به گزارش سرویس فناوری اطلاعات «خبرنامه دانشجویان ایران»؛ ریاضیات یا ریاضی را بیشتر دانش بررسی کمیتها و ساختارها و فضا و دگرگونی (تغییر) تعریف می‌کنند. دیدگاه دیگری ریاضی را دانشی می‌داند که در آن با استدلال منطقی از اصول و تعریف‌ها به نتایج دقیق و جدیدی می‌رسیم (دیدگاه‌های دیگری نیز در فلسفه ریاضیات بیان شده‌است). با اینکه ریاضیات از علوم طبیعی به شمار نمی‌رود، ولی ساختارهای ویژه‌ای که ریاضی‌دانان می‌پژوهند بیشتر از دانش‌های طبیعی به‌ویژه فیزیک سرچشمه می‌گیرند و در فضایی جدا از طبیعت و محض‌گونه گسترش پیدا می‌کنند، به‌طوری که علوم طبیعی برای حل مسائل خود به ریاضی بازمی‌گردند تا جوابشان را با آن مقایسه و بررسی کنند.
علم ریاضیات در رشته های دانشگاهی برای بسیاری از رشته ها به کار می رود که در این بین دانشجویان رشته ریاضی و رشته های فنی مهندسی بخش اعظمی از این علوم را در خود جای می دهند.
از این رو تصمیم گرفتیم که فهرستی از ۱۰ نرم افزار پرکاربرد این رشته را برای دانشجویان رشته ریاضی و دانشجویان رشته های فنی و منهدسی در این گزارش معرفی کنیم.
1) MATLAB
متلب یک محیط نرم‌افزاری برای انجام محاسبات عددی و یک زبان برنامه‌نویسی نسل چهارم است. واژه متلب هم به معنی محیط محاسبات رقمی و هم به معنی خود زبان برنامه‌نویسی مربوطه‌است که از ترکیب دو واژه MATrix (ماتریس) و LABoratory (آزمایشگاه) ایجاد شده‌است. این نام حاکی از رویکرد ماتریس محور برنامه‌است، که در آن حتی اعداد منفرد هم به عنوان ماتریس در نظر گرفته میشوند.کار کردن با ماتریسها در متلب بسیار ساده است. در حقیقت تمام داده‌ها در متلب به شکل یک ماتریس ذخیره میشوند. علاوه بر توابع فراوانی که خود متلب دارد، برنامه‌نویس نیز می‌تواند توابع جدید تعریف کند.
ساخت رابط گرافیکی کاربر مانند دیالوگ‌هایی که در محیط‌های ویژوال مانند بیسیک و C وجود دارند، در متلب امکان‌پذیر است. این قابلیت، ارتباط بهتری را میان برنامه‌های کاربردی نوشته‌شده با متلب و کاربران برقرار میکند.متلب که از محصولات شرکت مت‌ورکس است، برای گروه‌های مختلف مهندسان رشته‌های مختلف از جمله مهندسی برق، مکانیک، رایانه و… کاربرد بسیاری دارد.
2) Maple
نرم‌افزار مِیْپـِل ( سامانه‌ی رایانه‌ای جبری میپل ) یکی از نرم افزارهای مشهور ریاضی است.نام آن به معنی درخت افرا (درختی شبیه چنار) است که عکس برگ آن بر پرچم کانادا وجود دارد. دلیل این نام‌گذاری نوشته‌شدن این نرم‌افزار در دانشگاه‌های کانادا خصوصاً دانشگاه واترلو است.از دیگر خصوصیات این نرم‌افزار راهنمای بسیار قوی آن است که کار کردن با این نرم‌افزار را بسیار راحت میکند. جدیدترین نگارش این نرم‌افزار نگارش ۲۰۱۶٫۲ آن است که در تمام زمینه‌های ریاضی از جمله جبر خطی و ریاضیات گسسته و حسابان و حتی ریاضیات مقدماتی برای دانش‌آموزان دبیرستانی می‌تواند مفید واقع شود.کاربران می‌توانند ریاضیات را با علائم تجاری در آن وارد کنند. واسط کاربری نیز می‌تواند توسط کاربر درست شود. میپل یک زبان برنامه‌نویسی مرکب از زبان‌های دستوری و زبان‌های پویا است.
3) Maxima
مکسیما یک سیستم جبری کامپیوتری (Computer Algebra System, CAS) است. مکسیما می‌تواند محاسبات جبری را با متغیرها به خوبی انجام دهد؛ مثلاً می‌تواند انتگرال‌های نامعین را حساب کند، معادله‌های جبری را حل کند، ویژه‌مقدارها و ویژه‌بردارهای ماتریسها را بیابد، یا عبارت‌های پیچیده را ساده کند. مکسیما همچنین می‌تواند محاسبات عددی با دقت بسیار بالا انجام دهد، نمودارهای دوبعدی و سه‌بعدی بکشد، و حتی می‌توان با مکسیما برنامه نوشت. مکسیما تحت مجوز GPL قرار دارد و بنابراین برخلاف بسیاری از نرم‌افزارهای مشابه مانند متمتیکا و میپل که بسیار گران هستند، آزاد و رایگان است.
4) GeoGebra
جئوجبرا نرم‌افزاری آموزشی ریاضی برای رسم و محاسبه و پیدا کردن نقطه وخط، روی دستگاه مختصات، و به طور کلی آموزش ریاضی است. این نرم افزار با زبان جاوا، نوشته شده و رایگان است. نسخه‌های مختلف این نرم افزار برای سیستم عامل، های مختلف و با زبان های مختلف وجود دارد. آخرین نسخه این نرم افزار نسخه۳٫۲٫۴۶٫۰ می‌باشد. این نرم افزار برای آموزش مباحث هندسه، جبر و حساب دیفرانسیل و انتگرال به صورت پویا در مدارس به کار می‌رود. رسم و محاسبه را می‌توان با نقاط ساخته شده، بردارها، قطعات، خطوط، چند ضلعی، مقاطع مخروطی و توابع انجام داد و آنها را به صورت پویا تغییر داد.
نرم افزار GeoGebra در مقایسه با دیگر نرم افزارها از لحاظ توانمندی های ترسیمی، ظاهر، وسعت عمل، محتوای آموزشی برای معلمین و دانش آموزان، ارتباط با کاربران، خروجی جاوا و بروز بودن مناسب ترین نرم افزار محسوب می شود.
5) Mathematica
متمتیکا یک نرم‌افزار جبری بسیار رایج، پدیدآورده‌شده توسط شرکت ولفرم ریسرچ است که اکثر توابع نرم‌افزاری موردنیاز در ریاضی و علوم طبیعی را در اختیار استفاده‌کنندگان آن قرار می‌دهد. سال ۱۹۸۸ بیرون داد.
مهم ترین قابلیت‌های نرم افزار متمتیکا (Mathematica) عبارت‌اند از:
1- یک سامانه رایانه‌ای جبری (Computer algebra system) برای بررسی نمادین (سمبُلیک) معادله‌ها
2- یک نرم‌افزار عددی (Numerical software) برای حل عددی معادله‌ها
3- یک نرم‌افزار آماری (Statistical software) برای حل مسائل آماری
4- توابع ترسیمی و تجسمی (Visualization) برای رسم نمودارها توسط نرم افزار پابلیکون
5- یک زبان برنامه نویسی
6) Mathcad
Mathcad نام یکی از نرم‌افزارهای شرکت Math soft است که توانایی محاسبه مانند ماشین حساب توانایی کشیدن تابعهای دوبعدی و سه بعدی را نیز دارد. مت کد این امکان را فراهم میکند که معادلات را به همان روشی که بر روی تخته سیاه یا کاغذ می‌نوشتید، بکار ببرید. به هیچ وجه لازم نیست عبارات پیچیده‌ای را یاد بگیرید، خیلی ساده معادله خود را تایپ می‌کنید و نتیجه آن را مشاهده می‌کنید.
همچنین می‌توانید از مت کد برای مستندسازی کارهای خود استفاده نمایید.مت کد (Mathcad) شما را قادر می‌سازد که خیلی راحت سیستم واحد اندازه‌گیری مورد نظر خود را تعیین نموده و سپس آزادانه، واحدهای مختلفی را بدون احتمال اشتباه با هم ترکیب کنید. شما می‌توانید در سیستم واحد اندازه‌گیری تعیین شده کار کنید و هر وقت لازم شد، برای برخی از معادلات، از سیستم واحد دیگری استفاده کنید.
Advanced Grapher (7
این نرم افزار، علاوه بر انجام محاسبات ریاضی، به رسم نمودار معادلات، نامعادلات و تقریب زدن منحنی ها می پردازد. در این نرم افزار، نمودارهایی برحسب (Y(xو (X(y در مختصات دکارتی و معادلات گوناگونی را در مختصات قطبی می توان رسم کرد. هم چنین نمودار معادلات f(x,y)=0 و نامعادلات f(x,y)>0 ، f(x,y) <0 و روابط (dx/dy(x,y و (dy/dx(x,y را می توان به راحتی به کمک این نرم افزاررسم نمود و رنگ و نوع آن ها را تغییر داد.
به طور مثال رنگ ناحیه ی جواب نامعادله را روی نمودار می توان تغییر داد و یا در کنار مختصات نمودار، عبارات و متونی را اضافه کرد. دیگر قابلیت این نرم افزار این است که با تعریف توابع، مشتق و انتگرال آن ها را محاسبه کرده و نمودار تمامی این توابع را نمایش می دهد. همچنین توانایی آنالیزعددی مشتق، انتگرال توابع مختلف را دارد.
Math Type (8
این نرم افزار قدرتمند برای ویندوز و مکینتاش می‌باشد که به شما اجازه می‌دهد به راحتی نماد‌های ریاضی را برای کار در word ، صفحات وب ، چاپ کردن ، نمایش و Tex , Latex , MathML documents به کار ببرید.برای شما هم پیش آمده که بخواهید فرمول‌های ریاضی ، فیزیک و … را تایپ کنید، اگر در این کار مبتدی باشید حتما از سختی تایپ کلافه می‌شوید، Math Type با امکانات زیاد و فرمول‌های آماده نه تنها کاربران مبتدی را در حد پیشرفته ای کمک میکند بلکه کاربران حرفه ای خیلی سریعتر و راحت تر می‌توانند از فرمول‌ها استفاده نمایند.
نماد‌های بسیار و قالب‌ها و فونت‌های همراه با این نرم افزار خیلی از نیاز های شما را برای ایجاد یک فرمول با شکل دلخواه بر طرف میکند.می توانید به راحتی از نماد‌های ریاضی موجود بر روی سیستم خود نیز استفاده کنید و در نرم افزار ذخیره کنید پس اگر نیازمند فرمول خاصی هستید کافی است آن را دانلود کنید و به راحتی به نرم افزار اضافه کنید.اگر از یک نماد ریاضی بسیار استفاده می‌کنید می توانید برای آن یک کلید ترکیبی تعیین کنید تا سریع در دسترس شما باشد. به راحتی فرمول‌ها را ویرایش کنید مانند کلمات معمولی آن ها را رنگی کنید و استایل مورد نظر خود را به آن بدهید.نرم افزار Math Type به عنوان پلاگ این به راحتی با نرم افزارهای Microsoft Word , PowerPoint , Quark XPress documents , Adobe InDesign layouts , Excel spreadsheets , HTML pages و … همراه می شود تا راحت تر بتوان از آن استفاده کرد.
Visual Fractal (9
نرم افزاری برای ساخت فرکتال ها است. می توان با روش نیوتن( درآنالیز عددی به این مبحث پرداخته شده است) معادله های متفاوتی را وارد و نمایش آن ها را دید و تصویر ساخته شده را با فرمت bmp ذخیره کرد. فراکتال ها الگوهای هندسی دقیق و پیچیده ای هستند که در دنیای طبیعت به وفور دیده میشوند. گیاهان، ابرها، خط ساحل، رگ های خونی و دانه های برف نمونه هایی از فرکتال طبیعی هستند.این اشکال بر خلاف شکل‌های هندسی به هیچ وجه منظم نیستند.
فراکتال ساختاری است که هر جزء از آن با کل آن همانند است، و جسم فراکتال از دور و نزدیک یکسان دیده میشود. از فراکتال ها به عنوان یکی از ابزارهای مهم در گرافیک رایانه‌ای نام میبرند.برخی از نرم افزارها به صورت اختصاصی برای طراحی فراکتال ساخته شده اند، و در این مطلب یکی از بهترین آنها را به شما معرفی میکنیم.نرم افزار Visual Fractal طرح های فراکتال دقیق را ایجاد میکند. این طرح ها با استفاده از فرمول های ریاضی ایجاد میشوند.
10) gnuplot
گنوپلات یک نرم‌افزار خط‌فرمانی (command-line) برای ساختن نمودارهای دو و سه‌بعدی از توابع و داده‌ها است. این برنامه که روی بیشتر سیستم‌عامل‌ها اجرا میشود، پیشینه‌ای دراز دارد که به سال ۱۹۸۶ بازمی‌گردد.
گنوپلات می‌تواند خروجی‌اش را مستقیماً نشان دهد، یا در قالب‌های گوناگونی ذخیره کند، مانند PNG، EPS، SVG، JPEG و… گنوپلات می‌تواند خروجی لاتک نیز بسازد که مستقیماً در نوشتار لاتک به کار رود و از ویژگی‌های قدرتمند لاتک در فرمول‌نویسی بهره ببرد. راهنماهای کاملی در اینترنت برای گنوپلات وجود دارد.
گزارش از شکوفه راشدی
