2026a

# 数学 API


本文对一些不同类型的数学函数进行了基本介绍。

# 初等数学

三角学、指数和对数、复数值、舍入、余数、离散数学 初等数学函数包括支持算术运算(+、-、*、……)的功能、数学常量函数(Inf、pi、……)、多项式运算函数(poly、roots、……)以及特殊的数学函数(如 gamma 和 beta)。

# 算术运算

加、减、乘、除、幂、四舍五入 算术函数包括用于简单运算(如加法和乘法)的运算符,以及用于常见计算(如求和、移动和、取模运算和舍入)的函数。

函数名 简介
+ 添加数字,追加字符串
sum 数组元素总和
cumsum 累积和
- 减法
diff 差分和近似导数
.* 乘法
* 矩阵乘法
prod 数组元素的乘积
cumprod 累积乘积
pagemtimes 按页矩阵乘法
./ 数组右除
.| 数组左除
^ 矩阵幂
' 复共轭转置
transpose 转置向量或矩阵
pagetranspose 按页转置
pagectranspose 按页复共轭转置

# 三角学

结果以弧度或度为单位的正弦、余弦和相关函数。 Syslab 中的三角函数计算以弧度或度为单位的标准三角函数值、以弧度为单位的双曲三角函数值以及每个函数的反函数。

函数名 简介
sin 参数的正弦,以弧度为单位
sind 参数的正弦,以度为单位
sinpi 准确地计算 sin(X*pi)
asin 反正弦(以弧度为单位)
asind 反正弦(以度为单位)
sinh 双曲正弦
asinh 反双曲正弦
cos 以弧度为单位的参数的余弦
cosd 以度为单位的参数的余弦
cospi 准确计算 cos(X*pi)
acos 反余弦(以弧度为单位)
acosd 反余弦(以度为单位)
cosh 双曲余弦
acosh 反双曲余弦
tan 以弧度表示的参数的正切
tand 以度表示的参数的正切
atan 反正切(以弧度为单位)
atand 反正切(以度为单位)
tanh 双曲正切
atanh 反双曲正切
csc 输入角的余割(以弧度为单位)
cscd 以度为单位的参数的余割
acsc 反余割(以弧度为单位)
acscd 反余割(以度为单位)
csch 双曲余割
acsch 反双曲余割
sec 角的正割(以弧度为单位)
secd 参数的正割,以度为单位
asec 反正割(以弧度为单位)
sech 双曲正割
asech 反双曲正割
cot 角的余切(以弧度为单位)
cotd 以度为单位的参数的余切
acot 反余切(以弧度为单位)
acotd 反余切(以度为单位)
coth 双曲余切
acoth 反双曲余切
hypot 平方和的平方根(斜边)
deg2rad 将角从以度为单位转换为以弧度为单位
rad2deg 将角的单位从弧度转换为度
cart2pol 将笛卡尔坐标转换为极坐标或柱坐标
cart2sph 将笛卡尔坐标转换为球面坐标
pol2cart 将极坐标或柱坐标转换为笛卡尔坐标
sph2cart 将球面坐标转换为笛卡尔坐标

# 指数和对数

指数、对数、幂和根函数。

除了 exp 和 log 等常用函数,Syslab 还提供了其他几个相关函数,可以进行灵活的数值计算。expm1 和 log1p 函数补偿小参数中的数值舍入误差,而 reallog、realpow 和 realsqrt 函数将这些函数的范围限制为实数。nthroot 计算任意次方根,而专用函数 pow2 和 nextpow2 计算 2 的幂。

函数名 简介
exp 指数
expm1 针对较小的 x 值正确计算 exp(x)-1
exponent 标准化浮点数的指数
log 自然对数
log10 常用对数(以 10 为底)
log1p 针对较小的 x 值正确计算 log(1+x)
log2 以 2 为底的对数和浮点数分解
nextpow2 2 的更高次幂的指数
nthroot 实数的第 n 次实根
pow2 浮点数的以 2 为底的幂运算和缩放
reallog 非负实数数组的自然对数
realpow 仅实数输出的数组幂
realsqrt 非负实数数组的平方根
sqrt 平方根
cbrt 立方根

# 复数

实部和虚部、相位角度。

在 Syslab 中,im 表示基本虚数单位。您可以使用它们来创建复数,例如 2im+5。您还可以确定复数的实部和虚部,并计算相位和角度等其他常用值。

函数名 简介
abs 绝对值和复数的模
abs2 绝对值和复数的模的平方
angle 相位角
complex 创建复数数组
conj 复共轭
cplxpair 将复数排序为复共轭对组
im 虚数单位
imag 复数的虚部
isreal 确定数组是否使用复数存储
real 复数的实部
sign Sign 函数(符号函数)
unwrap 平移相位角

# 离散数学

质因数、阶乘、排列、有理分式、最小公倍数、最大公约数。

离散数学函数对整数(...、-2、-1、0、1、2、...)执行运算,或以整数返回离散输出。您可以使用这些函数来分解大数、计算阶乘、计算排列组合或求解最大公分母。

函数名 简介
factor 质因数
factorial 输入的阶乘
gcd 最大公约数
isprime 确定哪些数组元素为质数
lcm 最小公倍数
nchoosek 二项式系数或所有组合
perms 所有可能的排列
primes 小于等于输入值的质数
prevprime 小于等于输入值的质数
nextprime 大于等于输入值的质数
nthprime 返回第n个质数
binomial 二项式系数或所有组合
Rational 有理输出
rationalize 将浮点数 x 近似为具有给定整数类型分量的有理数。 结果将与 x 相差不超过 tol
matchpairs 求解线性分配问题
rats 有理输出

# 多项式

曲线拟合、根、部分分式展开多项式是包含非负整数指数的单个变量的方程。

函数名 简介
detrend 去除多项式趋势
poly 具有指定根的多项式或特征多项式
polyeig 多项式特征值问题
residue 部分分式展开(部分分式分解)
roots 多项式根
polyval 多项式计算
polyvalm 矩阵多项式计算
polyint 多项式积分
polyder 多项式微分
polyreduce 去除多项式前系数为 0 的无用项
polyfit polyfits2 polyfits3 多项式曲线拟合

# 特殊函数

Bessel、Legendre、椭圆、误差、gamma 和其他函数。

特殊函数是一组在实际应用中经常出现的著名数学函数。

# Bessel 函数

函数名 简介
airy Airy 函数
airyai 第一类airy函数
airybi 第二类airy函数
besselh 第三类 Bessel 函数(Hankel 函数)
besseli 第一类修正 Bessel 函数
besselj 第一类 Bessel 函数
besselk 第二类修正 Bessel 函数
bessely 第二类 Bessel 函数

# Beta 函数

函数名 简介
beta Beta函数
beta_inc 不完全beta函数
betainc 不完全beta函数
beta_inc_inv beta逆累积分布函数
betaincinv beta逆累积分布函数
logbeta beta函数的对数
betaln beta函数的对数

# 误差函数

函数名 简介
erf 误差函数
erfc 补余误差函数
erfcinv 逆补余误差函数
erfcx 换算补余误差函数
erfinv 逆误差函数
fresnelc 菲涅尔余弦积分函数
fresnels 菲涅尔正弦积分函数

# gamma 函数

函数名 简介
gamma Gamma函数
gamma_inc 不完全gamma函数
gammainc 不完全gamma函数
gamma_inc_inv 逆不完全gamma函数
loggamma gamma函数的对数
gammaln gamma函数的对数
digamma digamma函数
trigamma trigamma函数
polygamma polygamma函数
psi digamma 和 polygamma 函数

# 椭圆积分

函数名 简介
ellipj Jacobi椭圆积分
ellipke 第一类和第二类完全椭圆积分
Elliptic.E 第二类完全和不完全椭圆积分
Elliptic.F 第一类不完全椭圆积分
Elliptic.K 第一类完全椭圆积分
Elliptic.Pi 第三类完全和不完全椭圆积分
ellipticCE 第二类互补完全椭圆积分
ellipticCK 第一类互补完全椭圆积分

# Jacobi 椭圆积分

函数名 简介
Jacobi.cd Jacobi CD 椭圆函数
Jacobi.cn Jacobi CN 椭圆函数
Jacobi.cs Jacobi CS 椭圆函数
Jacobi.dc Jacobi DC 椭圆函数
Jacobi.dn Jacobi DN 椭圆函数
Jacobi.ds Jacobi DS 椭圆函数
Jacobi.nc Jacobi NC 椭圆函数
Jacobi.nd Jacobi ND 椭圆函数
Jacobi.ns Jacobi NS 椭圆函数
Jacobi.sc Jacobi SC 椭圆函数
Jacobi.sd Jacobi SD 椭圆函数
Jacobi.sn Jacobi SN 椭圆函数
Jacobi.am 雅克比振幅函数

# 其他特殊函数

函数名 简介
expint 指数积分函数
legendre 连带 Legendre 函数
lambertw 朗博 w 函数 (又称欧米茄函数)
heaviside 单位阶跃函数

# 常量和测试矩阵

Pi、非数字、无穷;Hadamard 矩阵、伴随矩阵、帕斯卡矩阵和其他专用矩阵。

函数名 简介
eps 浮点相对精度
Inf 创建所有值均为 Inf 的数组
pi 圆的周长与其直径的比率
NaN 创建所有值均为 NaN 的数组
isfinite 确定哪些数组元素为有限
isinf 确定哪些数组元素为无限值
isnan 确定哪些数组元素为 NaN
compan 伴随矩阵
TestArrays 测试矩阵生成模块
gallery 测试矩阵
hadamard Hadamard 矩阵
hankel Hankel 矩阵
hilb Hilbert 矩阵
invhilb Hilbert 矩阵的逆矩阵
magic 幻方矩阵
pascal 帕斯卡矩阵
rosser 典型对称特征值测试问题
toeplitz 托普利茨矩阵
vander Vandermonde 矩阵
wilkinson Wilkinson 的特征值测试矩阵

# 线性代数

线性方程、特征值、奇异值、分解、矩阵运算、矩阵结构。

Syslab 中的线性代数函数提供快速且数值稳健的矩阵计算。功能包括各种矩阵分解、线性方程求解、计算特征值或奇异值等。

# 线性方程

解算多种类型的线性方程。

函数名 简介
inv 矩阵求逆
pinv Moore-Penrose 伪逆
\ 求解关于 的线性方程组
/ 求解关于 的线性方程组
linsolve 对线性方程组求解
lscov 存在已知协方差的最小二乘解
lsqnonneg 求解非负线性二乘问题
sylvester 求解关于 的 Sylvester 方程

# 特征值和奇异值

特征值、特征向量和奇异值的计算。

函数名 简介
eigvals 返回 A 的特征值
eigvecs 返回 A 的特征向量
eigen 计算 A 的特征值分解
balance 对角线缩放以提高特征值准确性
svd 计算 A 的奇异值分解 (SVD)
svdvals 按降序返回 A 的奇异值
svdsketch 计算低秩矩阵草图的 SVD
ordeig 拟三角矩阵的特征值
ordschur 矩阵 A = ZTZ' 的 Schur 分解 F 重新排序
polyeig 多项式特征值问题
hessenberg 矩阵的 Hessenberg 形式
schur Schur 分解
schur! Schur 分解
rsf2csf 将实数 Schur 形式变换为复数 Schur 形式
cdf2rdf 拟三角矩阵的特征值

# 矩阵分解

分解矩阵。

函数名 简介
lu LU 矩阵分解
ldlt 实对称三对角矩阵 S 的 LDLt 分解
cholesky Cholesky 分解
cholupdate Cholesky 分解的秩 1 更新
qrdelete 从 QR 分解中删除列或行
qrinsert 将列或行插入 QR 分解
qrupdate QR 分解的秩 1 更新
planerot Givens 平面旋转

# 矩阵运算

矩阵的计算与转置。

函数名 简介
transpose 转置向量或矩阵
' 复共轭转置
adjoint 复共轭转置
* 矩阵乘法
^ 矩阵幂
sqrt 矩阵平方根
exp 矩阵平方根
log 矩阵对数
funm 计算常规矩阵函数
kron Kronecker 张量积
cross 叉积
dot 点积

# 矩阵结构

矩阵的带宽与结构。

函数名 简介
bandwidth 矩阵的上下带宽
tril 矩阵的下三角形部分
triu 矩阵的上三角形部分
isbanded 确定矩阵是否在特定带宽范围内
isdiag 确定矩阵是否为对角矩阵
ishermitian 确定矩阵是 Hermitian 矩阵
issymmetric 确定矩阵是对称矩阵
istril 确定矩阵是否为下三角矩阵
istriu 确定矩阵是否为上三角矩阵

# 矩阵属性

矩阵的属性。

函数名 简介
rref 简化的行阶梯形矩阵(Gauss-Jordan 消元法)
opnorm 矩阵范数
cond 逆运算的条件数
rcond 条件数倒数
condskeel 相对条件数
condeig 逆运算的条件数
det 矩阵行列式
null 矩阵的零空间
orth 适用于矩阵范围的标准正交基
rank 矩阵的秩
tr 对角线元素之和
subspace 两个子空间之间的角度
norm 计算范数

# 随机数生成

种子、分布、算法。

使用 rand 和 randn 函数创建伪随机数序列,使用 randperm 函数创建随机置换整数向量。

# 创建随机值

创建随机数数组。

函数名 简介
mt19937ar mt19937ar 随机种子算法
rand 均匀分布的随机数
randi 均匀分布的伪随机整数
randn 标准正态分布的随机数
randg 标准高斯分布的随机数
randperm 随机排列
bitrand 生成一个随机布尔值的 BitArray
randpermk 整数的随机排列

# 插值

网格和散点数据插值、数据网格化、分段多项式。

插值是在一组已知数据点的范围内添加新数据点的技术。您可以使用插值来填充缺失的数据、对现有数据进行平滑处理以及进行预测等。

# 一维插值和网络插值

函数名 简介
interp1 一维插值
interp2 二维插值
interp3 三维插值
interpn n 维插值
griddedInterpolant 网格插值
akima Akima 分段三次 Hermite 插值
interpft 一维插值(FFT 方法)
makima 修正 Akima 分段三次 Hermite 插值
pchip 分段三次 Hermite 插值多项式 (PCHIP)
interpolate 插值
extrapolate 外插
LagrangeInterp 拉格朗日插值
NewtonInterp 牛顿插值
ConstantInterpolation 最邻近插值
LinearInterpolation 线性插值
CubicSplineInterpolation 三次样条插值
mkpp 生成分段多项式
unmkpp 提取分段多项式详细信息
ppval 计算分段多项式
padecoef 时滞的 Padé 逼近

# 网格创建

网格数据集插值简介。

函数名 简介
meshgrid2 创建二维网格
meshgrid3 创建三维网格
ndgrid N 维空间中的矩形网格

# 散点插值

散点数据集插值。

函数名 简介
scatteredInterpolant 散点数据插值
evaluate 计算插值方法在数据点处的值
griddata 对二维或三维散点数据插值

# 数值积分和微分方程

# 开始你的第一个微分方程

简单一阶微分方程。

函数名 简介
Begin Your First ODE 微分方程图像应用

# 微分方程定义

微分方程简介与用法。

函数名 简介
ODEProblem 定义 ODE 问题
DynamicalODEProblem 定义动力学常微分方程
SecondOrderODEProblem 定义二阶 ODE 问题
HamiltonianProblem 相应的哈密顿量定义运动方程的简单方法
SplitODEProblem 定义拆分ODE 问题
DAEProblem 定义微分代数方程问题

# 积分控制

初始化微分方程问题。

函数名 简介
积分器结构体 积分器结构体具体状态
init 初始化微分方程问题
step! 在积分器上执行一个(成功)步骤,并覆盖原有数据
check_error 检查积分器的状态并返回返回代码之一
set_t! 将积分器的当前时间点设置为 t
set_u! 将积分器的当前状态设置为 u
savevalues! 尝试保存当前时间点的状态和时间变量,或者在适当的时候使用插值保存点
get_proposed_dt 获取下一个时间步长的建议 dt
set_proposed_dt! 为下一个时间步设置建议的 dt
add_tstop! 在时间 t 添加一个 tstop
add_saveat! 在 t 添加一个保存时间点
reinit! 以新值重新开始积分
get_du 返回 t 处的导数

# 重构

微分方程重构。

函数名 简介
remake 问题重构

# 求解

微分方程求解。

函数名 简介
solve 微分方程问题求解

# 数值积分和微分

求积、二重积分和三重积分以及多维导数。

函数名 简介
integral 数值积分
integral2 对二重积分进行数值计算
integral3 对三重积分进行数值计算
quad 以自适应 Simpson 积分法计算数值积分
quad2d 计算二重数值积分
quad3d 对三重积分进行数值计算
quadgk 计算数值积分 - 高斯-勒让德积分法
cumtrapz 累积梯形数值积分
trapz 梯形数值积分
del2 离散拉普拉斯算子
diff 差分
gradient 数值梯度
polyder 多项式微分
polyint 多项式积分

# 傅里叶分析和滤波

# 傅里叶变换

傅里叶变换简介。

函数名 简介
fft 傅里叶变换 (一维、二维、多维)
fftshift 将零频分量移到频谱中心
ifft 傅里叶逆变换(一维、二维、多维)
ifftshift 将零频分量移到频谱中心
nextpow2 2 的更高次幂的指数
nufft 非均匀快速傅里叶变换
nufftn N 维非均匀快速傅里叶变换
ty_fft 傅里叶变换 (一维、二维、多维)
ty_ifft 傅里叶逆变换(一维、二维、多维)

# 滤波

数字滤波器。

函数名 简介
filter1 1 维数字滤波器
filter2 二维数字滤波器

# 卷积

卷积和多项式。

函数名 简介
conv 卷积和多项式
conv2 二维卷积
convn N 维卷积
deconv 去卷积和多项式除法

# 稀疏数组

初等稀疏矩阵、重新排序算法、迭代法、稀疏线性代数使用稀疏矩阵可极大地减少存储数据所需的内存量。

# 创建

创建稀疏数组。

函数名 简介
spalloc 为稀疏矩阵分配空间
spzeros 创建长度为 m 的稀疏向量或大小为 m x n 的稀疏矩阵
speye 稀疏单位矩阵
sprandsym 稀疏对称随机矩阵
spdiagm 创建稀疏带状对角矩阵
sprand 创建一个随机长度 m 稀疏向量或 m × n稀疏矩阵
sparse 创建稀疏矩阵
sprandn 创建一个长度为 m 的稀疏正态分布随机向量或大小为 m × n 的稀疏正态分布的矩阵
spconvert 从稀疏矩阵外部格式导入

# 操作

操作稀疏数组。

函数名 简介
issparse 确定输入是否为稀疏矩阵
nnz 非零矩阵元素的数目
nonzeros 非零矩阵元素
spones 将非零稀疏矩阵元素替换为一
find 查找非零元素的索引和值
full 将稀疏矩阵转换为满存储
permute 将矩阵元素进行置换
dropzeros 生成矩阵或向量的副本,并从该副本中删除存储的数字零
dropzeros! 删除矩阵或向量中存储的数字零
droptol! 删除A中绝对值小于或等于 tol 的存储值
nzrange 将索引范围返回到稀疏矩阵列的结构非零值
rowvals 返回 A 的行索引的向量
blockdiag 以块对角方式连接矩阵
findnz 返回一个元组包含 A 中存储的(“结构上非零”)值的索引和对应值的向量
map 将函数应用于非零稀疏矩阵元素
nzmax 为非零矩阵元素分配的存储量
map 将函数应用于非零稀疏矩阵元素

# 重排序算法

稀疏数组重排序算法。

函数名 简介
amd 近似最小度置换
colamd 列近似最小度排列
colperm 基于非零项计数的稀疏列置换
symamd 对称近似最小度置换
symrcm 稀疏反向 Cuthill-McKee 排序

# 结构分析

稀疏数组结构分析。

函数名 简介
sprank 结构秩
etree 消去树
spaugment 构造最小二乘增广方程组
DMDecomposition Dulmage-Mendelsohn 分解模块
treelayout 设置树或森林的布局
treeplot 绘制树形图
etreeplot 绘制消去树
gplot 绘制邻接矩阵中的节点和边
unmesh unmesh

# 迭代算法

稀疏矩阵迭代算法。

函数名 简介
bicg 求解线性方程组 - 双共轭梯度法
bicgstab 求解线性方程组 - 稳定双共轭梯度法
bicgstabl 求解线性方程组 - 稳定双共轭梯度(I)法
cg 求解线性方程-预条件共轭梯度法
cgs 求解线性方程组-共轭梯度二乘法
qmr 求解线性方程组-拟最小残差法
lsqr 求解线性方程组-最小二乘法
jacobi 求解线性方程 - Jacobid 迭代算法(基础算法)
symmlq 求解线性方程组 - 对称的 LQ 方法
gmres 求解线性方程-广义最小残差法
tfqmr 求解线性方程组 - 无转置拟最小残差法

# 图和网络算法

表示网络连接的图形,该类图形广泛应用于各种物理、生物和信息系统。您可以使用图形表示大脑中的神经元、航空公司的飞行模式及更多领域的相关内容。图形的结构由“节点”和“边”组成。每个节点表示一个实体,每个边表示两个节点之间的连接。有关详细信息,请参阅有向图和无向图。

# 构造

函数名 简介
Graph 具有无向边的图
DiGraph 具备有向边的图

# 修改节点和边

函数名 简介
addnode 将新节点添加到图
rmnode 从图中删除节点
addedge 向图添加新边
rmedge 从图中删除边
flipedge 反转边的方向
numnodes 图中节点的数量
numedges 图中边的数量
findnode 定位图中的节点
findedge 定位图中的边
edgecount 两个节点之间的边数
subgraph 提取子图

# 分析结构

函数名 简介
conncomp 图的连通分量
biconncomp 双连通图分量
condensation 图凝聚
bctree 块割点树图
toposort 有向无环图的拓扑顺序
isdag 确定图是否为无环
transreduction 传递归约
transclosure 传递闭包
ismultigraph 确定图是否具有多条边
simplify 将多重图简化为简单图

# 遍历、最短路径和循环

函数名 简介
dfsearch 深度优先图搜索

# 矩阵表示

函数名 简介
conncomp 图的连通分量
biconncomp 双连通图分量
condensation 图凝聚

# 节点信息

函数名 简介
degree 图节点的度
neighbors 图节点的相邻节点
indegree 节点的入度
outdegree 节点的出度
predecessors 前趋节点
successors 后继节点
inedges 进入节点的入向边
outedges 节点的出向边