b,order=1..n)做出f及其直至n阶导数的图像注意:首先用with命令调用软件包导数做图利用plot函数☐设F=[f1,f2,f3]为函数序列,则plot(F,x=a..b)做出函数f1,f2和f3在区间[a,b]上的一幅图像☐:= :赋值语句☐for:循环语句☐op(S):返回集合或序列S中的所有元素☐“:”VS“;”用Maple 学习微积分:for 循环和if 语句for 循环☐变量i 以间隔c 从a 变至b ☐对于每个i ,执行“命令行”for i from a to b by cdo命令行end do:if 语句if 表达式then命令行1else命令行2end if:☐如果表达式成立则执行“命令行1”,否则执行“命令行2”利用for 循环和if 语句计算100内可以被3整除的奇数之和(mod 求模运算)泰勒展开利用泰勒级数f n近似函数f(x)☐“工具”→“Math Apps”→“Calculus”→“Taylor's Theorem”计算泰勒展开☐taylor(f,x=a,n)计算f在点a处的n阶泰勒展开☐convert(t,polynom)将泰勒展开转化为泰勒多项式convert命令可以实现各种数据格式的可行转换用Maple学习微积分:牛顿迭代法牛顿迭代法☐NewtonsMethodTutor()调用牛顿迭代法演示小程序☐NewtonsMethod(f,x=a,output=sequence)调用牛顿迭代法以初始点a计算方程f=0的一个解用Maple学习微积分小结☐导数的理解、计算与做图☐for循环与if语句☐泰勒展开☐牛顿迭代法自己试一试:1000000以内的素数有多少?并计算这些素数的和。

第二章 Maple微积分运算

第二章 Maple微积分运算

1 函数的极限和连续
1.1 函数和表达式的极限
在 Maple 中, 利用函数 limit 计算函数和表达式的极限. 如果要写出数学表达式, 则 用惰性函数 Limit. 若 a 可为任意实数或无穷大时, 求 lim f ( x) 命令格式为: limit(f,x=a);
xa
f ( x ) 时的命令格式为 limit(f, x=a, right); 求 lim f ( x ) 时的命令格式为 limit(f, 求 lim
- 37 -
x 2 y 20 otherwise
4 2 2 4 x 6 x y y 3 ( x 2 y 2 ) 0
x 2 y 20 otherwise
函数 diff 求得的结果总是一个表达式, 如果要得到一个函数形式的结果, 也就是求 导函数, 可以用 D 算子. D 算子作用于一个函数上, 得到的结果也是一个函数. 求 f 的导 数的命令格式为: D(f); 值得注意的是, f 必须是一个可以处理为函数的代数表达式, 它可以包含常数、已知 函数名称、未知函数名称、箭头操作符、算术和函数运算符. 复 合 函 数 表 示 为 f@g, 而 不 是 f(g), 因 此 D(sin(y)) 是 错 误 的 , 正 确 的 应 该 是 D(sin@y). D 运算符也可以求高阶导数, 但此时不用$, 而用两个@@. D 运算符并不局限于单变量函数, 一个带指标的 D 运算符 D[i](f)可以用来求偏导函 数, D[i](f)表示函数 f 对第 i 个变量的导函数, 而高阶导数 D[i,j](f)等价于 D[i](D[j](f)). > g:=x->x^n*exp(sin(x));
2 x 2 y
> f(x,y):=piecewise(x^2+y^2<>0,x*y/(x^2+y^2));

计算机数学软件Maple概述

计算机数学软件Maple概述

控制系统分析与设计
系统建模
Maple可用于建立控制系统的数学模型,包括传递函数、状态 空间表示和频率响应等。它支持控制系统的时域和频域分析。
稳定性分析
Maple提供了多种稳定性分析方法,如劳斯判据、奈奎斯特图和根轨 迹等。它可用于评估控制系统的稳定性,并指导控制器的设计。
控制器设计
Maple支持多种控制器设计方法,如PID控制、最优控制和鲁棒控制等。 它可以帮助工程师设计高效且稳定的控制系统,以满足不同的工程需求。
控制结构
Maple提供条件语句(如if-else)、 循环语句(如for、while)等控制结 构,用于实现复杂的逻辑功能。
函数定义与调用
用户可以自定义函数,并在程序中调 用这些函数。函数可以接受参数,并 返回计算结果。
03
Maple在数学计算中的应用
符号计算
代数运算
Maple可以进行各种代数运算,如多项式运算、因式分解、求根 等。
方面更具优势。此外,Maple的编程语言相对更简单易用。
03
与Python的比较
Python是一种通用编程语言,通过安装额外的库(如NumPy、SciPy
等)可以实现数学计算功能。然而,与Maple相比,Python在符号计
算和图形可视化方面功能相对较弱。
02
Maple基础知识
Maple的界面Maple与MATLAB之间的数据交换和算 法调用。
与其他科学计算软件的接口
如与Mathematica、SageMath等软件的互 操作性。
Maple在科研与教学中的应用案例
数学研究
用于解决复杂数学问题,如微分方程求解、符号积分等。
物理工程
在物理模拟、工程设计等领域进行数学建模和仿真。

实验七 用Maple解常微分方程

实验七 用Maple解常微分方程

实验七用Maple解常微分方程1. 实验目的本实验旨在通过使用数学建模软件Maple来解常微分方程,加深对常微分方程解法的认识和理解。

通过实际操作和观察结果,提高对Maple软件的运用能力。

2. 实验原理常微分方程是描述物理、化学、工程等领域中的连续变化过程的常见数学工具。

解常微分方程可以帮助我们理解系统的演化规律,从而进行预测和控制。

Maple是一款强大的数学软件,其中包含了丰富的求解常微分方程的函数。

通过输入常微分方程的表达式,Maple可以直接给出解析解或数值解。

在本实验中,我们将使用Maple来解常微分方程。

3. 实验步骤3.1 安装Maple软件3.2 打开Maple软件双击桌面上的Maple图标,打开软件。

3.3 输入常微分方程点击菜单栏中的"输入",选择"数学输入",在弹出的对话框中输入常微分方程的表达式。

例如,我们要解的方程是一阶线性常微分方程`dy/dx + y = 0`,则输入表达式为:diff(y(x),x) + y(x) = 03.4 求解方程点击菜单栏中的"执行",选择"执行工作表",Maple将根据输入的方程进行求解。

3.5 查看解析解或数值解Maple会给出方程的解析解或数值解。

根据实验需求,可以选择相应的解进行查看和分析。

3.6 导出结果点击菜单栏中的"文件",选择"导出为",选择导出格式和保存路径,点击"保存",将结果导出为文档或图像文件。

4. 实验结果根据实验中输入的常微分方程,Maple求解得到如下解析解:y(x) = C exp(-x)其中C为任意常数。

5. 实验总结通过本次实验,我们研究了使用Maple软件求解常微分方程的方法。

Maple的强大功能和简便操作使得解常微分方程变得更加容易。

通过实际操作,我们可以深入理解常微分方程的解法和物理意义。

Maple中的微分代数方程求解

Maple中的微分代数方程求解

Part10:Maple中的微分代数方程求解西希安工程模拟软件(上海)有限公司,200810.0 Maple中的微分方程求解器介绍Maple中微分方程求解器使用领先的算法求解以下问题:常微分方程 (ODEs): dsolve 命令用于求解线性和非线性ODEs, 初始值问题 (IVP), 以及边界值问题 (BVP),可以通过参数项选择求符号解 (解析解) 或数值解。

ODE Analyzer Assistant 微分方程分析器助手提供一个交互式用户界面方便用户求解 ODE 以及显示结果的图形。

了解更多信息,参考帮助系统中的 dsolve, dsolve/numeric, 和 ODE Analyzer.偏微分方程 (PDEs): pdsolve 命令用于求 PDEs 和含边界值问题的 PDEs 的符号解或数值解。

使用Maple的PDE工具可以完成对PDE系统的结构分析和指数降阶处理。

了解更多信息,参考帮助系统中的 pdsolve and pdsolve/numeric.微分-代数方程 (DAEs): dsolve/numeric 命令是符号-数值混合求解器,使用符号预处理和降阶技术,让Maple能够求解高指数的DAE问题。

Maple内置三个求解器用于处理DAEs:1)修正的 Runge-Kutta Fehlberg 方法,2)Rosenbrock 方法,以及 3)修正的拓展后向差分隐式方法。

10.1 Maple中的微分代数方程(DAEs)更多亮点:大部分情况下,通过识别是否存在因变量的纯代数方程,dsolve命令可以判断给定的问题是否是微分代数方程,而不是常微分方程。

如果输入是一个不含有纯代数方程的微分代数方程,使用solve求解时需要用method参数指定对象是一个微分代数方程。

dsolve 有三种数值方法求解DAEs。

默认的 DAE IVP 方法是 modified Runge-Kutta Fehlberg method (rkf45_dae),另两个方法是 rosenbrock_dae 和 Modified Extended Backward-Differentiation Implicit method (mebdfi),可以通过 method 参数项指定。

Maple解方程组有哪些算法

Maple解方程组有哪些算法

Maple解方程组有哪些算法Maple解方程组有哪些算法勿庸质疑Maple符号计算功能是非常强大的,因此Maple能够进行大量的复杂运算。

这些复杂运算中会用到不同的算法,那么Maple 是怎么解方程组的呢?更多Maple常见命令和基本操作介绍请访问Maple中文版网站。

Maple可以解决很多方程和方程组的问题,在这个过程中Maple 会使用很多不同的技术:1.在封闭解时使用符号方法2.在近似解时使用数值方法3.混合符号和数值算法共同运用事业解决那些单独使用其中一种无法解决的问题。

Maple启动界面示例在需要精确的、封闭解的情况下使用符号运算Maple的符号求解器使用状态算法来解决代数方程问题,包括运用F4算法来计算Gr?bner 和三角集合来分解算法。

在Maple中你可以:解方程和方程组;解不等式和不等式组;对多种类型的参数方程和不等式找到约束解。

使用普通变量或者函数作为未知量。

当未知量是一个函数时,Maple返回出一个可以解方程的函数。

求解恒等式、参数方程、非线性系统和级数。

控制解的形式。

近似解时使用数值方法:在寻找方程的近似解时,Maple的数值求解器使用工业标准技术,包括集成数值算法组(NAG)中的求解器。

使用Maple你可以:解方程和方程组;设置在运算过程上使用数值的位数;指定初始值;指定一个解的区间;指定你正在寻找的真正的根或者复杂的根;对有一个变量的多项式方程返回出来有限个数的解。

混合方法:除了单独使用标准的数值技术之外,Maple还可以通过使用混合符号-数值的方法来拓展数值求解器的能力和速度。

如果一个问题在某种形式下无法使用标准数值或符号方法来求解,Maple就会象征性地尝试将问题转换成一个可以用数值方法求解的等价形式。

混合技术也可以用来对数值求解器中选择近似初始值,这样可以使它们更快得出答案。

这种混合运算的方法已经被完全集成到数值求解器的算法中了,在需要时会自动应用。

其他求解器除了对代数方程的常规求解方法外,对于微分方程、代数微分方程、整数方程、整数取余方程、递推方程、级数解和q差分方程等,Maple还有很多包括常规解法在内的专业门的求解方法。

Maple的一个非常实用的功能就是微积分计算它能求导数,作积分,作级数

Maple的一个非常实用的功能就是微积分计算它能求导数,作积分,作级数

第3章微积分Maple 的一个非常实用的功能就是微积分计算.它能求导数,作积分,作级数展开,作无穷求和,还有很多很多功能.在这一章,我们关注最基本的功能.极限极限思想是微积分学中最基本的思想,而Maple 知道怎么计算它们.例如,要求lim x →0sin 3x x 的极限值,可以使用Maple 的limit 命令,表达式如下所示:>limit(sin(3*x)/x,x=0);3当然你也可以使用Maple 函数来求解>y:=x->sin(3*x)/x;limit(y(x),x=0);y :=x →sin (3x )x3您可以输入?limit 来查看这条命令的详细说明,但这并不是命令的全部说明.问题3.1尝试着练习这个问题:lim x →0cos (x )−1x 2微分导数相对来说是容易的,所以这一节也一样.Maple 对初等函数和特殊函数的求导是同样容易的,所以这一节只是展示两条Maple 的微分命令,一条用于表达式,一条用于函数.首先,我们对表达式进行微分.我建议你使用下面说明正切函数用法的形式来求一阶导数,二阶导数和三阶导数.你也可以使用diff命令,它直接求出导数,或者Diff和value 命令,给出所求表达式的导数,并计算其值.Diff命令的用途实际上超出你的想像,因为它给你一个机会查看你要Maple 求的导数是不是你所想要的.>diff(tan(x),x);1+tan (x )2>diff(tan(x),x\$2);2tan (x )(1+tan (x )2)>d:=Diff(tan(x),x\$3);>d:=value(d);d :=∂3∂x3tan (x )d :=2(1+tan (x )2)2+4tan (x )2(1+tan (x )2)>d:=simplify(d);d:=2+8tan(x)2+6tan(x)4下面让我们看一下如何对函数进行微分.>f:=x->tan(x)/x;f:=x→tan(x)xDiff命令不能对函数进行微分,因此我们要使用Maple的D命令.这是一条体积小但功能非常强的命令.它能求复合函数的多阶导数(查看所有用法请输入?D),但我们只能对单一函数求一阶导数.求一阶导数是非常容易的fp:=D(f);f p:=x→1+tan(x)2x−tan(x)x2注意,指定D(f)对f p的结果产生函数f p(x).求高阶导数的方法有很多种,这是最通用的一种.>fpp:=D[1$2](f);f pp:=x→2tan(x)(1+tan(x)2x−2(1+tan(x)2)x2+2tan(x)x3方括号里的“1”表示关于参数列表里的第一个变量(这里只有一个)求微分,“$2”表示相当于执行diff命令两次.好了,内容就这么多.这里有一些练习需要训练.问题3.2求下列函数的形式导数.大部分使用表达式形式,(a)和(d)使用函数形式.如果得到混乱的结果,尝试使用simplify命令化简它.你会发现simplify命令对函数无效,为了使结果更好看,用鼠标把你想要化简的混乱结果复制到剪贴板,把它赋给一个新的变量,删除无关的内容,然后再执行化简命令.然后再使用剪切和粘贴命令重建求导函数.Maple的这个组合及编辑是做无错误代数的好方法.(a)∂3∂x3√1+x3(b)∂∂xJ0(x)(c)∂∂xI1(x)(d)∂2∂x2e tan(x)(e)∂∂xΓ(x)(f)∂∂xerf(x)(g)∂∂kK(k)((g)是第一种形式的完全椭圆积分,使用Maple的EllipticK命令.)问题3.3这是一个你在大学里也使用的求最大最小问题.考虑函数ln(x)J0(x)(我用词“函数”是数学意义的,而不是Maple意义的.如果你仅仅使用一个Maple表达式来定义上面的函数,这个问题是很简单的.)(a)首先画出函数在区间[0,10]上的图像.(b)观察图像,找出并估摸函数取得最大最小值时x的值.接着对函数求导,然后使用fsolve 命令求出x的精确值.假若求导后的表达式为f,如果你想求出1.1附近的零点,你可以这样做:fsolve(f,x=1.1);在量子力学中,你会遇到近似我们已经见过的勒让德函数P n (x ).这些新函数叫做联合勒让德函数P m n .对于每一个整数n ,在区间[0..n ]上,函数由m 的值定义,当m =0时,函数等价于P n (x ).这些函数由勒让德函数的导数的项定义:P m n =(−1)m (1−x 2)(m 2),diff (P n (x ),x $m )这个定义对于大多数的计算机语言来说是累赘的,但是Maple 操控它很容易,因为Maple 用符号化代替数值化.这里有个函数评价它>with(orthopoly);[G,H,L,P,T,U ]>Pnm:=(n,m,x)->(-1)^m*(1-x^2)^(m/2)*diff(P(n,x),x$m);P nm:=(n,m,x )→(−1)m (1−x 2)(12m ),diff (P (n,x ),x $m )在做任何花哨的事情之前我们测试它,因此让我们为n,m 和x 输入数字.>Pnm(3,1,.5);Error,(in Pnm)wrong number (or type)of parameters in function diff 好了,我们又遇到麻烦了.这个问题是P (n,x )返回了什么.如同我们在第2章一个节中看到的这个函数,它不返回数字,而是返回多项式.当我们把0.5赋给x 时,它进入到上面定义的函数Pnm ,并代替x ,然后diff命令尝试关于0.5求导数,而这是没有意义的.观察当我们用一个变量而不是数字来代替x 时发生什么.>Pnm(3,1,t);−√1−t 2(152t 2−32)倘若你想要一个数值结果你可以这样做>a:=Pnm(3,1,t);t:=0.5;a;a :=−√1−t 2(152t 2−32)t :=.5−.3247595264这是很烦人的,另一方面,仅仅考虑它;总之,为什么在Maple 里需要一个数字呢?你要画函数图像,微分,求积,在微分方程里使用,等等.有什么事情比得到一个明确的表达式更好呢?Maple 认为这不是一个问题;而是一个特性.而且这个特性为你使用with(orthopoly)想要得到的所有正交函数所享有.这里还有另一个关于函数Pnm 更烦人的事情.观察当我们尝试用m =0执行时发生什么.>Pnm(5,0,x);Error,(in Pnm)wrong number (or type)of parameters in function diff 当m =0时它假想返回Pn(x)的结果,但事与愿违.不工作的原因是因为我们要求它求一个函数的0阶导数,而Maple 的diff命令应付不了.稍后学习程序之后我们返回这个问题并修复它,使得当m =0时也工作.好了,我已经演示怎样做了.现在请你结合P (5,x )作5个联合勒让德函数的图像,例如,n =5及m =1,2,3,4,5.图像从x =−1画到x =1.用不同的颜色把5个图像画在同一轴上,当m 的范围从1变化到n =5时发生了什么.看过图片之后你可能想要重新缩放函数图像使得它们看起来大小相同.在下一节积分中,我们会重新绘制并用一种自然的方式让函数图像接近相同的尺寸.这是下一节积分中引过来的一个电学问题.电势函数z ,电荷球半径为R ,电荷面密度为σ,其中z 上升到半球的对称轴,表达式如下>V:=-1/2*sigma*R*(-sqrt(R^2+z^2)+sqrt((z-R)^2))/(z*e0);V :=−12σR (−√R 2+z 2+√(z −R )2)ze 0其中e 0表示电荷常数ε0.电场分量E z 可以通过电势V 微分得到:E z =−(∂∂zV ).使用Maple 对这个求导可以得到一个关于E z (繁杂)的表达式.化简它.你会看到一个叫csgn 的陌生函数,输入?csgn 查看函数说明以确保你知道它是做什么的.然后令σ=1,R =1及e 0=1,然后从z =−4到z =4同时画V 和E z 的图像.这是一个电磁定律关于跨表面电荷密度,电场区域通过σε0变化.(你可能注意到上面定义的V 我用e 0代替ε0.这是故意的.尽可能是避免变量下标,因为Maple 中的下标引用矩阵元素.)验证你的图像以获得正确的跳跃.在图像中,负z 在半球圆缘的下方,正z 从0到R 在半球内部,且正z 从R 到无穷在圆顶之上.想像你的图像并说服你自己使它有意义.问题3.6这是一类花俏的微分叫做隐式微分,且Maple 可能求解.假设你有一个方程涉及x 和y ,像这个x 2+y 2=3.你想要解出dy dx 而不求解y (x ).这种方式求隐式方程的微分得2x +3y 2(∂∂x y )=0,然后求解dy dx .Maple 知道如何求解,规定你告诉它y 依赖于x ,像这样.>restart;>eq:=x^2+y(x)^3=3;eq :=x 2+y (x )3=3>deq:=diff(eq,x);deq :=2x +3y (x )2(∂∂x y (x ))=0>dydx:=solve(deq,diff(y(x),x));dydx :=−23xy (x )2如果你任何时候都不想输入y (x ),你可以使用Maple 的alias 命令告诉它把y 变为y (x )(只适用Maple 的内部进程)当遇到的时候.>restart;允许我们使用y 代替y (x )>alias(y=y(x));y>eq:=x^2+y^3=3;eq :=x 2+y 3=3>deq:=diff(eq,x);deq :=2x +3y 2(∂∂x y )=0>dydx:=solve(deq,diff(y,x));dydx :=−23xy 2这是一个物理学中的例子.等离子体电磁波的分散关系是ω2=wp 2+k 2c 2,其中wp 是一个频率叫做等离子体频率.波的相对速度由ωk 给出,群速度由dωdk 给出.首先用Maple 求出相对和群速度的公式,在wp ,k 及c 的条件下求解ω(k )并微分.然后在k ,c 及ω的条件下用隐式微分得到群速度.最后,Maple 也知道怎样求解偏导数.考虑关于x 和y 的函数f (x,y )=cos (xy )y .这是关于x ,y ,以及x 和y 的导数,用表达式形式>restart;f:=cos(x*y)/y;f :=cos (xy )y>diff(f,x);diff(f,y);diff(f,x,y);−sin (xy )−sin (xy )x y −cos (xy )y 2−cos (xy )x也可以通过Maple 的符号函数来做相同的事情>restart;f:=(x,y)->cos(x*y)/y;f :=(x,y )→cos (xy )y>D[1](f);D[2](f);D[1,2](f);(x,y )→−sin (xy )(x,y )→−sin (xy )x y −cos (xy )y 2(x,y )→−cos (xy )x问题3.7求出下面这个函数的一阶导数及三个二阶导数(两个x ,两个y 以及xy )K (√4xy (x +y )2)其中K 是完全椭圆积分EllipticK .使用符号表达式并用diff命令求解.尝试使用expand 和simplify 命令清除杂乱的东西以得到结果.积分你使用Maple做得最多的简单事情就是积分.事实上,你没有更多的思想比较积分表和计算尺.大多数都是可以的,因为你很容易获得Maple并且它是不错的.但是它不会做任何事情(就如果你在这一节看到的一些例子一样),所以你需要知道当Maple 失败的时候该怎么做.最好的做法是看一本由Gradshteyn和Ryzhik编写的一本名为《A Table of Series and Integrals》的数学参考书.你可以从图书馆的数学参考书部分找到它,或者在我们系图书室,如果没有教员把它借走.初等积分Maple可以求解你在第一节积分课里遇到的所有积分问题.实现这个功能的命令叫做int,你可以像这样使用表达式>int(sin(x),x);−cos(x)或者>f:=sin(x)*x;int(f,x);f:=sin(x)xsin(x)−x cos(x)注释:不要使用f(x)作为参数如果f是一个表达式.倘若是函数,积分命令这样用:>g:=(x,y)->sin(x*y)*x;g:=(x,y)→sin(xy)x>int(g(x,y),x);sin(xy)−xy cos(xy)y2这有一个int的简化形式,叫做Int,用来显示积分.这个形式你可以用于记录表.尝试这个:>s1:=Int(exp(x),x);s1:=∫e x dx请注意:Int命令只显示,并不做数学运算.也许你会问,“但如果它不做任何事,我为什么要用它呢?”因为它能帮助查看你是否输入正确的积分,Int命令是很有价值的调试工具.当显示形式你看起来对之后,使用value(s1)得到结果.因此正确求解上面的简单积分并取得结果是这样的:>s1:=Int(exp(x),x);>s1:=value(s1);s1:=∫e2dxs1:=e2我建议你总是使用Int和value组合的方式求解积分.这是一个好习惯,可以减少你查看愚蠢错误的时间.当然,你也可以像这样求解定积分:>s2:=Int(tan(x),x=0..1);>s2:=value(s2);s 2:=∫10tan (x )dxs 2:=−ln (cos (1))如果想要求积分值,你可以这样做:>evalf(s2);.6156264703噢,如果你仅仅是想要数值结果而不通过evalf 命令,只需给int 命令浮点极限你就可马上得到结果.>s2:=Int(tan(x),x=0..1.);>value(s2);s 2:=∫10tan (x )dx当然你也知道Maple 可以对无穷极限求积分,但你需要通过assume 命令做一些引导.好了,你要了解的Maple 求解积分的东西就这么多.输入?int 获取更多Maple 提供的积分选项.下面让我们做些练习.问题3.8用Maple 求解下列积分,其中(a)-(d)用表达式符号,(e)-(g)用函数符号.求出(e)和(f)的积分值.求解(g)时你会遇到麻烦,你得到的结果看起来很繁杂,试着用simplify 命令化简.(a )∫ln (x )dx (b )∫√1−x 2dx (c )∫x 1+x 3dx (d )∫cos h (x )dx (e )∫10√1+x 1−x dx (f )∫120x x 3−1dx (尝试使用1/2和1./2.作为积分上限)(g )∫∞e −ax cos (x )dx (不知道如何输入∞,输入?使用联机帮助.)。

微分方程的maple求解

微分方程的maple求解

1、常用函数1)求解常微分方程的命令dsolve.dsolve(常微分方程)dsolve(常微分方程,待解函数,选项)dsolve({常微分方程,初值},待解函数,选项)dsolve({常微分方程组,初值},{待解函数},选项)其中选项设置解得求解方法和解的表示方式。

求解方法有type=formal_series(形式幂级数解)、type=formal_solution(形式解)、type=numeric(数值解)、type=series(级数解)、method=fourier(通过Fourier变换求解)、method=laplace(通过Laplace变换求解)等。

解的表示方式有explicit(显式)、implicit(隐式)、parametric(参数式)。

当方程比较复杂时,要想得到显式解通常十分困难,结果也会相当复杂。

这时,方程的隐式解更为有用,一般也要简单得多。

dsolve为标准库函数。

2)求解一阶线性常微分方程的命令linearsol.在Maple中求解一阶线性方程既可以用dsolve函数求解,也可以用Detools函数包中的linearsol函数求解。

linearsol是专门求解线性微分方程的命令,使用格式为: linearsol(线性方程,待解函数)linearsol的返回值为集合形式的解。

3)偏微分方程求解命令pdsolve.pdsolve(偏微分方程,待解变量,选项)pdsolve(偏微分方程,初值或边界条件,选项)pdsolve为标准库函数,可直接使用。

如果求解成功,将得到几种可能结果:方程的通解;拟通解(包含有任意函数,但不足以构造通解);一些常微分方程的集合;2、方法1)一阶常微分方程的解法a 分离变量法 I 直接分离变量法。

如()()dyf xg y dx=,方程右端是两个分别只含x 或y 的函数因式乘积,其通解为()()dyf x dx Cg y =+⎰⎰。

II 换元法之后再用分离变量法。

Maple微分方程的求解

Maple微分方程的求解

题目:微分方程的求解——基于Maple工具姓名:学号:专业:学科:老师:目录一、简介 (3)概况: (3)Maple 主要技术特征: (3)1. 强大的求解器:数学和分析软件的领导者 (3)2. 技术文件环境:重新定义数学的使用性 (4)3. 知识捕捉:不仅是工具,更是知识 (4)4. 外部程序连接:无缝集成到您现有的工具链中 (4)二、Maple在微分方程中的应用 (5)1、常用函数 (5)1)求解常微分方程的命令dsolve. (5)2)求解一阶线性常微分方程的命令linearsol. (5)3)偏微分方程求解命令pdsolve. (6)2、方法 (6)1)一阶常微分方程的解法 (6)2)二阶线性常微分方程的解法 (7)3、作图 (8)1)常微分方程数值解作图命令odeplot (8)2)偏微分方程作图命令PDEplot (8)三、各种方程的求解 (8)第一部分:一阶常微分方程 (8)1、可分离变量方程 (8)2、齐次方程 (9)3、线性方程 (10)4、Bernoulli方程 (10)第二部分:二阶线性常微分方程 (11)1、二阶常系数线性齐次方程 (11)2、二阶常系数线性非齐次方程 (12)3、Euler方程(变系数) (12)第三部分:偏微分方程 (13)1、波动方程 (13)2、热传导方程 (14)3、作图 (14)四、总结 (15)一、简介概况:Maple是目前世界上最为通用的数学和工程计算软件之一,在数学和科学领域享有盛誉,有“数学家的软件”之称。

Maple 在全球拥有数百万用户,被广泛地应用于科学、工程和教育等领域,用户渗透超过96%的世界主要高校和研究所,超过81%的世界财富五百强企业。

Maple系统内置高级技术解决建模和仿真中的数学问题,包括世界上最强大的的符号计算、无限精度数值计算、创新的互联网连接、强大的4GL语言等,内置超过5000个计算命令,数学和分析功能覆盖几乎所有的数学分支,如微积分、微分方程、特殊函数、线性代数、图像声音处理、统计、动力系统等。

Maple教程 - 第4章 - 方程求解

Maple教程 - 第4章 - 方程求解

也可用下面的语句一步求出:
> solve({x^2+y^2=25,y=x^2-5},{x,y}); { x = 0, y = -5 }, { x = 0, y = -5 }, { y = 4, x = 3 }, { y = 4, x = -3 }
这个问题非常简单, 但通常遇到的非线性问题却不是这么简单, 例如要求解方程
> fsolve(x^5-x+1,x,complex);
-1.167303978 , -.1812324445 − 1.083954101 I, -.1812324445 + 1.083954101 I, .7648844336 − .3524715460 I, .7648844336 + .3524715460 I
求解也只有下述结果:
> allvalues(%); RootOf( 3 _Z − sin( _Z ) π, 0. )
另外一个问题是, Maple 在求解方程之前,会对所有的方程或表达式进行化简, 而不 管表达式的类型, 由此而产生一些低级的错误:
> (x-1)^2/(x^2-1);
( x − 1 )2 x2 − 1
> x^7-2*x^6-4*x^5-x^3+x^2+6*x+4;
x7 − 2 x6 − 4 x5 − x3 + x2 + 6 x + 4
> solve(%);
1 + 5 , 1 − 5 , RootOf( _Z5 − _Z − 1, index = 1 ), RootOf( _Z5 − _Z − 1, index = 2 ), RootOf( _Z5 − _Z − 1, index = 3 ), RootOf( _Z5 − _Z − 1, index = 4 ), RootOf( _Z5 − _Z − 1, index = 5 )

maple 牛顿-莱布尼茨公式

maple 牛顿-莱布尼茨公式

《探寻maple 牛顿-莱布尼茨公式》一、引言maple 牛顿-莱布尼茨公式,作为微积分中的经典公式,是描述求导和积分的关系的重要定理。

它由两位伟大的数学家牛顿和莱布尼茨分别独立发现,并且在实际应用和理论探讨中发挥着重要作用。

本文将从浅入深地探讨maple 牛顿-莱布尼茨公式,希望能为读者深入理解这一数学定理的内涵和应用。

二、maple 牛顿-莱布尼茨公式的基本概念1. maples 的概念在微积分中,maple 是代表一个函数的导数。

它描述了函数在某一点的瞬时变化率,是微积分中非常重要的概念之一。

2. 牛顿-莱布尼茨公式的表达maple 牛顿-莱布尼茨公式由以下表达式所描述:∫(a, b) f(x)dx = F(b) - F(a)其中,∫代表积分,f(x)是函数,F(x)是f(x)的不定积分函数,a和b是积分的上下限。

三、maple 牛顿-莱布尼茨公式的探讨1. 证明方法maple 牛顿-莱布尼茨公式的证明可以通过利用极限的性质,结合微分学和积分学的知识进行推导。

基于导数和积分的定义,可以清晰地展示maple 牛顿-莱布尼茨公式的成立过程。

2. 函数的连续性和可导性maple 牛顿-莱布尼茨公式适用于连续函数和可导函数。

在进行积分操作时,对函数连续性和可导性的要求是必不可少的。

3. 应用场景maple 牛顿-莱布尼茨公式在物理学、工程学、经济学等领域都有广泛的应用。

在物理学中,可以利用maple 牛顿-莱布尼茨公式求解曲线下的面积和质心等问题。

四、个人理解和观点作为一名数学爱好者,我深刻理解maple 牛顿-莱布尼茨公式的重要性和美妙之处。

它不仅揭示了导数和积分之间的奇妙关系,还为我们解决实际问题提供了强大的工具。

maple 牛顿-莱布尼茨公式的深入理解不仅有助于提高数学水平,还能拓展思维,对于培养逻辑思维和解决实际问题具有重要意义。

五、总结本文从maple 牛顿-莱布尼茨公式的基本概念出发,深入探讨了其证明方法、适用条件和应用场景,同时结合个人观点和理解进行了阐述。

maple 序列 运算

maple 序列 运算

maple 序列运算1.引言1.1 概述在撰写本文之前,我们首先需要了解什么是Maple序列运算。

Maple 序列运算是指在Maple软件中使用序列进行数学运算的一种方法。

Maple 是一款强大的数学软件,它提供了丰富的数学函数和算法,可以在各种领域进行高效的数学计算和研究。

Maple序列运算能够对序列进行各种数学操作,包括求和、求积、求导、求极限等。

同时,它还能够处理复杂的序列变换和序列递推关系,并通过符号计算的方式帮助用户找到序列的通项公式。

本文将主要探讨Maple序列运算的基本概念和应用场景。

我们将通过介绍Maple序列运算的基本操作和常用函数,以及通过实例演示其在数学问题求解和分析中的应用。

通过深入学习和理解Maple序列运算,我们可以更好地利用这一工具解决实际问题,并为数学研究提供更为便捷和高效的方法。

接下来,我们将通过介绍Maple序列运算的基本概念和应用场景来详细阐述其重要性。

同时,我们也将展望Maple序列运算的未来发展,探讨其在数学和科学领域的潜在应用价值。

通过本文的阅读,读者将能够对Maple序列运算有更深入的理解,并能够灵活运用该工具解决实际问题。

让我们开始探索Maple序列运算的世界吧!1.2文章结构文章结构部分是对整篇文章的组织和框架进行介绍,是为了帮助读者更好地理解以下正文内容。

本文的结构分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分主要包括概述、文章结构和目的三个方面。

首先,概述部分将简要介绍maple序列运算的背景和重要性。

其次,文章结构部分将说明本文的组织结构和各个章节的名称及内容概要,从而为读者提供整篇文章的整体框架。

最后,目的部分将明确本文撰写的目的和意义,指导读者对文章内容进行理解和使用的方向。

正文部分是文章的主体部分,主要介绍maple序列运算的基本概念和应用场景。

在2.1节中,将详细解释maple序列运算的基本概念,包括序列的定义、特性和常用操作等内容。

在2.2节中,将探讨maple序列运算的应用场景,包括数学建模、数据分析和算法设计等方面。

maple推导公式

maple推导公式

maple推导公式
Maple是一款很强大的数学软件,它可以进行符号计算,求解方程、积分、微分等等。

在使用Maple进行数学推导时,我们可以用到一些常用的公式,这些公式可以帮助我们更快、更准确地进行推导。

下面是一些常用的Maple推导公式:
1. 求导公式:diff(f(x),x),其中f(x)为函数,x为自变量。

2. 偏导公式:diff(f(x,y),x),其中f(x,y)为函数,x为自变量,y为自变量。

3. 积分公式:int(f(x),x),其中f(x)为函数,x为积分变量。

4. 二次方程公式:solve(a*x^2+b*x+c=0,x),其中a、b、c为常数,x为未知数。

5. 三角函数公式:sin(x),cos(x),tan(x),其中x为角度。

6. 对数函数公式:log(x),其中x为底数。

7. 指数函数公式:exp(x),其中x为指数。

通过应用这些公式,我们可以更加高效地进行Maple数学推导,提高我们的数学研究效率。

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Maple微分方程的求解

Maple微分方程的求解

题目:微分方程的求解——基于Maple工具姓名:学号:专业:学科:老师:目录一、简介 (3)概况: (3)Maple 主要技术特征: (3)1. 强大的求解器:数学和分析软件的领导者 (3)2. 技术文件环境:重新定义数学的使用性 (4)3. 知识捕捉:不仅是工具,更是知识 (4)4. 外部程序连接:无缝集成到您现有的工具链中 (4)二、Maple在微分方程中的应用 (5)1、常用函数 (5)1)求解常微分方程的命令dsolve. (5)2)求解一阶线性常微分方程的命令linearsol. (5)3)偏微分方程求解命令pdsolve. (6)2、方法 (6)1)一阶常微分方程的解法 (6)2)二阶线性常微分方程的解法 (7)3、作图 (8)1)常微分方程数值解作图命令odeplot (8)2)偏微分方程作图命令PDEplot (8)三、各种方程的求解 (8)第一部分:一阶常微分方程 (8)1、可分离变量方程 (8)2、齐次方程 (9)3、线性方程 (10)4、Bernoulli方程 (10)第二部分:二阶线性常微分方程 (11)1、二阶常系数线性齐次方程 (11)2、二阶常系数线性非齐次方程 (12)3、Euler方程(变系数) (12)第三部分:偏微分方程 (13)1、波动方程 (13)2、热传导方程 (14)3、作图 (14)四、总结 (15)一、简介概况:Maple是目前世界上最为通用的数学和工程计算软件之一,在数学和科学领域享有盛誉,有“数学家的软件”之称。

Maple 在全球拥有数百万用户,被广泛地应用于科学、工程和教育等领域,用户渗透超过96%的世界主要高校和研究所,超过81%的世界财富五百强企业。

Maple系统内置高级技术解决建模和仿真中的数学问题,包括世界上最强大的的符号计算、无限精度数值计算、创新的互联网连接、强大的4GL语言等,内置超过5000个计算命令,数学和分析功能覆盖几乎所有的数学分支,如微积分、微分方程、特殊函数、线性代数、图像声音处理、统计、动力系统等。

用Maple计算简单的微分操作

用Maple计算简单的微分操作

用Maple计算简单的微分操作
在利用Maple解决数学问题时,更多的是因为Maple符号计算的强大功能。

利用Maple可以完成符号和数值微分计算。

下面介绍常见的Maple微分命令。

更多Maple基本功能与常用操作命令介绍请访问Maple中文版网站。

对表达式求微分:
1)在左侧的表达式面板中,点击微分项,或者偏微分项。

2)定义表达式和自变量,然后求值。

例如,求xsin(ax)关于x的微分:
用户也可以使用右键菜单求微分。

想要计算高阶或偏微分,需要编辑插入的微分符号。

例如,计算xsin(ax)+x2关于x的二阶微分:
计算xsin(3x)+yx5的混合偏导数:
注意:想要插入偏导符号,用户可以通过拷贝和粘帖已有的符号,或者输入字母d然后按ESC符号补全。

diff命令:
Maple使用diff命令对表达式求微分。

通常的用法是diff(expr,var),其中var是要求微分的变量。

例如:
用户可以通过定义一组微分变量计算高阶微分。

Maple递归地调用diff 命令。

想要计算偏微分,使用相同的语法。

Maple会假设为偏微分计算。

如果要对一个变量多次求导,可以使用diff(f,x$n),它实际上是一种缩写的形式,n代表变量x重复的次数。

这个语法也可以用于计算符号nth阶微分。

以上内容向大家介绍了Maple符号计算中有关微分的一些使用,这些常见的Maple微分命令是大家经常使用的,熟记在心后会使处理问题快捷很多。

如果需要了解更多Maple基本操作,可以参考教程:怎样用Maple键盘命令解决数学问题。

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微分方程组求通解
> ######## solve the system of ODES
> sys1:= {diff(y(t),t) =-x(t),diff(x(t),t)=y(t)};
> dsolve(sys1, {x(t),y(t)}); sys2 := {diff(f(x),x) = cos(f(x)), diff(g(x),x) = -f(x)^(1/2), diff(h(x),x,x) = g(x)/f(x)};
> ans1 := combine(dsolve(sys1 union IC_1,{x(t),y(t)}),trig);
> IC_2 := {x(a)=A,diff(x(a),a)=B}; > ans2 := combine(dsolve(sys1 union IC_2,{x(t),y(t)}),trig);
> dsolve(ode2,y(t));
微分方程的初值问题求解
> ##### solve the initial value problems of ODE > dsolve({ode1, y(1)=a},y(t)); > dsolve({ode2,y(0)=2,D(y)(0)=1}, y(t));
符号运算系统MAPLE的使用 (四)
六、积分
七、微分方程(组)的求解
六、积分
不定积分
Int(ln(t)/t,t); int(ln(t)/t,t);
int.mws
> Int(x*sin(x),x)=int(x*sin(x),x); > Int(sin(x)/x,x)=int(sin(x)/x,x);
> dsolve(sys2, {f,g,h});
微分方程组的初值问题求解
> ######### solve the system of ODES with initial value conditions
> IC_1 := {x(a)=A,y(b)=B}; > ans1 := dsolve(sys1 union IC_1,{x(t),y(t)});

x e
2 1
2
2 x

dx,

0
sin t dt , t


e
x2
dx
七 微分方程求解
> ?dsolve ode1:=t*diff(y(t),t) =y(t)*ln(t*y(t))-y(t);
> dsolve(ode1,y(t));
ode2:=diff(y(t),t,t)
+2*diff(y(t),t)+3*y(t)=a*sin(t);
课堂练习
1. y xy x e ,
2 2x
y (0) 2;
2. y 3 y 2 y x 2e x ; dx1 dt x2 x1 (0) 1 dx2 3. 4 x1 4 x2 2 x3 , x2 (0) 0 dt x3 (0) 1 dx3 2 x x x 1 2 3 dt
>Int(sin(x)/x,x=0..infinity)=int(sin (x)/x,x=0..infinity);
>Int(a*exp(b*x),x=0..d)=int(a*exp(b* x),x=0..d);
求下列积分
x 1 x3 8 dx,
x
2
sin( x a)dx,
sin x x dx,
> Int(exp(t)/t,t)=int(exp(t)/t,t);
定积分
Int(exp(-x),x=a.. Nhomakorabea);int(exp(-x),x=a..b);
I1:=Int(exp(-x^2),x=0..1)
=int(exp(-x^2),x=0..1);
> ?erf > evalf(I1); ## 求近似值
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