Maxima Manual: 14. Mengen

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# 14. Mengen

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## 14.1 Einführung in Mengen

Maxima hat Funktionen wie den Schnitt und die Vereinigung von endlichen Mengen, die durch eine explizite Aufzählung definiert werden können. Listen und Mengen sind in Maxima unterschiedliche Objekte und können selbst Elemente von Mengen sein. Siehe auch Listen.

Neben den Funktionen für Mengen, enthält dieses Kapitel weitere Funktionen der Kombinatorik. Darunter die Stirling-Zahlen der ersten und zweiten Art, die Bellschen Zahlen, Multinomialverteilungen, Partitionsfunktionen oder die Kronecker-Delta-Funktion.

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### 14.1.1 Anwendung

Mit `set(a_1, ..., a_n)` oder `{a_1, ..., a_n}` wird eine Menge mit den Elementen `a_1, ..., a_n` konstruiert. Die leere Menge wird mit `set()` oder `{}` angegeben. Mengen werden immer mit geschweiften Klammern angezeigt. Werden Elemente mehrmals angegeben, werden die doppelten Elemente aus der Menge entfernt.

Beispiele:

    (%i1) set();
    (%o1)                          {}
    (%i2) set(a, b, a);
    (%o2)                        {a, b}
    (%i3) set(a, set(b));
    (%o3)                       {a, {b}}
    (%i4) set(a, [b]);
    (%o4)                       {a, [b]}
    (%i5) {};
    (%o5)                          {}
    (%i6) {a, b, a};
    (%o6)                        {a, b}
    (%i7) {a, {b}};
    (%o7)                       {a, {b}}
    (%i8) {a, [b]};
    (%o8)                       {a, [b]}

Zwei Elemente x und y werden als gleich angesehen, wenn `is(x = y)` das Ergebnis `true` hat. Die Elemente sind dann syntaktisch gleich. Es ist zu beachten, dass `is(equal(x, y))` das Ergebnis `true` haben kann, jedoch der Ausdruck `is(x = y)` das Ergebnis `false` liefert.

    (%i1) x: a/c + b/c;
                                  b   a
    (%o1)                         - + -
                                  c   c
    (%i2) y: a/c + b/c;
                                  b   a
    (%o2)                         - + -
                                  c   c
    (%i3) z: (a + b)/c;
                                  b + a
    (%o3)                         -----
                                    c
    (%i4) is (x = y);
    (%o4)                         true
    (%i5) is (y = z);
    (%o5)                         false
    (%i6) is (equal (y, z));
    (%o6)                         true
    (%i7) y - z;
                               b + a   b   a
    (%o7)                    - ----- + - + -
                                 c     c   c
    (%i8) ratsimp (%);
    (%o8)                           0
    (%i9) {x, y, z};
                              b + a  b   a
    (%o9)                    {-----, - + -}
                                c    c   c

Mit der Funktion `setify` kann eine Menge aus einer Liste konstruiert werden.

    (%i1) setify ([b, a]);
    (%o1)                        {a, b}

Die Elemente `x` und `y` einer Menge sind gleich, wenn der Ausdruck `is(x = y)` das Ergebnis `true` hat. Daher werden zum Beispiel `rat(x)` und `x` als gleich betrachtet.

    (%i1) {x, rat(x)};
    (%o1)                          {x}

Da der Ausdruck `is((x - 1)*(x + 1) = x^2 - 1)` das Ergebnis `false` hat, werden `(x - 1)*(x + 1)` und `x^2 - 1` als verschiedene Elemente angenommen.

    (%i1) {(x - 1)*(x + 1), x^2 - 1};
                                           2
    (%o1)               {(x - 1) (x + 1), x  - 1}

Um die Menge des letzten Beispiels auf ein Element zu reduzieren, kann die Funktion `rat` auf die Elemente der Menge angewendet werden.

    (%i1) {(x - 1)*(x + 1), x^2 - 1};
                                           2
    (%o1)               {(x - 1) (x + 1), x  - 1}
    (%i2) map (rat, %);
                                  2
    (%o2)/R/                    {x  - 1}

Um redundante Elemente von Mengen zu entfernen, können Funktionen für die Vereinfachung von Ausdrücken angewendet werden. In diesem Beispiel wird die Funktion `trigsimp` auf die Elemente der Menge angewendet.

    (%i1) {1, cos(x)^2 + sin(x)^2};
                                2         2
    (%o1)                {1, sin (x) + cos (x)}
    (%i2) map (trigsimp, %);
    (%o2)                          {1}

Hat eine Menge redundante Elemente, wird sie vereinfacht und sortiert. Die Ordnung der Elemente wird von der Funktion `orderlessp` bestimmt. Einige Operationen auf Mengen, wie zum Beispiel Substitutionen erzwingen die Vereinfachung von Mengen.

    (%i1) s: {a, b, c}$
    (%i2) subst (c=a, s);
    (%o2)                        {a, b}
    (%i3) subst ([a=x, b=x, c=x], s);
    (%o3)                          {x}
    (%i4) map (lambda ([x], x^2), set (-1, 0, 1));
    (%o4)                        {0, 1}

Maxima behandelt Listen und Mengen als verschiedene Objekte. Funktionen wie `union` oder `intersection` geben eine Fehlermeldung, wenn die Argumente keine Mengen sind. Um eine Funktion für Mengen auf eine Liste anzuwenden, kann diese mit der Funktion `setify` in eine Menge umgewandelt werden.

    (%i1) union ([1, 2], {a, b});
    Function union expects a set, instead found [1,2]
     -- an error.  Quitting.  To debug this try debugmode(true);
    (%i2) union (setify ([1, 2]), {a, b});
    (%o2)                     {1, 2, a, b}

Mit der Funktion `subset` kann eine Teilmenge ermittelt werden, deren Elemente für eine Aussagefunktion das Ergebnis `true` haben. Um die Gleichungen einer Menge zu finden, die nicht von der Variablen `z` abhängen, wird im Folgenden die Aussagefunktion `freeof` verwendet.

    (%i1) subset ({x + y + z, x - y + 4, x + y - 5},
                                        lambda ([e], freeof (z, e)));
    (%o1)               {- y + x + 4, y + x - 5}

In Funktionen und Variablen für Mengen sind die Funktionen dokumentiert, die Maxima für Mengen kennt.

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### 14.1.2 Iteration über Mengen

Es gibt zwei Möglichkeiten, über die Elemente einer Menge zu iterieren. Im ersten Fall wird die Funktion `map` genutzt.

    (%i1) map (f, {a, b, c});
    (%o1)                  {f(a), f(b), f(c)}

Eine weitere Möglichkeit ist, eine `for`-Schleife einzusetzen.

    (%i1) s: {a, b, c};
    (%o1)                       {a, b, c}
    (%i2) for si in s do print (concat (si, 1));
    a1
    b1
    c1
    (%o2)                         done

Die Funktionen `first` und `rest` funktionieren auch für Mengen. Wird die Funktion `first` auf eine Menge angewendet, ist das Ergebnis das erste Element, wie es in der Anzeige erscheint. Ist `s` eine Menge, dann ist der Ausdruck `rest(s)` äquivalent zu `disjoin(first(s), s)`. Siehe die Funktion `disjoin`.

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### 14.1.3 Programmfehler

Die Möglichkeit mit den Funktionen `orderless` und `ordergreat` eine neue Ordnung für Variablen zu definieren, ist nicht kompatibel mit den Funktionen für Mengen. Wird eine der Funktionen `orderless` oder `ordergreat` benötigt, sollten diese vor der Konstruktion der ersten Menge ausgeführt werden. Die Funktion `unorder` sollte nicht ausgeführt werden.

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### 14.1.4 Autoren

Stavros Macrakis aus Cambridge, Massachusetts und Barton Willis von der Universität Nebraska in Kearney (UNK) haben die Funktionen und die Dokumentation für Mengen geschrieben.

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## 14.2 Funktionen und Variablen für Mengen

Funktion: adjoin (x, a)

  Vereinigt die Menge a mit `{x}` und gibt die vereinigte Menge als Ergebnis zurück.

  `adjoin` gibt eine Fehlermeldung, wenn das Argument a keine Menge ist.

  `adjoin(x, a)` und `union(set(x), a)` sind äquivalent. Die Funktion `adjoin` kann etwas schneller als die Funktion `union` sein.

  Siehe auch die Funktion `disjoin`.

  Beispiele:

      (%i1) adjoin (c, {a, b});
      (%o1)                       {a, b, c}
      (%i2) adjoin (a, {a, b});
      (%o2)                        {a, b}

Funktion: belln (n)

  Repräsentiert die n-te Bellsche Zahl.

  Ist das Argument n eine nicht-negative ganze Zahl, vereinfacht `belln(n)` zu der n-ten Bellschen Zahl. Für andere Argumente vereinfacht die Funktion `belln` nicht.

  Ist das Argument der Funktion `belln` eine Liste, Menge, Matrix oder eine Gleichung, wird die Funktion auf die Elemente oder beide Seiten der Gleichung angewendet.

  Beispiele:

  Anwendung der Funktion `belln` auf nicht-negative ganze Zahlen.

      (%i1) makelist (belln (i), i, 0, 6);
      (%o1)               [1, 1, 2, 5, 15, 52, 203]
      (%i2) is (cardinality (set_partitions ({})) = belln (0));
      (%o2)                         true
      (%i3) is (cardinality (set_partitions ({1, 2, 3, 4, 5, 6})) =
                             belln (6));
      (%o3)                         true

  Anwendung der Funktion `belln` auf andere Argumente als nicht-negative ganze Zahlen.

      (%i1) [belln (x), belln (sqrt(3)), belln (-9)];
      (%o1)        [belln(x), belln(sqrt(3)), belln(- 9)]

Funktion: cardinality (a)

  Gibt die Mächtigkeit (Kardinalität) einer Menge zurück. Für endliche Mengen ist die Mächtigkeit die Anzahl der Elemente der Menge.

  Die Funktion `cardinality` ignoriert redundante Elemente einer Menge auch dann, wenn die Vereinfachung abgeschaltet ist.

  Beispiele:

      (%i1) cardinality ({});
      (%o1)                           0
      (%i2) cardinality ({a, a, b, c});
      (%o2)                           3
      (%i3) simp : false;
      (%o3)                         false
      (%i4) cardinality ({a, a, b, c});
      (%o4)                           3

Funktion: cartesian_product (b_1, …, b_n)

  Gibt das kartesische Produkt der Mengen b_1, …, b_n zurück. Das kartesische Produkt ist die Menge der geordneten Paare.

  Das Ergebnis ist eine Menge mit Listen der Form `[x_1, ..., x_n]`, wobei x_1, …, x_n die Elemente der Mengen b_1, …, b_n sind.

  Die Funktion `cartesian_product` gibt eine Fehlermeldung, wenn eines der Argumente keine Menge ist.

  Beispiele:

      (%i1) cartesian_product ({0, 1});
      (%o1)                      {[0], [1]}
      (%i2) cartesian_product ({0, 1}, {0, 1});
      (%o2)           {[0, 0], [0, 1], [1, 0], [1, 1]}
      (%i3) cartesian_product ({x}, {y}, {z});
      (%o3)                      {[x, y, z]}
      (%i4) cartesian_product ({x}, {-1, 0, 1});
      (%o4)              {[x, - 1], [x, 0], [x, 1]}

Funktion: disjoin (x, a)

  Entfernt das Element x aus der Menge a und gibt das Ergebnis zurück.

  `disjoin` gibt eine Fehlermeldung, wenn das Argument a keine Menge ist.

  Die Ausdrücke `disjoin(x, a)`, `delete(x, a)` und `setdifference(a, set(x))` sind äquivalent. Von diesen Möglichkeiten ist im Allgemeinen die Funktion `disjoin` am schnellsten.

  Siehe auch die Funktion `adjoin` sowie die Funktionen `delete` und `setdifference`.

  Beispiele:

      (%i1) disjoin (a, {a, b, c, d});
      (%o1)                       {b, c, d}
      (%i2) disjoin (a + b, {5, z, a + b, %pi});
      (%o2)                      {5, %pi, z}
      (%i3) disjoin (a - b, {5, z, a + b, %pi});
      (%o3)                  {5, %pi, b + a, z}

Funktion: disjointp (a, b)

  `disjointp` hat das Ergebnis `true`, wenn die Mengen a und b disjunkt sind. Zwei Mengen sind disjunkt, wenn sie kein gemeinsames Element besitzen.

  `disjointp` gibt eine Fehlermeldung, wenn eines der Argumente keine Menge ist.

  Beispiele:

      (%i1) disjointp ({a, b, c}, {1, 2, 3});
      (%o1)                         true
      (%i2) disjointp ({a, b, 3}, {1, 2, 3});
      (%o2)                         false

Funktion: divisors (n)

  Gibt die Menge der Teiler der Zahl n zurück.

  Ist das Argument n eine von Null verschiedene ganze Zahl, vereinfacht `divisors(n)` zu einer Menge mit ganzen Zahlen, die Teiler des Argumentes n sind. Ist das Argument n eine negative Zahl wird der Betrag des Argumentes genommen. Das Ergebnis enthält die Elemente 1 und n.

  Ist das Argument der Funktion `divisors` eine Liste, Menge, Matrix oder eine Gleichung, wird die Funktion auf die Elemente oder beide Seiten der Gleichung angewendet.

  Beispiele:

  Das Beispiel zeigt, dass 28 eine perfekte Zahl ist, die gleich die Summe ihrer Teiler außer sich selbst ist.

      (%i1) s: divisors(28);
      (%o1)                 {1, 2, 4, 7, 14, 28}
      (%i2) lreduce ("+", args(s)) - 28;
      (%o2)                          28

  `divisors` ist eine vereinfachende Funktion. In diesem Beispiel braucht daher der Ausdruck nach der Substitution nicht erneut ausgewertet werden.

      (%i1) divisors (a);
      (%o1)                      divisors(a)
      (%i2) subst (8, a, %);
      (%o2)                     {1, 2, 4, 8}

  Anwendung der Funktion `divisors` auf Gleichungen, Listen, Matrizen oder Mengen.

      (%i1) divisors (a = b);
      (%o1)               divisors(a) = divisors(b)
      (%i2) divisors ([a, b, c]);
      (%o2)        [divisors(a), divisors(b), divisors(c)]
      (%i3) divisors (matrix ([a, b], [c, d]));
                        [ divisors(a)  divisors(b) ]
      (%o3)             [                          ]
                        [ divisors(c)  divisors(d) ]
      (%i4) divisors ({a, b, c});
      (%o4)        {divisors(a), divisors(b), divisors(c)}

Funktion: elementp (x, a)

  Gibt `true` zurück, wenn das Argument x Element der Menge a ist.

  `elementp` gibt eine Fehlermeldung, wenn das Argument a keine Menge ist.

  Beispiele:

      (%i1) elementp (sin(1), {sin(1), sin(2), sin(3)});
      (%o1)                         true
      (%i2) elementp (sin(1), {cos(1), cos(2), cos(3)});
      (%o2)                         false

Funktion: emptyp (a)

  Gibt `true` zurück, wenn das Argument a die leere Menge oder eine leere Liste ist.

  Beispiele:

      (%i1) map (emptyp, [{}, []]);
      (%o1)                     [true, true]
      (%i2) map (emptyp, [a + b, {{}}, %pi]);
      (%o2)                 [false, false, false]

Funktion: equiv_classes (s, F)

  Gibt die Menge der Äquivalenzklassen der Menge s für die Äquivalenzrelation `F` zurück.

  Die Äquivalenzrelation `F` ist eine Funktion mit zwei Argumenten definiert auf dem Kartesischen Produkt der Menge s mit s. Die Rückgabe der Funktion `F` ist `true` oder `false` oder ein Ausdruck expr, so dass `is(expr)` das Ergebnis `true` oder `false` hat.

  Ist F keine Äquivalenzrelation, wird die Funktion von `equiv_classes` ohne Fehlermeldung akzeptiert. Das Ergebnis ist jedoch im Allgemeinen nicht korrekt.

  Beispiele:

  Die Äquivalenzrelation ist ein Lambda-Ausdruck mit den Ergebnissen `true` oder `false`.

      (%i1) equiv_classes ({1, 1.0, 2, 2.0, 3, 3.0},
                              lambda ([x, y], is (equal (x, y))));
      (%o1)            {{1, 1.0}, {2, 2.0}, {3, 3.0}}

  Die Äquivalenzrelation ist der Name einer relationalen Funktion, die von `is` zu `true` oder `false` ausgewertet wird.

      (%i1) equiv_classes ({1, 1.0, 2, 2.0, 3, 3.0}, equal);
      (%o1)            {{1, 1.0}, {2, 2.0}, {3, 3.0}}

  Die Äquivalenzklassen sind Mengen mit Zahlen, die sich um ein Vielfaches von 3 voneinander unterscheiden.

      (%i1) equiv_classes ({1, 2, 3, 4, 5, 6, 7},
                           lambda ([x, y], remainder (x - y, 3) = 0));
      (%o1)              {{1, 4, 7}, {2, 5}, {3, 6}}

Funktion: every (f, s)
Funktion: every (f, L_1, …, L_n)

  Gibt das Ergebnis `true` zurück, wenn die Aussage `f` das Ergebnis `true` für alle Elemente der Menge s hat.

  Ist das zweite Argument eine Menge, dann gibt `every(f, s)` den Wert `true` zurück, wenn `is(f(a_i))` das Ergebnis `true` für alle Elemente a_i der Menge s hat. `every` wertet f nicht notwendigerweise für alle Elemente a_i aus, wenn das Ergebnis bereits feststeht. Da Mengen nicht geordnet sind, kann die Funktion `every` die Ausdrücke `f(a_i)` in irgendeiner Reihenfolge auswerten.

  Sind die Argumente eine oder mehrere Listen, dann gibt `every(f, L_1, ..., L_n)` den Wert `true` zurück, wenn `is(f(x_1, ..., x_n))` das Ergebnis `true` für alle x_1, …, x_n der Listen L_1, …, L_n hat. `every` wertet f wird nicht notwendigerweise für alle Kombinationen x_1, …, x_n aus, wenn das Ergebnis bereits feststeht. `every` wertet die Listen in der Reihenfolge des steigenden Index aus.

  Ist die leere Menge oder leere Liste ein Argument der Funktion `every`, dann ist das Ergebnis immer `false`.

  Hat die Optionsvariable `maperror` den Wert `true`, müssen alle Listen L_1, …, L_n die gleiche Länge haben. Hat die Optionsvariable `maperror` den Wert `false`, werden die Listen auf die Länge der kürzesten Liste abgeschnitten.

  Kann die Aussagefunktion f von der Funktion `is` nicht zu `true` oder `false` ausgewertet werden, hängt das Ergebnis von der Optionsvariablen `prederror` ab. Hat die Optionsvariable `prederror` den Wert `true`, werden solche Werte als `false` behandelt und die Funktion `every` hat das Ergebnis `false`. Hat `prederror` den Wert `false`, werden solche Werte als `unknown` behandelt und die Funktion `every` hat das Ergebnis `unknown`.

  Beispiele:

  `every` angewendet auf eine Menge. Die Aussagefunktion hat ein Argument.

      (%i1) every (integerp, {1, 2, 3, 4, 5, 6});
      (%o1)                         true
      (%i2) every (atom, {1, 2, sin(3), 4, 5 + y, 6});
      (%o2)                         false

  `every` angewendet auf zwei Listen. Die Aussagefunktion hat zwei Argumente entsprechend der Anzahl der Listen.

      (%i1) every ("=", [a, b, c], [a, b, c]);
      (%o1)                         true
      (%i2) every ("#", [a, b, c], [a, b, c]);
      (%o2)                         false

  Kann die Aussagefunktion f nicht zu `true` oder `false` ausgewertet werden, hängt das Ergebnis von `every` von der Optionsvariablen `prederror` ab.

      (%i1) prederror : false;
      (%o1)                         false
      (%i2) map (lambda ([a, b], is (a < b)), [x, y, z],
                         [x^2, y^2, z^2]);
      (%o2)              [unknown, unknown, unknown]
      (%i3) every ("<", [x, y, z], [x^2, y^2, z^2]);
      (%o3)                        unknown
      (%i4) prederror : true;
      (%o4)                         true
      (%i5) every ("<", [x, y, z], [x^2, y^2, z^2]);
      (%o5)                         false

Funktion: extremal_subset (s, f, max)
Funktion: extremal_subset (s, f, min)

  Gibt die Teilmenge von s zurück, für die die Funktion f maximale oder minimale Ergebnisse hat.

  `extremal_subset(s, f, max)` gibt die Teilmenge der Liste oder Menge s zurück, für die die Funktion f ihre maximalen Werte annimmt.

  `extremal_subset(s, f, min)` gibt die Teilmenge der Liste oder Menge s zurück, für die die Funktion f ihre minimalen Werte annimmt.

  Beispiele:

      (%i1) extremal_subset ({-2, -1, 0, 1, 2}, abs, max);
      (%o1)                       {- 2, 2}
      (%i2) extremal_subset ({sqrt(2), 1.57, %pi/2}, sin, min);
      (%o2)                       {sqrt(2)}

Funktion: flatten (expr)

  Sammelt die Argumente von allen Teilausdrücken, die denselben Operator wie der Ausdruck expr haben und konstruiert einen Ausdruck mit dem Operator des Ausdrucks expr und den Argumenten. Ein einfaches Beispiel ist eine verschachtelte Liste. `flatten` konstruiert in diesem Fall eine Liste aus den Elementen aller Teillisten.

  Teilausdrücke, deren Operator sich von dem Hauptoperator des Ausdrucks expr unterscheidet, werden als ein Argument betrachtet, auch wenn der Teilausdrück wiederum Teilausdrücke des Hauptoperators enthält.

  Es ist möglich, dass `flatten` Ausdrücke konstruiert, in denen die Anzahl der Argumente nicht der erforderlichen Anzahl an Argumenten des Operators entspricht. Dies kann zu Fehlermeldungen bei der Auswertung oder Vereinfachung führen. `flatten` kontrolliert nicht, ob die konstruierten Ausdrücke gültig sind.

  Ausdrücke mit speziellen Darstellungen, wie zum Beispiel CRE-Ausdrücke, können von `flatten` nicht verarbeitet werden. In diesem Fällen gibt `flatten` das Argument unverändert zurück.

  Beispiele:

  Wird `flatten` auf eine Liste angewendet, werden die Elemente aller Teillisten zu einer Liste zusammengefügt.

      (%i1) flatten ([a, b, [c, [d, e], f], [[g, h]], i, j]);
      (%o1)            [a, b, c, d, e, f, g, h, i, j]

  Wird `flatten` auf eine Menge angewendet, werden die Elemente aller Teilmengen zu einer Menge zusammengefügt.

      (%i1) flatten ({a, {b}, {{c}}});
      (%o1)                       {a, b, c}
      (%i2) flatten ({a, {[a], {a}}});
      (%o2)                       {a, [a]}

  Die Funktionsweise von `flatten` ist vergleichbar mit der Deklaration eines Operators als ein N-ary-Operator. Im Unterschied zu einer Deklaration hat `flatten` keinen Einfluss auf Teilausdrücke, die einen vom Hauptoperator verschiedenen Operator haben.

      (%i1) expr: flatten (f (g (f (f (x)))));
      (%o1)                     f(g(f(f(x))))
      (%i2) declare (f, nary);
      (%o2)                         done
      (%i3) ev (expr);
      (%o3)                      f(g(f(x)))

  `flatten` kann Ausdrücke mit indizierte Funktionen vereinfachen.

      (%i1) flatten (f[5] (f[5] (x, y), z));
      (%o1)                      f (x, y, z)
                                  5

  Es ist möglich, dass `flatten` einen Ausdruck konstruiert, der nicht die korrekte Anzahl an Argumenten eines Operators enthält.

      (%i1) 'mod (5, 'mod (7, 4));
      (%o1)                   mod(5, mod(7, 4))
      (%i2) flatten (%);
      (%o2)                     mod(5, 7, 4)
      (%i3) ''%, nouns;
      Wrong number of arguments to mod
       -- an error.  Quitting.  To debug this try debugmode(true);

Funktion: full_listify (a)

  Ersetzt jedes Auftreten des Operators für Mengen in dem Ausdruck a durch den Operator für Listen. Die Ersetzung wird auch in verschachtelten Teilausdrücken ausgeführt, deren Operator nicht der Operator für Mengen ist.

  Die Funktion `listify` ersetzt nur den Hauptoperator eines Ausdrucks.

  Beispiele:

      (%i1) full_listify ({a, b, {c, {d, e, f}, g}});
      (%o1)               [a, b, [c, [d, e, f], g]]
      (%i2) full_listify (F (G ({a, b, H({c, d, e})})));
      (%o2)              F(G([a, b, H([c, d, e])]))

Funktion: fullsetify (a)

  Ist a eine Liste, wird der Operator für Listen durch den Operator für Mengen ersetzt. Dann wird `fullsetify` auf alle Argumente der Liste angewendet. Ist ein Argument keine Liste, wenn das Argument unverändert zurückgegeben.

  Die Funktion `setify` ersetzt nur den Hauptoperator eines Ausdrucks.

  Beispiele:

  Im zweiten Beispiel wird das Argument der Funktion `f` nicht in eine Menge konvertiert, da der Operator des Teilausdrucks keine Liste ist.

      (%i1) fullsetify ([a, [a]]);
      (%o1)                       {a, {a}}
      (%i2) fullsetify ([a, f([b])]);
      (%o2)                      {a, f([b])}

Funktion: identity (x)

  Gibt für jedes Argument x das Argument selbst zurück.

  Beispiele:

  `identity` kann als eine Aussagefunktion genutzt werden, wenn die Argumente boolesche Werte sind.

      (%i1) every (identity, [true, true]);
      (%o1)                         true

Funktion: integer_partitions (n)
Funktion: integer_partitions (n, len)

  Ermittelt die Zerlegung einer ganzen Zahl n in ganze Zahlen, die n als Summe haben.

  `integer_partitions(n)` gibt eine Menge aller Zerlegungen der ganzen Zahl n zurück. Jede Zerlegung ist eine Liste mit den ganzen Zahlen, die n als Summe haben. Die Listen sind nach der Größe sortiert.

  `integer_partitions(n, len)` gibt eine Menge aller Zerlegungen der ganzen Zahl n zurück, deren Listen `len` oder weniger Elemente haben. Listen die weniger als `len` Elemente haben, werden mit Nullen aufgefüllt.

  Siehe auch die Funktionen `num_partitions` und `num_distinct_partitions`.

  Beispiele:

      (%i1) integer_partitions (3);
      (%o1)               {[1, 1, 1], [2, 1], [3]}
      (%i2) s: integer_partitions (25)$
      (%i3) cardinality (s);
      (%o3)                         1958
      (%i4) map (lambda ([x], apply ("+", x)), s);
      (%o4)                         {25}
      (%i5) integer_partitions (5, 3);
      (%o5) {[2, 2, 1], [3, 1, 1], [3, 2, 0], [4, 1, 0], [5, 0, 0]}
      (%i6) integer_partitions (5, 2);
      (%o6)               {[3, 2], [4, 1], [5, 0]}

  Um alle Zerlegungen zu finden, die eine Bedingung erfüllen, kann die Funktion `subset` genutzt werden. In diesem Beispiel werden alle Zerlegungen der Zahl 10 ermittelt, die nur Primzahlen enthalten.

      (%i1) s: integer_partitions (10)$
      (%i2) cardinality (s);
      (%o2)                          42
      (%i3) xprimep(x) := integerp(x) and (x > 1) and primep(x)$
      (%i4) subset (s, lambda ([x], every (xprimep, x)));
      (%o4) {[2, 2, 2, 2, 2], [3, 3, 2, 2], [5, 3, 2], [5, 5], [7, 3]}

Funktion: intersect (a_1, …, a_n)

  `intersect` ist identisch mit der Funktion `intersection`.

Funktion: intersection (a_1, …, a_n)

  Gibt die Schnittmenge der Mengen a_1, …, a_n zurück. Die Schnittmenge enthält die Elemente, die den Mengen gemeinsam sind.

  `intersection` gibt eine Fehlermeldung, wenn eines der Argumente keine Menge ist.

  Beispiele:

      (%i1) S_1 : {a, b, c, d};
      (%o1)                     {a, b, c, d}
      (%i2) S_2 : {d, e, f, g};
      (%o2)                     {d, e, f, g}
      (%i3) S_3 : {c, d, e, f};
      (%o3)                     {c, d, e, f}
      (%i4) S_4 : {u, v, w};
      (%o4)                       {u, v, w}
      (%i5) intersection (S_1, S_2);
      (%o5)                          {d}
      (%i6) intersection (S_2, S_3);
      (%o6)                       {d, e, f}
      (%i7) intersection (S_1, S_2, S_3);
      (%o7)                          {d}
      (%i8) intersection (S_1, S_2, S_3, S_4);
      (%o8)                          {}

Funktion: kron_delta (x_1, x_2, …, x_p)

  Ist die Kronecker-Delta-Funktion.

  `kron_delta` vereinfacht zu `1`, wenn die Argumente x_i und y_i für alle Paare gleich sind, und zu `0`, wenn x_i und y_i nicht gleich sind für irgendein Paar der Argumente. Die Gleichheit wird festgestellt mit `is(equal(xi,xj))` und die Ungleichheit mit `is(notequal(xi,xj))`. Wird nur ein Argument angegeben, signalisiert die Funktion `kron_delta` einen Fehler.

  Beispiele:

      (%i1) kron_delta(a,a);
      (%o1)                                  1
      (%i2) kron_delta(a,b,a,b);
      (%o2)                          kron_delta(a, b)
      (%i3) kron_delta(a,a,b,a+1);
      (%o3)                                  0
      (%i4) assume(equal(x,y));
      (%o4)                            [equal(x, y)]
      (%i5) kron_delta(x,y);
      (%o5)                                  1

Funktion: listify (a)

  Ist das Argument a eine Menge, werden die Elemente der Menge als eine Liste zurückgegeben. Ansonsten wird a zurückgegeben.

  Siehe die Funktion `full_listify`, um auch Mengen in Teilausdrücken von a durch Listen zu ersetzen.

  Beispiele:

      (%i1) listify ({a, b, c, d});
      (%o1)                     [a, b, c, d]
      (%i2) listify (F ({a, b, c, d}));
      (%o2)                    F({a, b, c, d})

Funktion: lreduce (F, s)
Funktion: lreduce (F, s, s_0)

  Wendet eine Funktion F, die zwei Argumente hat, auf die Elemente einer Liste s an, indem die Funktionsaufrufe verkettet werden.

  Das Kommando `lreduce(F, s)` bildet den Ausdruck `F(... F(F(s_1, s_2), s_3), ... s_n)`. Ist das optionale Argument s_0 vorhanden, dann ist das Ergebnis äquivalent zu `lreduce(F, cons(s_0, s))`.

  Siehe auch `rreduce`, `xreduce` und `tree_reduce`.

  Beispiele:

  `lreduce` ohne das optionale Argument.

      (%i1) lreduce (f, [1, 2, 3]);
      (%o1)                     f(f(1, 2), 3)
      (%i2) lreduce (f, [1, 2, 3, 4]);
      (%o2)                  f(f(f(1, 2), 3), 4)

  `lreduce` mit dem optionalen Argument.

      (%i1) lreduce (f, [1, 2, 3], 4);
      (%o1)                  f(f(f(4, 1), 2), 3)

  `lreduce` mit den binären Operatoren der Exponentiation "^" und der Division "/".

      (%i1) lreduce ("^", args ({a, b, c, d}));
                                     b c d
      (%o1)                       ((a ) )
      (%i2) lreduce ("/", args ({a, b, c, d}));
                                      a
      (%o2)                         -----
                                    b c d

Funktion: makeset (expr, x, s)

  Generiert eine Menge, indem der Ausdruck expr ausgewertet wird, wobei das Argument x eine Liste mit Variablen des Ausdrucks und s eine Menge oder eine Liste mit Listen ist. Ein Element der Menge wird generiert, indem die Variablen in x nacheinander an die Elemente in s gebunden werden.

  Jedes Element des Argumentes s muss dieselbe Länge wie x haben. Die Liste der Variablen x muss eine List mit Symbolen sein. Indizierte Variablen sind nicht möglich. Auch wenn nur eine Variable angegeben wird, muss diese Element einer Liste sein und jedes Element von s muss eine Liste mit einem Element sein.

  Siehe auch die Funktion `makelist`, um eine Liste zu generieren.

  Beispiele:

      (%i1) makeset (i/j, [i, j], [[1, a], [2, b], [3, c], [4, d]]);
                                 1  2  3  4
      (%o1)                     {-, -, -, -}
                                 a  b  c  d
      (%i2) S : {x, y, z}$
      (%i3) S3 : cartesian_product (S, S, S);
      (%o3) {[x, x, x], [x, x, y], [x, x, z], [x, y, x], [x, y, y],
      [x, y, z], [x, z, x], [x, z, y], [x, z, z], [y, x, x],
      [y, x, y], [y, x, z], [y, y, x], [y, y, y], [y, y, z],
      [y, z, x], [y, z, y], [y, z, z], [z, x, x], [z, x, y],
      [z, x, z], [z, y, x], [z, y, y], [z, y, z], [z, z, x],
      [z, z, y], [z, z, z]}
      (%i4) makeset (i + j + k, [i, j, k], S3);
      (%o4) {3 x, 3 y, y + 2 x, 2 y + x, 3 z, z + 2 x, z + y + x,
                                             z + 2 y, 2 z + x, 2 z + y}
      (%i5) makeset (sin(x), [x], {[1], [2], [3]});
      (%o5)               {sin(1), sin(2), sin(3)}

Funktion: moebius (n)

  Ist die Möbiusfunktion.

  Ist die natürliche Zahl n quadratfrei, dann vereinfacht die Möbiusfunktion zu `-1^k`, wobei k die Anzahl der Primfaktoren der Zahl n ist. Eine Zahl ist quadratfrei, wenn sie nur voneinander verschiedene Primfaktoren hat. Für `n = 1` vereinfacht die Möbiusfunktion zu `1` und für alle anderen positiven ganzen Zahlen zum Wert `0`. Für andere Argumente wird eine Substantivform als Ergebnis zurückgegeben.

  Ist das Argument der Funktion `moebius` eine Liste, Menge, Matrix oder eine Gleichung, wird die Funktion auf die Elemente oder beide Seiten der Gleichung angewendet.

  Beispiele:

      (%i1) moebius (1);
      (%o1)                           1
      (%i2) moebius (2 * 3 * 5);
      (%o2)                          - 1
      (%i3) moebius (11 * 17 * 29 * 31);
      (%o3)                           1
      (%i4) moebius (2^32);
      (%o4)                           0
      (%i5) moebius (n);
      (%o5)                      moebius(n)
      (%i6) moebius (n = 12);
      (%o6)                    moebius(n) = 0
      (%i7) moebius ([11, 11 * 13, 11 * 13 * 15]);
      (%o7)                      [- 1, 1, 1]
      (%i8) moebius (matrix ([11, 12], [13, 14]));
                                 [ - 1  0 ]
      (%o8)                      [        ]
                                 [ - 1  1 ]
      (%i9) moebius ({21, 22, 23, 24});
      (%o9)                      {- 1, 0, 1}

Funktion: multinomial_coeff (a_1, …, a_n)
Funktion: multinomial_coeff ()

  Gibt den Multinomialkoeffizienten zurück. Im Spezialfall `k = 2` ergibt sich die Binomialverteilung. Siehe `binomial`.

  Enthält das Ergebnis Fakultäten, kann das Ergebnis möglicherweise mit der Funktion `minfactorial` weiter vereinfacht werden.

  Beispiele:

      (%i1) multinomial_coeff (1, 2, x);
                                  (x + 3)!
      (%o1)                       --------
                                    2 x!
      (%i2) minfactorial (%);
                           (x + 1) (x + 2) (x + 3)
      (%o2)                -----------------------
                                      2
      (%i3) multinomial_coeff (-6, 2);
                                   (- 4)!
      (%o3)                       --------
                                  2 (- 6)!
      (%i4) minfactorial (%);
      (%o4)                          10

Funktion: num_distinct_partitions (n)
Funktion: num_distinct_partitions (n, list)

  Gibt die Anzahl der Möglichkeiten an, eine natürliche Zahl n in Summanden zu zerlegen, wobei jeder Summand nur einmal vorkommt. Ist n keine natürliche Zahl wird eine Substantivform als Ergebnis zurückgegeben.

  `num_distinct_partitions(n, list)` gibt eine Liste mit der Anzahl der voneinander verschiedenen Partitionen der natürlichen Zahlen 1, 2, 3, …, n zurück.

  Siehe auch die Funktionen `num_partitions` und `integer_partitions`.

  Beispiele:

      (%i1) num_distinct_partitions (12);
      (%o1)                          15
      (%i2) num_distinct_partitions (12, list);
      (%o2)      [1, 1, 1, 2, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15]
      (%i3) num_distinct_partitions (n);
      (%o3)              num_distinct_partitions(n)

Funktion: num_partitions (n)
Funktion: num_partitions (n, list)

  Gibt die Anzahl der Möglichkeiten an, eine natürliche Zahl n in Summanden zu zerlegen. Ist n keine natürliche Zahl wird eine Substantivform als Ergebnis zurückgegeben.

  `num_partitions(n, list)` gibt eine Liste mit der Anzahl der Partitionen der natürlichen Zahlen 1, 2, 3, …, n zurück.

  Das Kommando `num_partitions(n)` ist für eine natürliche Zahl n äquivalent zu `cardinality(integer_partitions(n))`. Da die Funktion `num_partitions` die Menge nicht konstruiert, ist diese Funktion deutlich schneller.

  Siehe auch die Funktionen `num_distinct_partitions` und `integer_partitions`.

  Beispiele:

      (%i1) num_partitions (5) = cardinality (integer_partitions (5));
      (%o1)                         7 = 7
      (%i2) num_partitions (8, list);
      (%o2)            [1, 1, 2, 3, 5, 7, 11, 15, 22]
      (%i3) num_partitions (n);
      (%o3)                   num_partitions(n)

Funktion: partition_set (a, f)

  Zerlegt eine Menge a mit der Aussagefunktion f.

  `partition_set` gibt eine Liste mit zwei Elementen zurück. Das erste Element ist die Menge der Elemente, für die die Aussagefunktion f zu `false` ausgewertet wird. Das zweite Element ist die Menge aller anderen Elemente. `partition_set` wendet nicht die Funktion `is` auf das Ergebnis der Aussagefunktion f an.

  `partition_set` gibt eine Fehlermeldung, wenn a keine Menge ist.

  Siehe auch die Funktion `subset`.

  Beispiele:

      (%i1) partition_set ({2, 7, 1, 8, 2, 8}, evenp);
      (%o1)                   [{1, 7}, {2, 8}]
      (%i2) partition_set ({x, rat(y), rat(y) + z, 1},
                           lambda ([x], ratp(x)));
      (%o2)/R/              [{1, x}, {y, y + z}]

Funktion: permutations (a)

  Gibt eine Menge mit allen voneinander verschiedenen Permutationen der Elemente der Liste oder Menge a zurück. Die Permutationen sind Listen.

  Ist das Argument a eine Liste, werden auch doppelte Elemente in die möglichen Permutationen eingeschlossen.

  `permutations` gibt eine Fehlermeldung, wenn a keine Liste oder Menge ist.

  Siehe auch die Funktion `random_permutation`.

  Beispiele:

      (%i1) permutations ([a, a]);
      (%o1)                       {[a, a]}
      (%i2) permutations ([a, a, b]);
      (%o2)           {[a, a, b], [a, b, a], [b, a, a]}

Funktion: powerset (a)
Funktion: powerset (a, n)

  Gibt die Menge aller Teilmengen der Menge a oder eine Teilmenge dieser Menge zurück.

  `powerset(a)` gibt die Menge aller Teilmengen der Menge a zurück. Die Ergebnismenge hat `2^cardinality(a)` Elemente.

  `powerset(a, n)` gibt die Menge aller Teilmengen der Menge a zurück, die die Mächtigkeit n haben.

  `powerset` gibt eine Fehlermeldung, wenn a keine Menge oder n keine natürliche Zahl ist.

  Beispiele:

      (%i1) powerset ({a, b, c});
      (%o1) {{}, {a}, {a, b}, {a, b, c}, {a, c}, {b}, {b, c}, {c}}
      (%i2) powerset ({w, x, y, z}, 4);
      (%o2)                    {{w, x, y, z}}
      (%i3) powerset ({w, x, y, z}, 3);
      (%o3)     {{w, x, y}, {w, x, z}, {w, y, z}, {x, y, z}}
      (%i4) powerset ({w, x, y, z}, 2);
      (%o4)   {{w, x}, {w, y}, {w, z}, {x, y}, {x, z}, {y, z}}
      (%i5) powerset ({w, x, y, z}, 1);
      (%o5)                 {{w}, {x}, {y}, {z}}
      (%i6) powerset ({w, x, y, z}, 0);
      (%o6)                         {{}}

Funktion: random_permutation (a)

  Gibt eine zufällige Permutation der Menge oder Liste a zurück, die mit dem Knuth-Misch-Algorithmus generiert wird.

  Die Rückgabe ist eine neue Liste, die verschieden vom Argument a. Jedoch werden nicht die Elemente kopiert.

  Beispiele:

      (%i1) random_permutation ([a, b, c, 1, 2, 3]);
      (%o1)                  [c, 1, 2, 3, a, b]
      (%i2) random_permutation ([a, b, c, 1, 2, 3]);
      (%o2)                  [b, 3, 1, c, a, 2]
      (%i3) random_permutation ({x + 1, y + 2, z + 3});
      (%o3)                 [y + 2, z + 3, x + 1]
      (%i4) random_permutation ({x + 1, y + 2, z + 3});
      (%o4)                 [x + 1, y + 2, z + 3]

Funktion: rreduce (F, s)
Funktion: rreduce (F, s, s_{n + 1})

  Wendet eine Funktion F, die zwei Argumente hat, auf die Elemente einer Liste s an, indem die Funktionsaufrufe verkettet werden.

  Das Kommando `rreduce(F, s)` bildet den Ausdruck `F(s_1, ... F(s_{n - 2}, F(s_{n - 1}, s_n)))`. Ist das optionale Argument s_0 vorhanden, dann ist das Ergebnis äquivalent zu `rreduce(F, endcons(s_{n + 1}, s))`.

  Siehe auch `lreduce`, `xreduce` und `tree_reduce`.

  Beispiele:

  `rreduce` ohne das optionale Argument.

      (%i1) rreduce (f, [1, 2, 3]);
      (%o1)                     f(1, f(2, 3))
      (%i2) rreduce (f, [1, 2, 3, 4]);
      (%o2)                  f(1, f(2, f(3, 4)))

  `rreduce` mit dem optionalen Argument.

      (%i1) rreduce (f, [1, 2, 3], 4);
      (%o1)                  f(1, f(2, f(3, 4)))

  `rreduce` mit den binären Operatoren der Exponentiation "^" und der Division "/".

      (%i1) rreduce ("^", args ({a, b, c, d}));
                                       d
                                      c
                                     b
      (%o1)                         a
      (%i2) rreduce ("/", args ({a, b, c, d}));
                                     a c
      (%o2)                          ---
                                     b d

Funktion: setdifference (a, b)

  Gibt eine Menge mit den Elementen zurück, die in der Menge a, aber nicht in der Menge b enthalten sind.

  `setdifference` gibt eine Fehlermeldung, wenn die Argumente a oder b keine Mengen sind.

  Beispiele:

      (%i1) S_1 : {a, b, c, x, y, z};
      (%o1)                  {a, b, c, x, y, z}
      (%i2) S_2 : {aa, bb, c, x, y, zz};
      (%o2)                 {aa, bb, c, x, y, zz}
      (%i3) setdifference (S_1, S_2);
      (%o3)                       {a, b, z}
      (%i4) setdifference (S_2, S_1);
      (%o4)                     {aa, bb, zz}
      (%i5) setdifference (S_1, S_1);
      (%o5)                          {}
      (%i6) setdifference (S_1, {});
      (%o6)                  {a, b, c, x, y, z}
      (%i7) setdifference ({}, S_1);
      (%o7)                          {}

Funktion: setequalp (a, b)

  Gibt das Ergebnis `true` zurück, wenn die Mengen a und b dieselbe Anzahl an Elementen haben und der Ausdruck `is(x = y)` das Ergebnis `true` für alle Elemente x der Menge a und y der Menge b hat. Dabei haben die Elemente eine Ordnung wie sie von der Funktion `listify` generiert wird. Ansonsten ist das Ergebnis `false`.

  Beispiele:

      (%i1) setequalp ({1, 2, 3}, {1, 2, 3});
      (%o1)                         true
      (%i2) setequalp ({a, b, c}, {1, 2, 3});
      (%o2)                         false
      (%i3) setequalp ({x^2 - y^2}, {(x + y) * (x - y)});
      (%o3)                         false

Funktion: setify (a)

  Konstruiert eine Menge aus den Elementen der Liste a. Doppelte Elemente der Liste a werden entfernt und die Elemente werden mit der Aussagefunktion `orderlessp` sortiert.

  `setify` gibt eine Fehlermeldung, wenn a keine Liste ist.

  Beispiele:

      (%i1) setify ([1, 2, 3, a, b, c]);
      (%o1)                  {1, 2, 3, a, b, c}
      (%i2) setify ([a, b, c, a, b, c]);
      (%o2)                       {a, b, c}
      (%i3) setify ([7, 13, 11, 1, 3, 9, 5]);
      (%o3)                {1, 3, 5, 7, 9, 11, 13}

Funktion: setp (a)

  Gibt das Ergebnis `true` zurück, wenn das Argument a eine Menge ist.

  `setp` gibt `true` auch für Mengen zurück, die noch nicht vereinfacht sind, also möglicherweise doppelte Elemente enthalten.

  `setp` ist äquivalent zu dem Kommando `setp(a) := not atom(a) and op(a) = 'set`.

  Beispiele:

      (%i1) simp : false;
      (%o1)                         false
      (%i2) {a, a, a};
      (%o2)                       {a, a, a}
      (%i3) setp (%);
      (%o3)                         true

Funktion: set_partitions (a)
Funktion: set_partitions (a, n)

  Gibt die Menge aller Partitionen der Menge a oder eine Teilmenge dieser Menge zurück.

  `set_partitions(a, n)` gibt eine Menge aller Zerlegungen der Menge a in n nicht-leere voneinander disjunkte Teilmengen zurück.

  `set_partitions(a)` gibt die Menge aller Zerlegungen zurück.

  `stirling2` gibt die Mächtigkeit einer Menge zurück, die alle Zerlegungen einer Menge enthält.

  Eine Menge mit Zerlegungen P ist eine Zerlegung der Menge S, wenn

  1. jedes Elemente der Menge P eine nicht-leere Menge ist,
  2. verschiedene Elemente der Menge P voneinander disjunkt sind,
  3. die Vereinigung von Elementen der Menge P gleich der Menge S ist.

  Beispiele:

  Die leere Menge ist eine Zerlegung von sich selbst.

      (%i1) set_partitions ({});
      (%o1)                         {{}}

  Die Mächtigkeit der Menge der Zerlegungen einer Menge kann mit der Funktion `stirling2` ermittelt werden.

      (%i1) s: {0, 1, 2, 3, 4, 5}$
      (%i2) p: set_partitions (s, 3)$
      (%i3) cardinality(p) = stirling2 (6, 3);
      (%o3)                        90 = 90

  Jedes Element der Menge `p` hat 3 Elemente.

      (%i1) s: {0, 1, 2, 3, 4, 5}$
      (%i2) p: set_partitions (s, 3)$
      (%i3) map (cardinality, p);
      (%o3)                          {3}

  Für jedes Element der Menge `p`, ist die Vereinigung ihrer Elemente gleich der Menge `s`.

      (%i1) s: {0, 1, 2, 3, 4, 5}$
      (%i2) p: set_partitions (s, 3)$
      (%i3) map (lambda ([x], apply (union, listify (x))), p);
      (%o3)                 {{0, 1, 2, 3, 4, 5}}

Funktion: some (f, a)
Funktion: some (f, L_1, …, L_n)

  Gibt das Ergebnis `true` zurück, wenn die Aussage f das Ergebnis `true` für eines oder mehrere Argumente hat.

  Ist eine Menge a als Argument gegeben, gibt `some(f, s)` das Ergebnis `true` zurück, wenn `is(f(a_i))` das Ergebnis `true` für eines oder mehrere Elemente a_i der Menge a hat. `some` wertet f nicht notwendigerweise für alle Elemente a_i aus, wenn das Ergebnis bereits feststeht. Da Mengen nicht geordnet sind, kann die Funktion `some` die Ausdrücke `f(a_i)` in irgendeiner Reihenfolge auswerten.

  Sind die Argumente eine oder mehrere Listen, dann gibt `some(f, L_1, ..., L_n)` den Wert `true` zurück, wenn `is(f(x_1, ..., x_n))` das Ergebnis `true` für eines oder mehrere Elemente x_1, …, x_n der Listen L_1, …, L_n hat. `some` wertet f wird nicht notwendigerweise für alle Kombinationen x_1, …, x_n aus, wenn das Ergebnis bereits feststeht. `some` wertet die Listen in der Reihenfolge des steigenden Index aus.

  Ist die leere Menge `{}` oder die leere Liste `[]` unter den Argumenten, ist das Ergebnis immer `false`.

  Hat die Optionsvariable `maperror` den Wert `true`, müssen alle Listen L_1, …, L_n die gleiche Länge haben. Hat die Optionsvariable `maperror` den Wert `false`, werden Listen auf die Länge der kürzesten Liste abgeschnitten.

  Kann die Aussagefunktion f von der Funktion `is` nicht zu `true` oder `false` ausgewertet werden, hängt das Ergebnis von der Optionsvariablen `prederror` ab. Hat die Optionsvariable `prederror` den Wert `true`, werden solche Werte als `false` behandelt. Hat `prederror` den Wert `false`, werden solche Werte als `unknown` behandelt.

  Beispiele:

  `some` für eine Menge als Argument. Die Aussage ist eine Funktion mit einem Argument.

      (%i1) some (integerp, {1, 2, 3, 4, 5, 6});
      (%o1)                         true
      (%i2) some (atom, {1, 2, sin(3), 4, 5 + y, 6});
      (%o2)                         true

  `some` angewendet auf zwei Listen. Die Aussage ist eine Funktion mit zwei Argumenten.

      (%i1) some ("=", [a, b, c], [a, b, c]);
      (%o1)                         true
      (%i2) some ("#", [a, b, c], [a, b, c]);
      (%o2)                         false

  Ergebnisse der Aussage f, die zu einem Ergebnis verschieden von `true` oder `false` auswerten, werden von der Optionsvariablen `prederror` kontrolliert.

      (%i1) prederror : false;
      (%o1)                         false
      (%i2) map (lambda ([a, b], is (a < b)), [x, y, z],
                 [x^2, y^2, z^2]);
      (%o2)              [unknown, unknown, unknown]
      (%i3) some ("<", [x, y, z], [x^2, y^2, z^2]);
      (%o3)                        unknown
      (%i4) some ("<", [x, y, z], [x^2, y^2, z + 1]);
      (%o4)                         true
      (%i5) prederror : true;
      (%o5)                         true
      (%i6) some ("<", [x, y, z], [x^2, y^2, z^2]);
      (%o6)                         false
      (%i7) some ("<", [x, y, z], [x^2, y^2, z + 1]);
      (%o7)                         true

Funktion: stirling1 (n, m)

  Berechnet Stirling-Zahlen der ersten Art.

  Sind die Argumente n und m natürliche Zahlen, ist der Wert von `stirling1(n, m)` die Anzahl der Permutationen einer Menge mit n Elementen, die m Zyklen hat. Für Details siehe Graham, Knuth und Patashnik in Conrecte Mathematics. Maxima nutzt eine Rekursion, um `stirling1(n, m)` für m kleiner als `0` zu berechnen. Die Funktion ist nicht definiert für `n` kleiner als `0` und für Argumente die keine ganze Zahlen sind.

  `stirling1` ist eine vereinfachende Funktion. Maxima kennt die folgenden Beziehungen (siehe [1]).

  Diese Beziehungen werden angewendet, wenn die Argumente ganze Zahlen oder Symbole sind, die als ganze Zahlen deklariert sind, und das erste Argument keine negative Zahl ist. `stirling1` vereinfacht nicht für Argumente, die keine ganzen Zahlen sind.

  Referenz:

  [1] Donald Knuth, The Art of Computer Programming, third edition, Volume 1, Section 1.2.6, Equations 48, 49, and 50.

  Beispiele:

      (%i1) declare (n, integer)$
      (%i2) assume (n >= 0)$
      (%i3) stirling1 (n, n);
      (%o3)                           1

  `stirling1` vereinfacht nicht für Argumente, die keine ganzen Zahlen sind.

      (%i1) stirling1 (sqrt(2), sqrt(2));
      (%o1)              stirling1(sqrt(2), sqrt(2))

  Maxima kennt Vereinfachungen der Funktion `stirling1`.

      (%i1) declare (n, integer)$
      (%i2) assume (n >= 0)$
      (%i3) stirling1 (n + 1, n);
                                  n (n + 1)
      (%o3)                       ---------
                                      2
      (%i4) stirling1 (n + 1, 1);
      (%o4)                          n!

Funktion: stirling2 (n, m)

  Berechnet Stirling-Zahlen der zweiten Art.

  Sind die Argumente n und m natürliche Zahlen, ist der Wert von `stirling2(n, m)` die Anzahl der Möglichkeiten, mit der eine Menge der Mächtigkeit n in m disjunkte Mengen zerlegt werden kann. Maxima nutzt eine Rekursion, um `stirling2(n, m)` für m kleiner als `0` zu berechnen. Die Funktion ist nicht definiert für `n` kleiner als `0` und für Argumente, die keine ganze Zahlen sind.

  `stirling2` ist eine vereinfachende Funktion. Maxima kennt die folgenden Beziehungen (siehe [1], [2], [3]).

  Diese Beziehungen werden angewendet, wenn die Argumente ganze Zahlen oder Symbole sind, die als ganze Zahlen deklariert sind, und das erste Argument keine negative Zahl ist. `stirling2` vereinfacht nicht für Argumente, die keine ganzen Zahlen sind.

  Referenzen:

  [1] Donald Knuth. The Art of Computer Programming, third edition, Volume 1, Section 1.2.6, Equations 48, 49, and 50.

  [2] Graham, Knuth, and Patashnik. Concrete Mathematics, Table 264.

  [3] Abramowitz and Stegun. Handbook of Mathematical Functions, Section 24.1.4.

  Beispiele:

      (%i1) declare (n, integer)$
      (%i2) assume (n >= 0)$
      (%i3) stirling2 (n, n);
      (%o3)                           1

  `stirling2` vereinfacht nicht, wenn die Argumente keine ganze Zahlen sind.

      (%i1) stirling2 (%pi, %pi);
      (%o1)                  stirling2(%pi, %pi)

  Maxima kennt Vereinfachungen der Funktion `stirling2`.

      (%i1) declare (n, integer)$
      (%i2) assume (n >= 0)$
      (%i3) stirling2 (n + 9, n + 8);
                               (n + 8) (n + 9)
      (%o3)                    ---------------
                                      2
      (%i4) stirling2 (n + 1, 2);
                                    n
      (%o4)                        2  - 1

Funktion: subset (a, f)

  Gibt eine Teilmenge der Menge a zurück, deren Elemente der Bedingung f genügen.

  `subset` gibt eine Menge zurück, die alle Elemente der Menge a enthält, die für die Bedingung f ein von `false` verschiedenes Ergebnis haben. `subset` wendet nicht die Funktion `is` auf das Ergebnis der Bedingung `f` an.

  `subset` gibt eine Fehlermeldung, wenn das Argument a keine Menge ist.

  Siehe auch die Funktion `partition_set`.

  Beispiele:

      (%i1) subset ({1, 2, x, x + y, z, x + y + z}, atom);
      (%o1)                     {1, 2, x, z}
      (%i2) subset ({1, 2, 7, 8, 9, 14}, evenp);
      (%o2)                      {2, 8, 14}

Funktion: subsetp (a, b)

  Gibt das Ergebnis `true` zurück, wenn die Menge a einer Teilmenge der Menge b ist.

  `subsetp` gibt eine Fehlermeldung, wenn eines der Argumente keine Menge ist.

  Beispiele:

      (%i1) subsetp ({1, 2, 3}, {a, 1, b, 2, c, 3});
      (%o1)                         true
      (%i2) subsetp ({a, 1, b, 2, c, 3}, {1, 2, 3});
      (%o2)                         false

Funktion: symmdifference (a_1, …, a_n)

  Gibt die symmetrische Differenz der Mengen `a_1, ..., a_n` zurück. Für zwei Argumente ist die symmetrische Differenz äquivalent zu `union(setdifference(a, b), setdifference(b, a))`.

  `symmdifference` gibt eine Fehlermeldung, wenn eines der Argumente keine Menge ist.

  Beispiele:

      (%i1) S_1 : {a, b, c};
      (%o1)                       {a, b, c}
      (%i2) S_2 : {1, b, c};
      (%o2)                       {1, b, c}
      (%i3) S_3 : {a, b, z};
      (%o3)                       {a, b, z}
      (%i4) symmdifference ();
      (%o4)                          {}
      (%i5) symmdifference (S_1);
      (%o5)                       {a, b, c}
      (%i6) symmdifference (S_1, S_2);
      (%o6)                        {1, a}
      (%i7) symmdifference (S_1, S_2, S_3);
      (%o7)                        {1, b, z}
      (%i8) symmdifference ({}, S_1, S_2, S_3);
      (%o8)                        {1,b, z}

Funktion: tree_reduce (F, s)
Funktion: tree_reduce (F, s, s_0)

  Wendet eine Funktion F, die zwei Argumente hat, auf die Elemente einer Liste oder Menge s an, indem die Funktionsaufrufe verkettet werden.

  `tree_reduce` führt folgende Operationen aus: Die Funktion F wird auf Paare von Elementen der Liste s angewendet, wodurch die neue Liste `[F(s_1, s_2), F(s_3, s_4), ...]` entsteht. Hat die Liste eine ungerade Anzahl an Elementen, bleibt das letzte Element unverändert. Dann wird das Verfahren solange wiederholt, bis nur noch ein einziges Element übrig ist. Dieses wird als Ergebnis zurückgegeben.

  Ist das optionale Argument s_0 vorhanden, dann ist das Ergebnis äquivalent zu `tree_reduce(F, cons(s_0, s)`.

  Werden Gleitkommazahlen addiert, dann kann `tree_reduce` ein Ergebnis mit einem kleineren Rundungsfehler als `lreduce` oder `rreduce` liefern.

  Siehe auch `lreduce`, `rreduce` und `xreduce`.

  Beispiele:

  `tree_reduce` angewendet auf eine Liste mit einer geraden Anzahl an Elementen.

      (%i1) tree_reduce (f, [a, b, c, d]);
      (%o1)                  f(f(a, b), f(c, d))

  `tree_reduce` angewendet auf eine List mit einer ungeraden Anzahl an Elementen.

      (%i1) tree_reduce (f, [a, b, c, d, e]);
      (%o1)               f(f(f(a, b), f(c, d)), e)

Funktion: union (a_1, …, a_n)

  Gibt die Vereinigung der Mengen a_1, …, a_n zurück. Wird `union` ohne ein Argument aufgerufen, wird die leere Menge zurückgegeben.

  `union` gibt eine Fehlermeldung, wenn eines der Argumente keine Menge ist.

  Beispiele:

      (%i1) S_1 : {a, b, c + d, %e};
      (%o1)                   {%e, a, b, d + c}
      (%i2) S_2 : {%pi, %i, %e, c + d};
      (%o2)                 {%e, %i, %pi, d + c}
      (%i3) S_3 : {17, 29, 1729, %pi, %i};
      (%o3)                {17, 29, 1729, %i, %pi}
      (%i4) union ();
      (%o4)                          {}
      (%i5) union (S_1);
      (%o5)                   {%e, a, b, d + c}
      (%i6) union (S_1, S_2);
      (%o6)              {%e, %i, %pi, a, b, d + c}
      (%i7) union (S_1, S_2, S_3);
      (%o7)       {17, 29, 1729, %e, %i, %pi, a, b, d + c}
      (%i8) union ({}, S_1, S_2, S_3);
      (%o8)       {17, 29, 1729, %e, %i, %pi, a, b, d + c}

Funktion: xreduce (F, s)
Funktion: xreduce (F, s, s_0)

  Wendet eine Funktion F, die zwei Argumente hat, auf die Elemente einer Liste oder Menge s an, indem die Funktionsaufrufe verkettet werden. Ist die Funktion eine N-ary-Funktion wird die Funktion F auf die Liste angewendet. Ist die Funktion F keine N-ary_Funktion ist `xreduce` äquivalent zu `lreduce`.

  Folgende N-ary-Funktionen und Operatoren kennt `xreduce`: Addition `"+"`, Multiplikation `"*"`, `and`, `or`, `max`, `min` und `append`. Funktionen und Operatoren können mit der Funktion `declare` als `nary` deklariert werden. Für diese Funktionen ist `xreduce` schneller als `lreduce` oder `rreduce`.

  Ist das optionale Argument s_0 vorhanden, dann ist das Ergebnis äquivalent zu `xreduce(s, cons(s_0, s))`.

  Siehe auch `lreduce`, `rreduce` und `tree_reduce`.

  Beispiele:

  `xreduce` angewendet mit einer N-ary-Funktion. `F` wird einmal mit allen Argumenten aufgerufen.

      (%i1) declare (F, nary);
      (%o1)                         done
      (%i2) F ([L]) := L;
      (%o2)                      F([L]) := L
      (%i3) xreduce (F, [a, b, c, d, e]);
      (%o3)         [[[[[("[", simp), a], b], c], d], e]

  `xreduce` angewendet mit einer Funktion, die nicht die Eigenschaft `nary` hat.

      (%i1) G ([L]) := L;
      (%o1)                      G([L]) := L
      (%i2) xreduce (G, [a, b, c, d, e]);
      (%o2)         [[[[[("[", simp), a], b], c], d], e]
      (%i3) lreduce (G, [a, b, c, d, e]);
      (%o3)                 [[[[a, b], c], d], e]

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