Mathematica 在教育领域的应用综述 01

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Mathematica 在教育领域的应用综述

李想Wolfram 公司中国区布道师/培训讲师

本课件使用 Mathematica 11.1 制作完成, 如果您希望用 Mathematica 的最新版本解决当前问题, 请与联系我们. 我们会竭诚与您一道探讨所关注的问题, 并提供解决方案.

内容一览

Wolfram 公司及技术简介

公司创始人

由 Stephen Wolfram (/'wʊ lfrəm/) 创建于1987年

设计 Mathematica 初衷

Wolfram 公司主要产品

Wolfram 旨在汲取和应用其独特的世界领先技术，为尽可能多的用户和组织机构提供博大精深的计算和知识平台。

全球用户分布

Wolfram 语言与 Mathematica 软件产品

Mathematica 在将近 30 年的历程中, 在技术计算领域确立了最先进的技术, 而且为全球技术创新人员、教育工作者、学生和其他人士提供了最主要的计算环境。

  • 编程语言: "Core Language" + 语言内置的知识库 + 语言内置的算法库

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

    • Engine：负责运算

    • Notebook Interface：用户与内核的交互界面

Wolfram Research 长期致力于海量数据和知识的数字化整理工作，涵盖很多不同科学领域.

使用 Mathematica 的优势

将近 30 年基于设计原理的潜心研究，使 Mathematica 成为世界领先的顶级计算平台。

自然语言进行编程和计算

Wolfram|Alpha 和 Mathematica 之间的桥梁, 立即开始计算：输入等号，用自然英语给出命令，然后同时按下 Shift + Enter 进行运算.
显示积分运算中间的每一步骤; 绘制三维图形和文氏图; 将语意输入转成 Wolfram语意

查看下一次中国的日食情况; 下周六北京晚 9 点的星座图:

在珠峰上水烧开时候的温度; 从万米落下来的时间:

Wolfram 公司未来会推出基于中文的检索计算.

最大智能简化用户工作

Wolfram 语言中自动化无处不在, 从绘图, 计算, 算法选择, 构建用户界面, 编写跨平台程序到工作流程, 都将最大简化用户的工作.

简化输入 - 点击输入面板

利用课堂助手这样的输入面板来找到想要的功能并将命令模板粘贴到您的文档中.可以在标准格式与传统数学格式直接切换.

列出下一步可能的操作 - 建议栏助手

输入助手帮助您自动完成代码、查找函数和选项，并在直接输入命令时减少错误.

绘图, 计算和算法自动化

  • 初学者：Wolfram 语言的三个简单语法规则

    • Mathematica 中函数名是 CamelCase(每个单词首字母大写)：ListPlot, NormalDistribution, ...

    • 用 [ ] 括住函数的参数.

    • 用 { } 表示列表和范围.

对与上面这个难度较高的高振荡数值积分问题., 自动选取积分算法得到高质量结果:

也可以比较数值积分命令调用不同算法下的执行效率和结果

输入命令的便捷和易用

系统会有语法着色的方式来提示缺少右方括号, 并且将不配对的括号用淡紫色显示

如果输入参数个数有误, 系统会有用红色字体标识出来

内置的函数命令会自动给出提示, 进行补全

集许多科学领域到一个系统中

  • Mathematica 的应用领域,和其他软件不同: 以上涉及到的各个领域的命令均内置在 Mathematica 内, 无需另外购买附加的工具箱.

  • 科学计算软件中最优秀的帮助文档系统之一

在帮助文档中可以查看各个领域的相关命令

您是否知道 Mathematica 被用于......

  • 确定放置海啸探测浮标的最佳位置

  • 研究药物治疗流感的策略

  • 设计儿童游乐场的设备

  • 研发环保的生物燃料

  • 完善后期音效

  • 保障飞行安全

更多应用链接

符号-数值完美集成

多范式编程语言

Mathematica 是多范型的编程语言，拥有范围广泛的构造，使得它成为学习各种难度水平的计算机科学课程的完美选择.

在 Wolfram 语言中, 使用函数式编程最为高效.

内置海量的知识库

一直在增长的 Wolfram Knowledgebase 支持着 Wolfram|Alpha 和 Wolfram 语言，至今是世界上最大最广泛的可计算知识存储库.

在数千个领域中，Knowledgebase 包含着精细管理的直接源自第一手资料的专业知识. 它不止包含着数以万亿计的数据元素，还有大量包含各领域中方法和模型的算法.

查看 Wolfram Knowledgebase » 链接

在最新版本的 Wolfram 语言继续丰富全球最大的知识库 - 更多的数据集未来会继续集成到系统中. 新版本囊括了人体解剖, 生长发展数据, 食物和营养, 重力和磁场, 全球大学, 各大洋数据等等....

用 ImageIdentify 和 ServiceExecute 创建一个昆虫识别器

再来测试一个昆虫的照片:

以10分钟的增量迭代方位，得到一条新的路线和目的地：

可视化结果路径：

整个学习工作都在一个环境

Wolfram 下 Notebook 结构及典型用途:

示例: Notebook 用途示例

  • 电子课件

  • 交互的程序

更多内容请见下一期......

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