此內(nèi)容自6月27日在上海科技大學(xué)所做演示報(bào)告, 其中部分示例摘自 Wolfram 官方文檔. 如需完整源文件, 請(qǐng)轉(zhuǎn)發(fā)此文至朋友圈, 積攢 11 個(gè), 添加[遇見數(shù)學(xué)]- "公理", 提交截圖, 等待統(tǒng)一處理, 助手"公理"二維碼如下, 感謝支持!

Mathematica 在教育領(lǐng)域的應(yīng)用綜述

李想Wolfram 公司中國(guó)區(qū)布道師/培訓(xùn)講師

本課件使用 Mathematica 11.1 制作完成, 如果您希望用 Mathematica 的最新版本解決當(dāng)前問題, 請(qǐng)與聯(lián)系我們. 我們會(huì)竭誠(chéng)與您一道探討所關(guān)注的問題, 并提供解決方案.

內(nèi)容一覽

Wolfram 公司及技術(shù)簡(jiǎn)介

公司創(chuàng)始人

由 Stephen Wolfram (/'w? lfr?m/) 創(chuàng)建于1987年

設(shè)計(jì) Mathematica 初衷

Wolfram 公司主要產(chǎn)品

Wolfram 旨在汲取和應(yīng)用其獨(dú)特的世界領(lǐng)先技術(shù)，為盡可能多的用戶和組織機(jī)構(gòu)提供博大精深的計(jì)算和知識(shí)平臺(tái)。

全球用戶分布

Wolfram 語(yǔ)言與 Mathematica 軟件產(chǎn)品

Mathematica 在將近 30 年的歷程中, 在技術(shù)計(jì)算領(lǐng)域確立了最先進(jìn)的技術(shù), 而且為全球技術(shù)創(chuàng)新人員、教育工作者、學(xué)生和其他人士提供了最主要的計(jì)算環(huán)境。

• 編程語(yǔ)言: "Core Language" + 語(yǔ)言內(nèi)置的知識(shí)庫(kù) + 語(yǔ)言內(nèi)置的算法庫(kù)

• Mathematica: Engine ("kernel") + Notebook Interface ("front-end")

• Engine：負(fù)責(zé)運(yùn)算

• Notebook Interface：用戶與內(nèi)核的交互界面

Wolfram Research 長(zhǎng)期致力于海量數(shù)據(jù)和知識(shí)的數(shù)字化整理工作，涵蓋很多不同科學(xué)領(lǐng)域.

使用 Mathematica 的優(yōu)勢(shì)

將近 30 年基于設(shè)計(jì)原理的潛心研究，使 Mathematica 成為世界領(lǐng)先的頂級(jí)計(jì)算平臺(tái)。

自然語(yǔ)言進(jìn)行編程和計(jì)算

Wolfram|Alpha 和 Mathematica 之間的橋梁, 立即開始計(jì)算：輸入等號(hào)，用自然英語(yǔ)給出命令，然后同時(shí)按下 Shift + Enter 進(jìn)行運(yùn)算.
顯示積分運(yùn)算中間的每一步驟; 繪制三維圖形和文氏圖; 將語(yǔ)意輸入轉(zhuǎn)成 Wolfram語(yǔ)意

查看下一次中國(guó)的日食情況; 下周六北京晚 9 點(diǎn)的星座圖:

在珠峰上水燒開時(shí)候的溫度; 從萬米落下來的時(shí)間: 

最大智能簡(jiǎn)化用戶工作

Wolfram 語(yǔ)言中自動(dòng)化無處不在, 從繪圖, 計(jì)算, 算法選擇, 構(gòu)建用戶界面, 編寫跨平臺(tái)程序到工作流程, 都將最大簡(jiǎn)化用戶的工作.

簡(jiǎn)化輸入 - 點(diǎn)擊輸入面板

利用課堂助手這樣的輸入面板來找到想要的功能并將命令模板粘貼到您的文檔中.可以在標(biāo)準(zhǔn)格式與傳統(tǒng)數(shù)學(xué)格式直接切換.

列出下一步可能的操作 - 建議欄助手

輸入助手幫助您自動(dòng)完成代碼、查找函數(shù)和選項(xiàng)，并在直接輸入命令時(shí)減少錯(cuò)誤.

繪圖, 計(jì)算和算法自動(dòng)化

• 初學(xué)者：Wolfram 語(yǔ)言的三個(gè)簡(jiǎn)單語(yǔ)法規(guī)則

• Mathematica 中函數(shù)名是 CamelCase(每個(gè)單詞首字母大寫)：ListPlot, NormalDistribution, ...

• 用 [ ] 括住函數(shù)的參數(shù).

• 用 { } 表示列表和范圍.

對(duì)與上面這個(gè)難度較高的高振蕩數(shù)值積分問題., 自動(dòng)選取積分算法得到高質(zhì)量結(jié)果: 

也可以比較數(shù)值積分命令調(diào)用不同算法下的執(zhí)行效率和結(jié)果

輸入命令的便捷和易用

系統(tǒng)會(huì)有語(yǔ)法著色的方式來提示缺少右方括號(hào), 并且將不配對(duì)的括號(hào)用淡紫色顯示

如果輸入?yún)?shù)個(gè)數(shù)有誤, 系統(tǒng)會(huì)有用紅色字體標(biāo)識(shí)出來

內(nèi)置的函數(shù)命令會(huì)自動(dòng)給出提示, 進(jìn)行補(bǔ)全

集許多科學(xué)領(lǐng)域到一個(gè)系統(tǒng)中

• Mathematica 的應(yīng)用領(lǐng)域,和其他軟件不同: 以上涉及到的各個(gè)領(lǐng)域的命令均內(nèi)置在 Mathematica 內(nèi), 無需另外購(gòu)買附加的工具箱.

• 科學(xué)計(jì)算軟件中最優(yōu)秀的幫助文檔系統(tǒng)之一

您是否知道 Mathematica 被用于......

• 確定放置海嘯探測(cè)浮標(biāo)的最佳位置

• 研究藥物治療流感的策略

• 設(shè)計(jì)兒童游樂場(chǎng)的設(shè)備

• 研發(fā)環(huán)保的生物燃料

• 完善后期音效

• 保障飛行安全

更多應(yīng)用鏈接

符號(hào)-數(shù)值完美集成

多范式編程語(yǔ)言

Mathematica 是多范型的編程語(yǔ)言，擁有范圍廣泛的構(gòu)造，使得它成為學(xué)習(xí)各種難度水平的計(jì)算機(jī)科學(xué)課程的完美選擇.

內(nèi)置海量的知識(shí)庫(kù)

一直在增長(zhǎng)的 Wolfram Knowledgebase 支持著 Wolfram|Alpha 和 Wolfram 語(yǔ)言，至今是世界上最大最廣泛的可計(jì)算知識(shí)存儲(chǔ)庫(kù).

在數(shù)千個(gè)領(lǐng)域中，Knowledgebase 包含著精細(xì)管理的直接源自第一手資料的專業(yè)知識(shí). 它不止包含著數(shù)以萬億計(jì)的數(shù)據(jù)元素，還有大量包含各領(lǐng)域中方法和模型的算法.

在最新版本的 Wolfram 語(yǔ)言繼續(xù)豐富全球最大的知識(shí)庫(kù) - 更多的數(shù)據(jù)集未來會(huì)繼續(xù)集成到系統(tǒng)中. 新版本囊括了人體解剖, 生長(zhǎng)發(fā)展數(shù)據(jù), 食物和營(yíng)養(yǎng), 重力和磁場(chǎng), 全球大學(xué), 各大洋數(shù)據(jù)等等....

用 ImageIdentify 和 ServiceExecute 創(chuàng)建一個(gè)昆蟲識(shí)別器

整個(gè)學(xué)習(xí)工作都在一個(gè)環(huán)境

Wolfram 下 Notebook 結(jié)構(gòu)及典型用途:

示例: Notebook 用途示例

• 電子課件

• 交互的程序

更多內(nèi)容請(qǐng)見下一期......