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Mathematica/开始使用Mathematica

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安装编辑

Mathematica支持的操作系统有WindowsLinuxMac OS X等,安装的方式可能会随软件版本和操作系统的不同而有所不同。一般只需要运行相应的安装程序即可。如果您是第一次安装Mathematica,安装之后还需要激活,您可以按照Mathematica的指引,根据自己的实际情况选择不同的激活方式。具体可以参考Mathematica虚拟全书中的“Installing Mathematica”和“Activating Mathematica”。


笔记本界面编辑

当完成了安装与激活之后,打开Mathematica,您将会看到一个空白的窗口,这就是Mathematica的笔记本界面。在这里输入您的命令,再按下Shift+Enter,Mathematica就会进行运算。

比如说,输入2+2

	2 + 2

然后按下Shift+Enter,窗口将会变成:

 In[1]:=	2 + 2
Out[1]=	4

Mathematica自动为您的输入加上了标签In[1]:=,为输出加上标签Out[1]=,表明这是第一个输入和输出。

除了这两行字,最右边还有三个蓝色的右中括号[1]。每个括号代表一个单元(Cell):第一个括号在2+2的右边,代表输入单元;第二个在4的右边,代表输出单元;第三个则把输入输出两个单元括起来,构成了一个输入/输出对单元。[2]当您输入新的内容时,又会产生新的单元。Mathematica笔记本就是这些通过单元组织起来的。

事实上,笔记本不仅Mathematica的工作界面,还是Mathematica默认的文档格式。您可以把您的Mathematica计算和程序保存成后缀名为.nb的笔记本文件,还可以用Mathematica写文章、做幻灯片。不过,限于篇幅,这本教程不打算详细介绍关于笔记本的更多内容,有兴趣的读者可以查阅Mathematica虚拟全书中的“Notebooks And Documents”部分。


文本界面编辑

然而,我们看到的笔记本界面只是Mathematica的一个前端,并不是Mathematica真正进行计算的部分。

我们可以来找一下Mathematica真正进行运算的部分在哪里。在Windows系统下,打开任务管理器,点击“进程”(如果您用的是Mac OS X系统,可以打开活动监视器)。您会发现,正在运行的与Mathematica有关的进程有两个:Mathematica.exe和MathKernel.exe。这个MathKernel.exe就是Mathematica真正进行计算的部分——内核。而笔记本界面的任务只是让用户能够方便地与Mathematica内核交流。

如果您直接打开Mathematica内核程序(在操作系统提示符下输入math命令,或者直接找到并点击MathKernel的图标),这时打开的就是Mathematica的文本界面。文本界面非常朴素,并没有字体和颜色的变化:

Mathematica 8.0 for Microsoft Windows (32-bit)
Copyright 1988-2010 Wolfram Research, Inc.

In[1]:= 

在文本界面中,您可以直接与Mathematica内核交互。与笔记本界面不同的是,结束输入时按的是Enter而不是Shift+Enter。

文本界面使用起来远不如笔记本界面那么方便,只能以纯文本形式输出,数学公式就变成了下面这种古怪的模样,而且无法输出图像、声音等。因此一般情况下我们都不会用到文本界面。

In[1]:= 2+2

Out[1]= 4

In[2]:= Integrate[1/(x^3+1),x]

               -1 + 2 x
        ArcTan[--------]                             2
               Sqrt[3]     Log[1 + x]   Log[1 - x + x ]
Out[2]= ---------------- + ---------- - ---------------
            Sqrt[3]            3               6

In[3]:= Plot[Sin[x],{x,0,2Pi}]

Out[3]= -Graphics-


注记编辑

  1. 我无法在这里用维基代码弄出这种效果。
  2. 这可以看作是一个“读入—求值—打印 循环”(Read-Eval-Print Loop,简称REPL)。REPL这个概念源于Lisp语言,后来泛指一切解释性语言的交互环境。数学软件用的多是这种形式。


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