Linux ターミナルで計算を実行すると、外部アプリケーションを必要とせずに、高速かつ効率的に計算を実行できます。単純な計算でも複雑な計算でも、Linuxの組み込みコマンドを使えば、 bc وawk وexpr 強力で使いやすいソリューション。これらのツールは数学的な計算、変換、さらには高度な方程式も処理できるため、プログラマー、サーバー管理者、および日常業務でコマンド ラインを使用するすべての人にとって理想的な選択肢となります。
科学者やエンジニアのように、数学の問題を素早く簡単に解決したいですか?多くのツールでは、Linux ターミナルから直接計算を実行できます。これらのプログラムを使用すると、簡単な問題を解決したり、難しい問題を解決したりすることができます。
1. Bash 算術演算子
Bash で作業中に計算を実行する必要があったことはありますか? Bash 算術演算子を使用できます。 Bash の他の部分と同様に、その構文は曖昧に思えるかもしれませんが、目的は達成できます。
Bash では、算術演算は $(( )) ブロック、つまりドル記号の後に開き括弧が続き、閉じ括弧で閉じられます。計算方法は、手持ちの電卓やスプレッドシート プログラムで使用される計算方法と似ています。
例えば、2つの数値を加算してターミナルに表示するには
echo $((2 + 2))醜いって言ったでしょ。デバイスには数字の 4 が印刷されているはずです。
同様に、2 つの数を減算します。
echo $((3 - 5))答えは -2 になります。乗算には * 演算子を使用します。
echo $((42 * 25))指数係数は**（星2つ）です。指数は数値を自身で乗算するものであるという事実からこれを覚えることができます。
echo $((7**2))
除算には / (スラッシュ) 演算子を使用します。除算では剰余ではなく商が返されます。剰余はモジュロ (%) 演算子を使用して与えられます。したがって、$((5 / 2)) は 2 を返しますが、$((5 % 2) は 1 を返します。これは 5 を 2 で割った余りです。Bash の演算の欠点は、整数に対してのみ演算を実行することです。
Bash アカウントはスクリプト作成に適しているかもしれませんが、ほとんどの Linux システムで動作し、利用可能です。
10 Python
Bash の演算がわかりにくい場合は、Python の方が受け入れやすいかもしれません。計算を $(( で始める必要はありません。結局のところ、Python の方がはるかに使いやすいのです。
Linux のコマンドプロンプトに「python」と入力します。 iPythonがインストールされている場合は、それを使用できます。対話型コマンド プロンプトを実行すると、標準演算子を使用できます。
たとえば、以下を追加します。
2 + 2オファーについて:
5 - 3ヒットするには：
123 * 456除算の場合:
393039 / 3292Python の計算は小数でも機能するため、小数を直接使用できます。
指数演算子は Bash 演算子と同じです。
2**8これは数値 256 を返します。
Pythonの対話モードでの数学オプションは非常に簡単で、Pythonプログラマーの間では、Pythonは優れたデスクトップ計算機を作ることができるとよく言われています。 公式の Python 計算機チュートリアル。
簡単な計算には Python を使用できますが、ライブラリを使用するとその機能が強化されます。統計から微積分まであらゆるものを処理するために多くのライブラリを使用できます。
これらのライブラリと Python のシンプルさにより、Python は科学に最適な言語となり、デスクトップ上で同じツールを利用できるようになります。
9. セージマス
私のお気に入りの究極の数学ツールの 1 つは SageMath です。これは、学術界や産業界で広く使用されている MATLAB や Mathematica などの主要な独自パッケージ向けのオープン ソース ソリューションとして設計されています。高度な数学を勉強している場合や、強力な演算システムを試してみたい場合に便利です。
SageMath は Python をベースにしていますが、この記事で紹介した他のオープンソース プロジェクトやライブラリもいくつか使用しています。
SageMath はコンピュータ代数システムであり、手持ちの電卓が数字を処理するのと同じように記号数学を処理します。平方根を取ると、記号的に評価されます。
sqrt(42)
Sage は、完全な平方数ではないため、根号記号の中に数字 42 を表示します。 180 の平方根を取ると次のようになります。
sqrt(180)
6 の 6 乗は 36 であり、36 * 5 は 180 であるため、6 は自動的に除外されます。したがって、記号的な結果は 5 に XNUMX の平方根を掛けた値になります。
n() 関数を使用すると、科学計算用電卓で得られるものと同様の 10 進近似値を得ることができます。
n(sqrt(180))
Digits オプションを使用して、精度に必要な桁数を指定することもできます。
n(sqrt(180),digits=5)
もちろん、平方根を計算する以上のことを行いたい場合もあります。
SageMath は、Python や Bash と同じように計算機として使用できますが、方程式を解くなどの便利な機能もいくつかあります。 5x + 3 – 15 を解くには、solve 関数を使用して x の値を見つけます。
solve(5*x + 3 == 15,x)Sig は 12/5 に回答を返します。彼は仮分数を好むようだ。
二次方程式を解くこともできます。
solve(2*x^2 + 3*x - 5,x)
より高次の多項式も同様に機能します。
線形方程式の連立を解きましょう。ソルバー機能を使用することもできますが、完全な方程式を記述する必要があります。配列を使用すると入力が減ります。 SageMath でこれを行う方法は次のとおりです。私たちのお気に入りの例は、最初に見るものです 線形方程式のシステムに関する Wikipedia ページ:
3x + 2y – z = 1
2x -2y + 4z = -2
-x + 1/2y – z = 0
係数行列は、matrix コマンドを使用して定義します。
A = matrix([[3,2,-1],[2,-2,4],[-1,1/2,-1]]
次に列ベクトルを定義します。
b = vector([1,-2,0])次にそれを解決します:
A.solve_right(b)ここで説明しきれないことが多すぎます。 SageMath は Python 上に構築されているため、強力なコンピュータ代数システムで他の Python ライブラリを使用できます。グラフ電卓の機能を無料で、より優れた画面で利用できます。
8.マキシマ
Maxima は SageMath に似た別のコンピュータ代数システムです。これは、MIT の 1960 年代にまで遡る、はるかに古い Macsyma システムに基づいています。 Symbolics 社は 1980 年代に Maxima を商業的に販売しましたが、米国エネルギー省は学術機関および政府機関での使用のためにオリジナル バージョンのライセンスを付与しました。
このリリースは最終的にオープンソースとして利用可能になり、Maxima に名前が変更されます。 Maxima は、数学および科学計算の分野では学術界ではあまり人気がありません。 SageMath でも一部の関数でこれを使用します。
操作は SageMath と似ています。フレーズはセミコロンで終わりますが、これを忘れると厄介なことになります。いつも文末に置くことを忘れないようにしなければなりません。
数値の平方根を取るのは簡単です:
sqrt(4);SageMath と同様に、Maxima を使用して方程式を解くこともできます。
solve(5*x + 3 = 15,x);7。 R
R は統計分析やデータサイエンスでよく使われる言語です。統合開発環境 (IDE) に似たグラフィカル プログラムも使用できますが、ターミナルでもシームレスに動作します。平均値、中央値、標準偏差などの簡単な記述統計を実行し、その後、線形回帰や、スチューデントの t 検定、カイ二乗検定、分散分析などの統計検定に進むことができます。
以下に簡単な記述統計を示します。
小さなデータセットを定義しましょう。 R のリストはベクトルと呼ばれます。
a <- c(23, 45,25)平均ベクトル A を見てみましょう。
mean(a)調停者：
median(a)
6. SC-IM について
SC-IM について ターミナルで動作するスプレッドシートアプリケーションです。 1 年代に Lotus 2-3-XNUMX を使用していた場合、そのデザインに見覚えがあるかもしれません。これは、Java の作成者である James Gosling によって開発されたオリジナルの sc に基づいています。 Vim と Vi の関係と同様に、一連の改善を追加することを目的としています。
sc-im を使用すると、時間を遡り、スクリプトに従って数字を計算し、自分がウォール街のトレーダーになったと想像することができます。
Vim と同様に sc-im を操作します。数値を入力するには、= キーを押します。
一連のセルの合計を計算するには、sum 関数を使用します。
=合計(A0:A4)
5.紀元前
bc これはコマンドライン計算機であり、「基本計算機」の略です。シンプルな計算機に期待される基本的な操作はすべて含まれていますが、Bash のような複雑さはありません。 Bash と同様に、bc は GNU プロジェクトの一部です。
dc とは異なり、bc は従来のプレフィックス エンコーディング方式で動作します。たとえば、2 + 2 は単に 2 + 2 であり、ほとんどの人は学校でそのように学びます。
4. 直流
dc 非常に古い Unix ユーティリティですが、最新の Linux システムでも広く利用できます。このツールは、1970 年代から 1980 年代にかけて科学者やエンジニアが使用した HP 電卓で人気があった、逆ポーランド記法 (RPN) と呼ばれる入力方式を使用します。
RPN の鍵となるのはスタックです。バネ仕掛けの皿をカフェテリアの井戸に差し込むように数字をスタックに挿入し、操作のために引き出します。 23 + 45 を計算するには、両方の数値をスタックに置き、「+」演算子でそれらをポップして結果をスタックに返します。
ターミナルではこのように見えます。
23 45 +
「p」コマンドを使用して結果を端末に出力します。
3. 計算する！/Qalc
計算して！高度な数学オプションで知られる強力な計算機で、qalc と呼ばれるコマンド ライン バージョンもあります。すべての標準的な操作が用意されているほか、微積分を含む他の CAS プログラムで見られるものと同様の強力な操作もいくつか用意されています。
結果がターミナルにカラーで表示されるところが気に入りました。これは素晴らしいタッチで、結果が画面上で目立つようになると思います。
電卓が好きな方は、bc のように RPN モードに設定できます。 Qalculate の機能リストは、数学と科学愛好家の夢です。
2. GNU オクターブ
GNU Octave これは MATLAB のコピーであり、あらゆる種類の科学計算や工学計算で広く使用されている線形代数行列とベクトルを扱うように設計されています。高額なライセンス料を支払うことなく、同じパワーを手に入れることができます。
これは、行列の逆行列に列ベクトルを掛けてオクターブ法で先ほど解いたのと同じシステムです。
A = [3 2 -1; 2 -2 4; -1 1/2 -1] b = [1; -2; 0;] A \ b
1. 公理
マキシマと同様に 公理 長い歴史を持つコンピュータ代数システム。 Axiom のアイデアはもともと 1960 年代に IBM によって開発されました。最終的にはオープンソースとなった商用製品としてもリリースされました。
Axiom はターミナルでコマンドを実行し、それを開くと、すべての機能を表示するわかりやすいグラフィカル ヘルプ メニューが表示されます。
SageMath や Maxima と同様に、科学計算能力をデバイスに適用して、単純な方程式の解法から微積分や線形代数まであらゆる処理を行うことができます。ソリューション関数は、前に見たものと似ています。
解く(5*x + 3 = 15,x)
Linux が科学界で選ばれるオペレーティング システムであるのには、十分な理由があります。研究者が研究を遂行するのに役立つツールは数多くあり、これらのツールやパッケージ マネージャーで見つかるその他の多くのツールを使って、ターミナルから直接数学と科学の魅力的な世界を探索することもできます。
Linux ターミナルを使用して計算を実行すると、時間が節約されるだけでなく、追加のアプリケーションを必要とせずに計算を完全に制御できるようになります。組み込みツールを使用すると、どのユーザーでも正確な計算を迅速かつ効率的に実行できるため、コマンド ラインは日常業務に欠かせないツールになります。
