表示式
表示式亦称表达式、运算式或数学表达式,在数学领域中是一些符号依据上下文的规则,有限而定义良好的组合。数学符号可用于标定数字(常量)、变量、操作、函数、括号、标点符号和分组,帮助确定操作顺序以及有其它考量的逻辑语法。
范例
表达式的使用范围从简单的如下列各例:
- (线性多项式)
- (二次多项式)
- (有理分数)
到很复杂的组合表达式:
各種表達式的分類列表
數學表達式的各種形式包括了算術、多項式、代數、閉合形式和解析的表達式。下表列出了這些種類中所可能包含的元素。
語法與語義
語法
表達式是一個句法結構,它必須具有良好定義的形式。表達式中的運算符必須在正確位置有正確的輸入數,組成這些輸入的字符必須是有效的,具有明確的運算次序等。違反語法規則的字符,不會構成有效的數學表達式。例如,在一般算術符號中,表達式1 + 2 × 3是形式良好的,但下面的表達式卻沒有:
- .
語義
表達式的語義是對語句意義的研究,邏輯語義學是關於所傳達的意義。在代數中,可用表達式指定一個值;而這個結果值取決於對式中變量所賦予的值,經由附加語義的運算符操作後以確定該值。語義的選擇則根據表達式的上下文。同一個表達式1 + 2 × 3可能會有不同結果(依算數慣例的結果為7,也可能是9),這取決於上下文中隱含的運算次序。
語義規則可以聲明某些表達式並無指定值(例如,當它們除以0時);對這表達式稱為未定義,但它們仍然以良好的形式表現出來。廣義來說,表達式的意義並不侷限於指定值;例如,表達式可用於指定條件,表示要被求解的方程,或將其視為可根據某些規則而操作的對象。有指定值的表達式同時也代表了有假設前提,例如與運算符有關的假設前提,會指定一個內部的直接和(direct sum)。
變量
許多數學表達式中包括變量,變量又區分為自由變量或約束變量兩種。對於自由變量賦值的一給定組合,進行對表達式的評估,然而這些賦值的某些組合在評估整句表達式後的結果,可能沒有定義。因此一個表達式表示一個函數,其輸入是賦予自由變量的值,其輸出是表達式的結果值。
舉例來說,表示式,分別使自由變數和定值為和,其輸出為數字;
但注意在值為時,則這表示式沒有定義。
數學表達式的評估取決於上下文背景對式中運算符的定義,賦值的定义域和評估結果的域。如果兩個表達式之中的變量,對於它們賦值的每一種組合都產生相同的輸出,則這兩個表達式被認定為相等,即它們實為相同的函數。
例如,表示式有自由變數、約束變數、常數、兩個內含的乘法算符和一個總和算符。
此一表示式和另一較簡單的表示式相等。時的值為。
外部連結
- Axiomatic Theory of Formulas - theory of expressions on high abstraction level.
- Plot mathematical expressions this system plots math equations, graphs, diagrams, and even animated cartoons of transformation of math expressions and arithmetic operations. Knowledge of TeX not required.