Компьютерная алгебра в программе Mathematica 4

Урок 2. Интерфейс системы
Урок 2. Интерфейс системы Интерфейс системы Строка меню и окно редактирования документов Палитры математических операторов и функций Понятие о документах в форме notebooks Особенности интерфейса M
Интерфейс системы

Интерфейс системы Строка меню и окно редактирования документов Палитры математических операторов и функций Понятие о документах в форме notebooks Особенности интерфейса Mathematica 4 Основные виды
Управление работой ядра
Управление работой ядра В этом небольшом разделе рассматриваются достаточно важные вопросы управления ядром систем Mathematica и, в конечном счете, процессом вычислений.
Команды меню Kernel
Команды меню Kernel Меню Kernel служит для управления действиями, проводимыми ядром системы над ячейками загруженного документа. Внешний вид меню Kernel и его подменю Evaluation показан на рис. 2.
Управление процессом вычислений
Управление процессом вычислений Основные команды управления процессом вычислений сосредоточены в подменю Evalution меню Kernel: Evaluate Cells (Shift+Enter) — вычисление выделенных ячеек; Evaluate
Пример 2.39. Меню Kernel и его подменю Evaluation
Пример 2.39. Меню Kernel и его подменю Evaluation Данная группа команд управляет вычислением ячеек. Перед вычислением каждая ячейка оценивается по своим признакам. Команда Evaluate Cells оценивает
Выбор ядра системы
Выбор ядра системы Новые версии Mathematica приобрели возможность работы не только с установленным локальным ядром, но и с другими ядрами, ориентированными на какие-либо специфические классы вычис
Управление показом номеров ячеек
Управление показом номеров ячеек Номера строк ввода и вывода — причуда системы, унаследованная от старого доброго Бейсика. В принципе, нумерация строк при культурном программировании в системе Mat
Удаление всех ячеек вывода
Удаление всех ячеек вывода Иногда желательно удалить все ячейки вывода, например для того, чтобы при объединении в группы они не превратились в элементы ячеек ввода. Для удаления всех ячеек вывода
Операции поиска и замены




Операции поиска и замены Операции поиска и замены относятся к типовым операциям редактирования документов. Они, наряду с другими родственными операциями, собраны в меню Find. В этом небольшом разд
Меню Find
Меню Find Меню Find содержит команды поиска и замены фрагментов текстов и выражений (рис. 2.40). Эти операции характерны для любого текстового процессора, например Microsoft Word 95/97, и знакомы
Пример 2.40. Меню Find

Пример 2.40. Меню Find
Команды поиска и замены
Команды поиска и замены Первая группа команд меню Find реализует типичные операции поиска и замены: Find (Ctrl+F) — поиск заданных строк вперед и назад (но без замены); Enter Selection (Ctrl+E) —
Пример 2.41. Пример поиска подстроки 4х и ее замены на подстроку 6х
Пример 2.41. Пример поиска подстроки 4х и ее замены на подстроку 6х В данном случае осуществлена замена члена в математическом выражении. Работа с окном поиска и замены вполне очевидна и не отлича
Обнаружение и открытие выделенных строк
Обнаружение и открытие выделенных строк Следующие три команды меню Find служат для работы с выделенными строками: Open Selected — открытие групп, содержащих выделенные строки; Scroll to Selection
Работа с этикетками
Работа с этикетками Особым признаком ячеек ввода могут быть их этикетки (tags) — короткие сообщения, характеризующие суть выполняемых ячейками действий и размещаемые сверху строки ввода. Этикетки
Пример 2.42. Выбор этикетки
Пример 2.42. Выбор этикетки Если выбрать имя этикетки (например Euler), будут выделены все ячейки, помеченные данной этикеткой. Команда Add/Remove Cell Tags (Ctrl+J) позволяет вставить этикетку в
Пример 2.43. Окно редактирования этикеток
Пример 2.43. Окно редактирования этикеток
Пример 2.44. Окно подготовки списка этикеток и результат вставки списка этикеток из буфера
Пример 2.44. Окно подготовки списка этикеток и результат вставки списка этикеток из буфера
Работа с окнами и справкой
Работа с окнами и справкой Как и большинство приложений Windows, Mathematica 3/4 является многооконной системой. Поэтому важно с самого начала работы с ней научиться управлять окнами системы. Сист
Управление показом окон
Управление показом окон Система Mathematica многооконная и может работать сразу с несколькими документами. По мере загрузки файлов их список появляется в нижней части меню Window (Окно). Само меню
Управление расположением окон

Управление расположением окон Если выбрать команду Stack Windows, то окна будут расположены каскадом (рис. 2.45).
Пример 2.45. Каскадное расположение окон документов
Пример 2.45. Каскадное расположение окон документов При каскадном расположении окон на переднем плане находится окно с текущим документом. Оно заслоняет другие окна, но так, что остаются видны их
Пример 2.46. Расположение окон после исполнения команды Tile Windows Wide
Пример 2.46. Расположение окон после исполнения команды Tile Windows Wide Ha рис. 2.47 показано расположение тех же окон после исполнения команды Tile Windows Tall. Как видно из сравнения, рис. 2.
Пример 2.47. Расположение окон после исполнения команды Tile Windows Tall
Пример 2.47. Расположение окон после исполнения команды Tile Windows Tall
Справочная база данных
Справочная база данных Работа с такой мощной системой, как Mathematica, была бы кошмаром, если бы постоянно приходилось заглядывать в огромные тома ее описания. К тому же эти системы обычно исполь
Открытие справочной базы данных
Открытие справочной базы данных Справочная база данных управляется командами, расположенными в меню Help (Справка). Справочная система Mathematica, начиная с версии 3, переработана кардинально и п
Пример 2.48. Окно броузера справочной системы
Пример 2.48. Окно броузера справочной системы В окне броузера справочной системы можно (активизацией соответствующей кнопки) выбрать следующие разделы справок: Built-in Functions — встроенные функ
Пример 2.49. Пример замены примера в ячейке 1п[1] и его вычисления
Пример 2.49. Пример замены примера в ячейке 1п[1] и его вычисления
Работа с примерами
Работа с примерами Практически по каждой функции приведен ряд примеров, которые открываются при активизации гиперссылки в виде треугольника с надписью Further Examples (вначале примеры скрыты). Пр
Работа с электронным учебником
Работа с электронным учебником Для демонстрации возможностей системы служит электронный учебник Getting Started/Demos. На рис. 2.50 показан пример работы с ним — иллюстрируется построение документ
Пример 2.50. Пример работы с электронным учебником

Пример 2.50. Пример работы с электронным учебником
Справка по пакетам расширения
Справка по пакетам расширения В систему Mathematics встроен ряд дополнительных пакетов расширения (Add-ons), содержащих массу полезных новых функций. Они служат для расширения функциональных возмо
Пример 2.51. Пример справки по преобразованию Фурье
Пример 2.51. Пример справки по преобразованию Фурье Доступ к справке по пакетам расширения обеспечивается разделом Add-ons справочной системы. Фактически, справка повторяет материал книги от соотв
Работа с электронной книгой
Работа с электронной книгой Раздел справки The Mathematica Book — это электронный вариант книги Стивена Вольфрама по соответствующей версии системы. иллюстрирует работу с электронной
Пример 2.52. Раздел электронной книги со списком определенных интегралов
Пример 2.52. Раздел электронной книги со списком определенных интегралов С первого взгляда трудно уловить отличие электронной книги The Mathematica Book (Математическая книга) от справки по пакета
Просмотр другой информации
Просмотр другой информации Раздел Other Information (Другая информация) посвящен различным сведениям об интерфейсе системы Mathematica и данным по связи с ее разработчиком — фирмой Wolfram Researc
Работа с алфавитным указателем
Работа с алфавитным указателем Последний раздел справочной системы — алфавитный (или индексный) указатель Master Index. Если вы знаете, какую команду или функцию ищете, то достаточно указать ее в
Пример 2.54. Пример работы с алфавитным указателем
Пример 2.54. Пример работы с алфавитным указателем Алфавитный указатель ценен тем, что в него входят все команды и функции, опции и примитивы, причем не только встроенные, но и входящие в состав п
Другие команды меню Help
Другие команды меню Help Помимо упомянутых команд меню Help имеет команды, повторяющие разделы справочной системы, и еще ряд команд: Why the Beep? — информация о причинах выдачи звукового сигнала;
Пример 2.55. Окно с данными о системе Mathematica 4
Пример 2.55. Окно с данными о системе Mathematica 4 Справочная система Mathematica 3/4 во многим дублирует обычную документацию по системам в виде обычных книг. Как показывает практика, оба вида д
Что нового мы узнали

Что нового мы узнали В этом уроке мы научились: Пользоваться строкой меню. Управлять окном редактирования документов. Работать с файлами. Создавать простые документы и осуществлять их редактирован
Строка меню и окно редактирования документов
Строка меню и окно редактирования документов До сих пор разработчики пользовательского интерфейса математических систем по существу копировали стандартный интерфейс программ из комплекса Microsoft
Палитры математических операторов и функций
Палитры математических операторов и функций У многих программ интерфейс предусматривает вывод панелей с кнопками быстрого управления — уже привычными стали панели инструментов и панели форматирова
Пример 2.1. Инструментальные палитры системы Mathematica 4
Пример 2.1. Инструментальные палитры системы Mathematica 4 Палитры, предназначенные для ввода математических спецзнаков, намного упрощают работу по подготовке документов. Общее число специальных м
Понятие о документах в форме notebooks
Понятие о документах в форме notebooks Как уже отмечалось, для выполнения простых арифметических операций достаточно набрать необходимое математическое выражение и нажать клавиши Shift и Enter одн
Пример 2.2. Простейший документ в форме блокнота
Пример 2.2. Простейший документ в форме блокнота В блокнотах желательно, чтобы форма представления математических выражений хотя бы напоминала общепринятую. В этом отношении документы системы Math
Особенности интерфейса Mathematica 4
Особенности интерфейса Mathematica 4 Интерфейс системы Mathematica 4 в целом повторяет интерфейс третьей версии, кратко описанный выше. Однако ряд внешне незаметных, но существенных новинок все же
Пример 2.3. Вид документа системы Mathematica 4 со встроенным рисунком
Пример 2.3. Вид документа системы Mathematica 4 со встроенным рисунком Размеры блокнота практически не ограничены, и он может быть распечатан во всей красе с помощью цветного струйного или лазерно
Работа с файлами
Работа с файлами Файлы — важнейший компонент любой программной среды или любого приложения:. В этом разделе мы познакомимся с различными типами файлов, обычно называемыми их форматами. Основное вн
Основные виды файлов и пакеты расширения
Основные виды файлов и пакеты расширения Файлы документов прежних версий системы Mathematica имели расширение .та (от слов Mathematical Applications — применения системы Mathematica), их можно заг
Меню File

Меню File Для работы с файлами служит меню File (рис. 2.4).
Пример 2.4. Меню File
Пример 2.4. Меню File В этом меню содержатся следующие команды: New (Ctrl+N) — вывод окна нового документа; Open (Ctrl+0) — загрузка существующего документа; Close (Ctrl+F4) — закрытие текущего ок
Открытие окна нового документа — команда New
Открытие окна нового документа — команда New Команда New используется, когда нужно начать работу с новым документом. Эта команда полностью очищает экран, выводя запрос о том, нужно ли записать тек
Загрузка ранее созданных документов — команда Open
Загрузка ранее созданных документов — команда Open Загрузка файлов ранее созданных документов — одна из самых распространенных операций. Она реализуется командой Open, которая служит для загрузки
Пример 2.5. Диалоговое окно выбора файлов
Пример 2.5. Диалоговое окно выбора файлов Кроме команды Open, которая загружает документ, открывая его в новом окне, в меню File. имеется еще команда Import, вставляющая содержимое указанного файл
Запись документа с текущим именем — команда Save
Запись документа с текущим именем — команда Save Если документ создан с помощью команды New или открыт с помощью команды Open, то он обычно подвергается модификации и редактированию. После отладки
Запись документа с заданным именем — команда Save As
Запись документа с заданным именем — команда Save As Команда Save As позволяет изменить имя файла и поместить его в любую директорию любого диска. Эта команда вызывает появление диалогового окна,
Пример 2.6. Окно сохранения файла документа
Пример 2.6. Окно сохранения файла документа Помимо установок диска и нужной директории следует задать имя записываемого файла или подтвердить предлагаемое имя. Вводить расширение не обязательно —
Операции с файлами в специальных форматах
Операции с файлами в специальных форматах Mathematica может записывать и считывать файлы, представленные в ряде специальных форматов. С помощью команды Save As Special можно записывать файлы в сле
Преобразование документов в палитры и наоборот
Преобразование документов в палитры и наоборот Любую часть документа после выделения можно преобразовать в палитру. Для этого используется команда Generate Palette from Selection. Палитра — это ум
Установка параметров печати — подменю Printing Settings

Установка параметров печати — подменю Printing Settings Подготовленный документ обычно нуждается в печати. Многие предпочитают обдумывать и корректировать документы, используя их распечатки, не оч
Пример 2.7. Окно установки параметров страницы при печати документа
Пример 2.7. Окно установки параметров страницы при печати документа Вторая операция — Printing Options — служит для установки типовых опций пе чати. Их устанавливают в окне, показанном на рис. 2.8
Пример 2.8. Окно установки опций печати
Пример 2.8. Окно установки опций печати Третья операция — Headers and Footers — служит для установки верхних и нижних колонтитулов (надписей сверху и снизу на каждой печатаемой странице). Эта опер
Пример 2.9. Окно задания колонтитулов
Пример 2.9. Окно задания колонтитулов Mathematica для Windows не имеет своей собственной системы печати и использует стандартную систему печати операционных систем Windows 3.1/3.11/95/ 98/NT. При
Печать документов — команда Print
Печать документов — команда Print После настройки параметров можно осуществить собственно печать с помощью команды Print для всего документа или Print Selection для печати только выделенных ячеек.
Пример 2.10. Окно печати
Пример 2.10. Окно печати В этом окне имеется поле Принтер с переключателем выбора принтера и кнопкой вывода окна его свойств. Интересна опция Печать в файл, с помощью которой данные печати направл
Пример 2.11. Процесс печати
Пример 2.11. Процесс печати Окно принтера отображает не только нормальный ход печати, но и различные аварийные ситуации. Например, если принтер не включен, то на его изображении появится жирный кр
Завершение работы с системой — команда Exit
Завершение работы с системой — команда Exit Команда Exit используется для окончания работы с системой Mathematica. Если все документы, с которыми пользователь работал (их может быть много), были з
Редактирование документа
Редактирование документа Под редактированием, строго говоря, подразумевается модификация уже готового документа. Однако мы в данном разделе рассмотрим не только редактирование, но и подготовку все
Основные понятия о документах и их стилях
Основные понятия о документах и их стилях Вообще говоря, системы Mathematica 3/4 работают с блокнотами (Notebooks), которые могут содержать множество ячеек различного типа. Однако слово блокнот пр
Выделения в документах и использование мыши

Выделения в документах и использование мыши При редактировании документа курсор мыши приходится перемещать из одной ячейки в другую и обращаться к командам меню для выполнения тех или иных операци
Пример 2.12. Выделенная ячейка вывода и ее контекстно-зависимое меню
Пример 2.12. Выделенная ячейка вывода и ее контекстно-зависимое меню
Пример 2.13. Выделенный график и его контекстно-зависимое меню
Пример 2.13. Выделенный график и его контекстно-зависимое меню Контекстно-зависимые меню, вызываемые с помощью правой кнопки мыши, очень удобны при профессиональной работе с системой Mathematica.
Подготовка текстовых комментариев
Подготовка текстовых комментариев Важной частью профессионально составленного документа являются текстовые комментарии. Без них документ через некоторое время становится непонятным даже его разраб
Пример 2.14. Примеры ввода текстовых комментариев
Пример 2.14. Примеры ввода текстовых комментариев Далее можно выбрать тип оформления ячейки. Для установки стиля ячеек используется ряд команд, которые собраны в меню Format | Style. Эти команды б
Пример 2.15. Различные типы выравнивания текстовых надписей
Пример 2.15. Различные типы выравнивания текстовых надписей
Меню Edit
Меню Edit Основные операции редактирования сосредоточены в меню Edit. показывает вид экрана системы с открытыми меню Edit и двумя его подменю. Как видно из рис. 2.16, в меню Edit соср
Пример 2.16. Меню Edit
Пример 2.16. Меню Edit Часть из этих команд дублирует описанные выше операции — в частности, операции по работе с буфером. Другие требуют некоторого пояснения. Так, команда Save Selection As служи
Пример 2.17. Подменю команды Save Selection As
Пример 2.17. Подменю команды Save Selection As Среди возможных вариантов здесь перечислены форматы различных ячеек, графических файлов и специальные форматы документов. Команда Insert Object откры
Пример 2.18. Окно вставки объектов
Пример 2.18. Окно вставки объектов Для редактирования больших текстовых блоков служат команды подменю Motion. Это стандартные команды перемещения курсора по отдельным символам, словам и т. д. След
Операции с буфером обмена

Операции с буфером обмена Как известно, операционные системы класса Windows имеют так называемый буфер обмена — в дальнейшем просто буфер. Это специально организованная динамическая область памяти
Работа с ячейками
Работа с ячейками
Понятие о ячейках документов
Понятие о ячейках документов Итак, ячейки (Cells) являются основными объектами документов. Ячейки отличаются друг от друга статусом, то есть совокупностью свойств, определяющих тип ячейки и ее пов
Меню Cell
Меню Cell В меню Cell (рис. 2.19) собраны команды для работы с ячейками. Как видно из рис. 2.19, это меню содержит следующие команды: Convert To — преобразование формата ячеек; Display As — устано
Пример 2.19. Меню Cell
Пример 2.19. Меню Cell
Манипуляции с ячейками
Манипуляции с ячейками При вводе данных в ячейки ввода данные представляются в одном из форматов, заданных командой Default Input Format Type. Соответственно, в ячейках вывода результаты представл
Пример 2.20. Выделение ячеек документа перед их объединением
Пример 2.20. Выделение ячеек документа перед их объединением При этом выбранные ячейки обрамляются общей для них длинной квадратной скобкой (рис. 2.21). Активизация этой скобки позволяет управлять
Пример 2.21. Документ после объединения ячеек в группу
Пример 2.21. Документ после объединения ячеек в группу
Пример 2.22. Документ со скрытым блоком ячеек
Пример 2.22. Документ со скрытым блоком ячеек Команда Ungroup Cells разъединяет объединенные в группу ячейки. Если при этом в группе есть ячейки, объединенные в более мелкие подгруппы, то они сохр
Работа с графическими и звуковыми возможностями
Работа с графическими и звуковыми возможностями Система Mathematica обладает превосходными графическими возможностями — от построения двумерных и трехмерных графиков до синтеза сложных изображений
Пример 2.23. Окно документа с проигрывателем анимационных рисунков

Пример 2.23. Окно документа с проигрывателем анимационных рисунков
Операции форматирования ячеек
Операции форматирования ячеек Mathematica обладает обширными возможностями форматирования ячеек ввода и вывода. К этим возможностям относятся изменение размеров и цвета символов, выбор шрифтов, за
Пример 2.24. Меню Format и его подменю Style
Пример 2.24. Меню Format и его подменю Style В системах Mathematica 3/4 это меню содержит множество позиций, дающих практически неограниченные средства форматирования документов. Большинство из ни
Пример 2.25. Ячейки ввода, отформатированные разными стилями
Пример 2.25. Ячейки ввода, отформатированные разными стилями Следующие две команды меню Format — это ScreenStyleEnvironment и PrintStyle-Environment Данные подменю служат для изменения текущего фо
Пример 2.26. Окно инспектора опций
Пример 2.26. Окно инспектора опций Команда Remove Options убирает все опции, введенные пользователем, и восстанавливает исходное состояние системы — то, с которым и целесообразно работать в больши
Пример 2.27. Окно документа с линейкой и панелью инструментов при масштабе отображения 200 %
Пример 2.27. Окно документа с линейкой и панелью инструментов при масштабе отображения 200 % Изменение стиля интерфейса полезно во многих случаях, например при демонстрации какого-либо документа с
Ввод элементов документов
Ввод элементов документов Чтобы начать любые вычисления, нужно ввести по крайней мере исходные данные для вычислений и математические выражения, по которым выполняются вычисления. Иными словами, н
Меню Input
Меню Input Меню Input (рис. 2.28) содержит целый ряд описанных ниже команд ввода. Следует отметить, что для некоторых из этих команд более принятым является термин Insert (вставка).
Пример 2.28. Меню Input и его подменю Create Button
Пример 2.28. Меню Input и его подменю Create Button Ряд команд меню Input создан явно не без претензий на новизну, что на практике оборачивается усложнением их применения. За исключением вставок к
Пример 2.29. Трехмерный график (справа) и селектор точки обзора (слева)
Пример 2.29. Трехмерный график (справа) и селектор точки обзора (слева) Действие всех кнопок вполне очевидно. Поэтому остановимся на главном - нажатие кнопки Paste создает строку с опцией Viewpoin
Пример 2.30. Пример разворота трехмерной фигуры

Пример 2.30. Пример разворота трехмерной фигуры Изменение цветовой гаммы Команда Color Selector выводит стандартное окно изменения цветовой гаммы, используемой при функциональной окраске графиков
Пример 2.31. Окно селектора цветов
Пример 2.31. Окно селектора цветов
Звукозапись
Звукозапись Команда Record Sound выводит окно программы Звукозапись, входящей в состав операционной системы Windows 95/98 (рис. 2.32). Звукозапись — это специальное приложение, позволяющее записыв
Пример 2.32. Интерфейс программы Звукозапись
Пример 2.32. Интерфейс программы Звукозапись Особенности работы со звуком будут описаны в дальнейшем. Отметим лишь, что Mathematica имеет возможность работы как с математическим синтезом звуковых
Вставка имен файлов
Вставка имен файлов Иногда возникает необходимость вставить в документ ссылку на имя файла, в котором хранятся какие-либо данные. Команда Get File Path предоставляет удобный способ вставить в доку
Ввод таблиц, матриц и палитр
Ввод таблиц, матриц и палитр Задание таблиц и матриц в системе Mathematica легко выполняется с помощью соответствующих функций. Однако команда Create Table/Matrix/Palette дает возможность сделать
Пример 2.33. Работа с окном Create Table/Matrix/Palette
Пример 2.33. Работа с окном Create Table/Matrix/Palette
Пример 2.34. Окно редактирования кнопок
Пример 2.34. Окно редактирования кнопок
Вставка гиперссылок
Вставка гиперссылок Гиперссылка является объектом класса ButtonBox (кнопка), связанным с некоторым другим объектом, представленным файлом — например, каким-либо документом или рисунком. При активи
Пример 2.35. Создание гиперссылки
Пример 2.35. Создание гиперссылки Следующий этап заключается в установке связи гиперссылки с нужным файлом. Его полное имя можно прямо указать в верхнем поле над кнопкой Browse. Однако чаще всего
Пример 2.36. Пример использования гиперссылки

Пример 2.36. Пример использования гиперссылки
Пример 2.37. Окно создания объекта с автоматической нумерацией
Пример 2.37. Окно создания объекта с автоматической нумерацией Как видно из рис. 2.37, окно содержит переключатель, выводящий обширный перечень возможных вариантов нумерованных объектов. В дальней
Вставка имен функций и списков их параметров
Вставка имен функций и списков их параметров Запомнить около тысячи функций, входящих в ядро систем Mathematica, также как и правила их записи, довольно сложно. Для облегчения этого служат две зак
Пример 2.38. Пример исполнения команды Complete Selection
Пример 2.38. Пример исполнения команды Complete Selection Следующая команда — Make Template — выдает список параметров функции, в имени которой установлен текстовый курсор. Например, если введено

---

---