Il calcolo numerico

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Il modo più semplice di lavorare con Mathematica è di usarlo come una supercalcolatrice, in grado di svolgere calcolo numerico esatto ed approssimato a qualunque grado di precisione richiesto dall'utente.

Calcolo sugli interi

Il calcolo sugli interi è sempre esatto e completo, a differenza di quanto avviene nelle calcolatrici tascabili che per interi molto grandi passano forzatamente alla notazione esponenziale con mantissa approssimata.

Operatori sugli interi
Mathematicarisultatoesempio
Prime[n]calcola lo n-esimo numero primoPrime[10]
PrimeQ[n]controlla se n è un numero primoPrimeQ[1234567]
Divisors[n]produce la lista dei divisori di nDivisors[1234567]
FactorInteger[n]produce la scomposizione di n in potenze di fattori primiFactorInteger[1234567]
Quotient[m,n]calcola quante volte n è contenuto in mQuotient[100,7]
Mod[m,n]calcola il resto della divisione di m per nMod[100,7]
GCD[i,j,k,m,n,...]calcola il Massimo Comun Divisore dei numeri in listaGCD[30,120,45]
LCM[i,j,k,m,n,...]calcola il Minimo Comune Multiplo dei numeri in listaLCM[30,120,45]
Factorial[n]calcola il fattoriale di n (più comodo n!)Factorial[10]; 10!
Factorial2[n]calcola il doppio fattoriale di n (più comodo n!!)Factorial2[10]; 10!!
Binomial[n,k]calcola il coefficiente binomiale (nk)Binomial[10,4]
Fibonacci[n]calcola lo n-esimo numero di FibonacciFibonacci[50]
BaseForm[n,b]rappresenta in numero n in base bBaseForm[1024,2]

Esempi

Il fattoriale di 100: 100!

img019.png

 

Il Massimo Comun Divisore di 123456,234567,345678: GCD[123456,234567,345678]

img020.png

 

Liste di oggetti possono essere prodotte con l'uso dell'operatore Table.

L'argomento di Table è costituito da due oggetti: una funzione di una o più variabili e una o più liste il cui primo elemento è la variabile che può essere seguita o dall'ultimo valore assumibile (il primo è di default 1) o dal primo e ultimo valore assumibili. In questo modo la variabile (ad esempio n che in questo caso è un semplice contatore) viene incrementata di una unità ad ogni passo.

Esempio.

I primi venti numeri primi: Table[Prime[n],{n,1,20}]

img021.png

 

L'operatore Table può essere modulato dall'operatore MatrixForm che formatta l'output su più righe incolonnate.

Esempio: la tabella pitagorica.

img007.png

Esempio: il triangolo di Pascal (o Tartaglia).

img008.png

 

In questo ultimo esempio si è usata la funzione If che richiede tre argomenti: una condizione,il valore se la condizione è vera, il valore se la condizione è falsa.

WolframAlpha: If

 

Calcolo sui razionali

Nel calcolo sui razionali e sui real Mathematica tende sempre a produrre il risultato esatto di una espressione e fornisce una approssimazione decimale solo se utile o espressamente richiesta.

In generale, operando su interi e frazioni, si ottengono frazioni ridotte ai minimi termini.

Numerator e Denominator dànno numeratore e denominatore di una frazione.

Esempi

WolframAlpha: Somma di frazioni

WolframAlpha: Numerator

WolframAlpha: Denominator

Notare l'uso dell'operatore Together che verrà descritto in seguito.

Progressione aritmetica di 10 termini con primo termine 1/2 e ragione 1/3. WolframAlpha: Progressione aritmetica

Progressione geometrica di 10 termini con primo termine 1/2 e ragione 1/3. WolframAlpha: Progressione geometrica

 

Calcolo su reali e complessi e funzioni di libreria.

Anche il calcolo di espressioni contenenti irrazionali è sempre matematicamente esatto.

Ad esempio, calcolando l'espressione trigonometrica.

Cos[Pi/3]+Sin[Pi/3]

Si ottiene

img009.png

 

Come si vede, gli irrazionali sono preferibilmente indicati simbolicamente con radicali, logaritmi o in generale come valori di funzioni algebriche o trascendenti, dirette o inverse, di argomenti razionali.

 

Le costanti più comuni
Mathematicarisultatoesempio
Pipi grecaPi/2; Sin[2Pi/3]
Ela base naturale (numero di Nepero)E^x; Log[Sqrt[E]]
GoldenRatioil numero Eqn001.gif1/GoldenRatio
Degreeun grado sessagesimale espresso in radiantiSin[60 Degree]
Il'unità immaginaria(1+I)^2; Abs[3+4I]
InfinityLimit[(x+1)/x,x->Infinity]

 

Le funzioni più comuni
Mathematicarisultatoesempio
Abs[z]valore assoluto o modulo di complessoAbs[3+4I]
Sqrt[z]radice quadrataSqrt[2]; Sqrt[1+I]
Exp[z]esponenziale naturale (anche E^z)Exp[2]; E^2
Log[z]logaritmo naturaleLog[E^2]
Log[b,z]logaritmo in base bLog[2,8]
Sin[z]seno circolareSin[Pi/6]
Cos[z]coseno circolareCos[Pi/6]
Tan[z]tangente circolareTan[Pi/4]
ArcSin[z]arcoseno circolareArcSin[1/2]
ArcCos[z]arcocoseno circolareArcCos[1/2]
ArcTan[z]arcotangente circolareArcTan[Sqrt[3]]
Sinh[z]seno iperbolicoSinh[1]
Cosh[z]coseno iperbolicoCosh[1]
Tanh[z]tangente iperbolicaTanh[1]
ArcSinh[z]arcoseno iperbolicoArcSinh[1]
ArcCosh[z]arcocoseno iperbolicoArcCosh[1/2]
ArcTanh[z]arcotangente iperbolicaArcTanh[2]

Esempio.

(1+I)^2

img004.png

 

Gli argomenti delle funzioni trigonometriche si intendono sempre in radianti.

Nel caso li si voglia esprimere in gradi sessagesimali vanno moltiplicati per la costante predefinita Degree.

 

Altri esempi.

WolframAlpha: Sin(rad)

WolframAlpha: Sin(deg)

WolframAlpha: ArcTan