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すべては式

数式,リスト,グラフィックスとMathematica では各種のオブジェクトを扱うことができる.見掛けはずいぶんと違うが,Mathematica では,すべてが統一的に表現される.つまり,すべては「式」として表される.
典型的なMathematica の式にf[x, y]がある.これを使い数学の関数f (x, y)を表すことができる.この関数は,名前がfで,xyの2つの引数を取る.
式の記述に,いつもf[x, y, ...]の書式を使う必要はない.例えば,足し算式なら,x+yと書いてもよい.しかし,一旦,Mathematica に入力されたなら,この式は,Plus[x, y]とされ,違った形に変換される.また,表示されるときは,再び,x+yの形式に逆変換される.ここで決め事として,Plus[x, y]に代表される式の表し方を完全形と呼ぶことにする.
同様な表記変換は,ベキ乗(^; Power)や除算(/; Divide)等の演算子にも行われる.
事実,Mathematica に入力されるすべての式は完全形の式に変換される.
x+y+zPlus[x,y,z]
xyzTimes[x,y,z]
x^nPower[x,n]
{a,b,c}List[a,b,c]
a->bRule[a,b]
a=bSet[a,b]

Mathematica 式の例

式の完全形を確認するには,FullForm[expr]と入力する.
式を入力する.
In[1]:=
Click for copyable input
Out[1]=
完全形を得る.
In[2]:=
Click for copyable input
Out[2]//FullForm=
別の式を入力する.
In[3]:=
Click for copyable input
Out[3]=
完全形では,ネストしている部分がある.
In[4]:=
Click for copyable input
Out[4]//FullForm=
f[x, y, ...]においてオブジェクト f は式の「頭部」と呼ばれる.これは,先頭に位置するのでそう呼ばれる.式の頭部が何か調べるにはHead[expr]の機能を使う.計算プログラムを作る際に,式がどんなものか知る必要がよくあるが,そのようなときにこの機能を使い頭部を調べるとよい.
Headは,「関数名」fを返す.
In[5]:=
Click for copyable input
Out[5]=
ここでは,Headは「演算子」の名前を返す.
In[6]:=
Click for copyable input
Out[6]=
どんなものにでも頭部はある.
In[7]:=
Click for copyable input
Out[7]=
数にも頭部はある.
In[8]:=
Click for copyable input
Out[8]=
頭部を参照することで,数がどんな型のものか調べることができる.
In[9]:=
Click for copyable input
Out[9]=
Head[expr]式の頭部を抽出する(例えば,f[x, y]f
FullForm[expr]Mathematica 内部で使われる完全形に式を変換する

式の表記に関する操作

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