Computación simbólica (CAS)

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¿Qué es?

Programas que manipulan fórmulas de forma exacta: simplificar, derivar, integrar, desarrollar en serie, resolver. El cálculo como reescritura de términos sobre árboles de expresiones.

Fórmulas

ddx(u⋅v)  ⇝  u′⋅v+u⋅v′\frac{\dd}{\dd x}(u\cdot v) \;\rightsquigarrow\; u'\cdot v + u\cdot v'

¿Por qué importa?

Los CAS comprueban demostraciones, deducen fórmulas para códigos numéricos y generan el código de derivadas que hoy a menudo sustituye la diferenciación automática.

Las matemáticas que hay detrás

  • Reglas de derivación★★★★★fundamental

    Cada regla es una regla de reescritura sobre el árbol de expresiones; lo difícil es simplificar el resultado.

  • Primitivas e integral indefinida★★★★★fundamental

    El algoritmo de Risch decide si existe una primitiva elemental y la encuentra: un hito del álgebra computacional.

  • Derivada★★★★★frecuente

    La derivación simbólica es el ejemplo de libro de reescritura de términos sobre árboles de expresiones.

  • Teorema fundamental del cálculo★★★★★frecuente

    Los CAS evalúan integrales definidas buscando una primitiva (algoritmo de Risch) y aplicando la regla de Barrow.

  • Serie de Taylor y de Maclaurin★★★★★frecuente

    Los CAS calculan desarrollos en serie (series(f, x, 0, n)) para simplificar, tomar límites y aproximar.

  • Números reales★★★★★frecuente

    Los sistemas de álgebra computacional mantienen 2\sqrt 2 o π\pi exactos como símbolos en vez de aproximarlos.

  • Funciones★★★★★frecuente

    Un CAS representa funciones como árboles de expresiones que se pueden simplificar, derivar e integrar.

  • Integración por partes★★★★★frecuente

    Una heurística estándar de los integradores simbólicos (orden ILATE).

Esta página tiene lo esencial. Un desarrollo más completo (intuición, definición formal, ejemplo resuelto) está en camino.

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