表達式(數學)

數學中,表達式數學表達式符號的有限組合,根據取決於上下文的規則,該符號的形式很好。數學符號可以指定數字(常數),變量操作功能括號,標點符號和分組,以幫助確定操作順序邏輯語法的其他方面。

許多作者將表達式與公式區分開,以前表示數學對象,後者表示有關數學對象的陳述。例如, 是一個表達,而是一個公式。但是,在現代數學,尤其是在計算機代數中,公式被視為表達式,可以評估為錯誤,具體取決於表達式中發生的變量的值。例如如果給出x的值小於–1,則為false ,否則值為true

例子

表達式的使用範圍與簡單的範圍:

線性多項式
二次多項式
理性分數

到綜合大樓:

語法與語義

句法

表達是句法構造。它必須是正確的:允許的操作員必須在正確的位置中具有正確數量的輸入,構成這些輸入的字符必須有效,具有明確的操作順序等。語法不是很好的形式,也不是有效的數學表達式。

例如,在算術通常符號中,表達式1 + 2×3的形式很好,但以下表達式不是:

.

語義

語義是對意義的研究。正式的語義是關於將含義附加到表達式上。

代數中,可以使用表達式來指定一個值,該值可能取決於分配給表達式中發生的變量的值。該值的確定取決於表達式符號所附的語義。語義的選擇取決於表達式的上下文。相同的句法表達式1 + 2×3可以具有不同的值(數學上是7,也可以是9),這取決於上下文所隱含的操作順序(另請參見Operations§計算器)。

語義規則可能會聲明某些表達式沒有指定任何值(例如,當涉及分裂為0時);據說這種表達具有不確定的價值,但是它們仍然是形式良好的表達式。通常,表達式的含義不僅限於指定價值。例如,表達式可能指定條件或要解決的方程式,或者可以將其本身視為可以根據某些規則來操縱的對象。某些指定值同時表示假定持有的條件的表達式,例如涉及操作員的條件指定內部直接總和

正式語言和lambda演算

形式語言允許形式化形式表達式的概念。

在1930年代, Alonzo ChurchStephen Kleene引入了一種新型的表達式,稱為Lambda表達式,用於正式化功能及其評估。它們構成了lambda演算的基礎,這是一種用於數學邏輯編程語言理論的形式系統

兩個lambda表達式的等效性是不可決定的。代表實數的表達式也是這種情況,這些數字是通過使用算術操作,對數和指數( Richardson's Theorem )來構建的。

變量

許多數學表達式包括變量。任何變量都可以歸類為自由變量界變量

對於自由變量值的給定值組合,可以評估表達式,儘管對於自由變量值的某些組合,則表達式的值可能不確定。因此,表達式表示其輸入的函數是分配給自由變量的值,並且其輸出是表達式的結果值。

例如,表達式

評估x = 10, y = 5,將給出2;但是對於y = 0,它是不確定的

表達式的評估取決於數學運算符的定義以及其上下文的值系統。

如果對於自由變量的每個值組合,它們具有相同的輸出,即它們代表相同的函數,則兩種表達式是等效的。例子:

表達方式

具有自由變量x ,綁定變量n ,常數1、2和3,這是一個隱式乘法運算符的兩次出現,以及一個求和操作員。該表達式等效於更簡單的表達式12 xx = 3的值是36。

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