Ugh, toán học.
Đây không phải sở thích của mọi người, nhưng chúng ta khó có thể sống thiếu nó. Mặc dù hầu hết chúng ta không xử lý tích phân và trường vectơ hàng ngày, chúng ta vẫn cần quản lý ngân sách và tính diện tích khi trang trí nhà.
Nỗi sợ toán học có thể là điều thực, nhưng toán học không phải khó, và dùng Linux cũng không khó. Tại sao không kết hợp cả hai? Có hàng chục ứng dụng liên quan toán học cho Linux: từ máy tính đơn giản đến hệ thống đại số máy tính dùng bởi nhà khoa học. Chúng tôi đã chọn một số công cụ Linux tốt nhất để giúp bạn nhân, chia và chinh phục những con số.
1. Học về Toán học
Dù bạn là học sinh muốn cải thiện kỹ năng toán học hay cha mẹ cố gắng thuyết phục con rằng toán không đáng sợ, Linux đã lo cho bạn. Người dùng KDE có lợi thế nhờ dự án KDEdu, bộ sưu tập phần mềm giáo dục cho học sinh các môn khác nhau. Hai ứng dụng toán học của họ đặc biệt thú vị.
KBruch
Phân số và phần trăm có thể khó hiểu, đó là lý do KBruch dùng hình ảnh trực quan đầy màu sắc để giải thích các khái niệm này. Có hai chế độ giao diện: Học tập và Bài tập, và cái sau cung cấp năm loại bài tập, bao gồm phân tích thừa số, so sánh, và chuyển đổi phân số.
Kig
Kig tập trung vào hình học: nó cho phép bạn vẽ đối tượng hai chiều và thao tác chúng để tìm hiểu thêm về thuộc tính. Bạn có thể dịch chuyển đối tượng bằng vectơ, xây dựng tập hợp điểm (loci), và nếu bạn biết Python, bạn có thể viết script riêng trong Kig. Bản vẽ có thể xuất ra SVG hoặc LaTeX, và chỉnh sửa trong phần mềm toán học khác.
SMath Studio
Nếu bạn không thích ứng dụng KDE, bạn có thể thử SMath Studio, một ứng dụng khá nâng cao thường được đề xuất như một lựa chọn thay thế MathCAD. Nó có thể giải phương trình, thực hiện tích phân và vi phân, làm việc với ma trận và vectơ, vẽ đồ thị hàm số, hoặc chỉ làm tính toán cơ bản. Giao diện giống trang nhật ký, và Sách tham khảo chứa ví dụ và giải thích các bài toán toán học.
2. Sử dụng máy tính để bàn
Nếu bạn sở hữu điện thoại di động, bạn luôn mang theo một máy tính. Trên trình duyệt, bạn có thể dựa vào các máy tính trực tuyến tiện lợi và Wolfram Alpha không thể thay thế. Có nhiều máy tính cho Windows và OS X, nhưng Linux cũng không thua trong trò chơi con số. Chúng tôi đã bao quát Speedcrunch; đây là thêm một số máy tính Linux bạn nên biết.
Qalculate
Nếu bạn chọn Qalculate, bạn sẽ không bao giờ cần máy tính khác. Tự nhiên, nó thực hiện các phép toán cơ bản, nhưng tính năng như hỗ trợ số La Mã, số phức và vô hạn, vectơ, và ma trận làm Qalculate xuất sắc. Nó có thể giải phương trình, chuyển đổi tiền tệ và tất cả đơn vị SI, nhập biến và hằng số, thậm chí vẽ đồ thị hàm số. Trên KDE, nó tích hợp với trình khởi chạy Krunner, và có phiên bản riêng cho môi trường dựa trên GTK.
Galculator
Galculator có thể đơn giản hoặc phức tạp tùy ý bạn nhờ các chế độ giao diện (Cơ bản, Khoa học). Cũng có chế độ Nhập công thức bạn có thể kết hợp với hai cái trước, và chế độ Giấy, cho phép bạn nhập biểu thức như trên giấy. Bên cạnh các hàm và hằng số tích hợp, bạn có thể tự định nghĩa, cũng như chuyển đổi giữa cơ số (thập phân, nhị phân...) và đơn vị đo góc (deg/rad/grad).
Gnome Calculator
Máy tính này cũng cung cấp một số chế độ, hai cái đáng nói. Chế độ Tài chính tuyệt vời cho làm thuế, vì nó đi kèm tính năng như chuyển đổi tiền tệ, biên lợi nhuận gộp, và lãi suất. Chế độ Lập trình hỗ trợ hàm Boolean, logarit và giai thừa, và chuyển đổi giữa cơ số. Cho các phép toán thường dùng khác, chuyển sang chế độ Nâng cao.
KCalc
Máy tính mặc định của KDE đi kèm bốn chế độ: Đơn giản, Khoa học (với lũy thừa, giai thừa, và hàm lượng giác), Thống kê (với trung vị và độ lệch chuẩn), và Hệ thống chữ số (cho phép chuyển đổi và tính toán trong hệ nhị phân, thập lục phân, và bát phân). KCalc khá tùy biến, nên bạn có thể đặt độ chính xác thập phân, bật/tắt nhóm chữ số, và thay đổi font và màu. Nó bao gồm nhiều hằng số định sẵn, nhưng bạn cũng có thể thêm của riêng bạn.
NaSC
Ban đầu được phát triển cho elementary OS, NaSC tương tự Numi và Soulver cho OS X theo nhiều cách. Giao diện đơn giản và không rối rắm, nhưng tính năng đáng chú ý là cách tiếp cận ký hiệu toán học. NaSC có thể diễn giải biểu thức ngôn ngữ tự nhiên, và bạn có thể gõ bài toán toán học giống như bạn viết trong sổ tay. Nó hỗ trợ chuyển đổi đơn vị và giúp bạn học thêm về toán học qua thanh bên thông tin.
3. Làm toán trong Terminal
Sẽ không phải danh sách hoàn chỉnh ứng dụng Linux nếu thiếu công cụ CLI. Nếu bash là shell bạn chọn, bạn có thể thực hiện một số tính toán cơ bản với lệnh
expr
Đối với các phép toán nâng cao hơn, bạn có thể cài đặt wcalc, hỗ trợ chuyển đổi đơn vị, đi kèm nhiều hằng số và hàm tích hợp, và cho phép bạn dùng nhiều hệ thống chữ số. Wcalc có lịch sử lệnh nhớ tất cả phép toán, và bạn có thể tìm hiểu thêm về hàm và hằng số nó hỗ trợ bằng cách gõ
\explain functionname
Không muốn cài đặt thêm? Hầu hết bản phân phối Linux đều có sẵn bc (basic calculator) cài đặt mặc định. Nó thực sự là ngôn ngữ lập trình được triển khai như máy tính, nhưng nó có tất cả tính năng cần thiết. Bc hỗ trợ toán tử logic, biểu thức quan hệ, và câu lệnh, nên bạn có thể dùng nó để lập trình hàm của riêng bạn.
4. Chèn công thức vào tài liệu
Nhiều học sinh thích ghi chú số hơn bút giấy, và Linux đáp ứng khá tốt, ngay cả khi nói đến toán học. Bạn có thể đi đường nâng cao với LaTeX, hoặc viết bài tập về nhà trong LibreOffice Math.
Bạn có thể dùng nó để chèn công thức trực tiếp vào tài liệu LibreOffice, hoặc chạy nó như ứng dụng độc lập và định dạng công thức đó. Tạo công thức dễ dàng: chọn yếu tố từ thanh bên, hoặc gõ trực tiếp vào khung lệnh ở dưới. Danh sách tham chiếu giải thích mỗi yếu tố làm gì. Bạn có thể điều chỉnh font và màu, và xuất file thành MathML, XML, PDF, và một số định dạng có bản quyền Microsoft.
Hãy nhớ rằng LibreOffice Math không thực sự tính toán bất cứ điều gì; bạn chỉ dùng nó để đảm bảo công thức trông đẹp trong tài liệu.
5. Thay thế máy tính đồ họa
Máy tính đồ họa (còn gọi là "đồ họa") tuyệt vời, nhưng chúng đắt đỏ vô cùng. Nếu trường cho phép mang laptop vào lớp, khởi động Linux và dùng một trong những ứng dụng này. Như bạn sẽ thấy, chúng nhiều hơn chỉ thay thế máy tính đồ họa.
KAlgebra
Một numero uno khác từ KDEdu, KAlgebra có thể vẽ hàm số thành đồ thị 2D và 3D, và xuất kết quả theo vài định dạng. Bạn có thể dùng tab Console và hai chế độ (Tính toán và Đánh giá) để nhập biểu thức và thực hiện phép toán. Kết quả và biến được theo dõi trong thanh bên cho sự tiện lợi, và KAlgebra cũng hỗ trợ tự động hoàn thành cú pháp. Tab Từ điển có thể giúp bạn làm mới kiến thức toán học.
Gnuplot
Gnuplot cũng cho phép bạn vẽ đồ thị hàm số trong 2D và 3D. Nó là công cụ CLI (bạn đưa ra chỉ dẫn trong cửa sổ terminal) xuất đồ thị hoặc trong cửa sổ riêng hoặc vào một trong nhiều định dạng file được hỗ trợ, bao gồm SVG, PDF, PostScript, DXF, PNG, JPG, và thậm chí GIF động. Gnuplot cung cấp tài liệu và ví dụ sử dụng đầy đủ, nên bạn không nên gặp khó khăn bắt đầu.
GeoGebra
GeoGebra có thể thay thế tất cả thiết bị toán học bạn có, không chỉ máy tính đồ họa. Nó là phần mềm toán học đầy đủ mà bạn có thể dùng cho đại số, giải tích, thống kê, hình học, và đồ thị.
Giao diện được chia thành một số View (Đại số, Bảng tính, Máy tính xác suất…) theo chức năng, và mỗi view cung cấp các Perspective khác nhau (Hình học, Đồ họa 3D...). Bạn xây dựng đối tượng bằng cách gõ biểu thức vào Input Bar và chọn các yếu tố khác nhau và kéo thả trên màn hình. Điểm bán hàng của GeoGebra là cách tiếp cận động, tương tác -- bạn có thể thay đổi bất cứ thứ gì ngay lập tức, quan sát hậu quả, và học từ chúng.
6. Trở thành bậc thầy Toán học
Chúng ta đang bước vào lĩnh vực phân tích số, tính toán ký hiệu, và hệ thống đại số máy tính. Đó là nói nhẹ khi nói những ứng dụng này sẽ quá mức cho nhu cầu toán học hàng ngày của bạn. Tuy nhiên, có những nhà khoa học tương lai trong chúng ta, và họ có thể đang tìm kiếm lựa chọn miễn phí và mã nguồn mở thay cho MATLAB và Mathematica. Đây là những gì Linux có.
Cantor
Cantor dựa vào plugin và các backend khác nhau để cung cấp nhiều tính năng, bao gồm vẽ đồ thị, vi phân và tích phân, tính toán thống kê, và giải phương trình. Nó hỗ trợ định dạng kiểu LaTeX, tự động hoàn thành và làm nổi bật cú pháp. Giao diện tương tự KAlgebra, với bảng hiển thị biến có sẵn và mô tả hữu ích về lệnh và hàm.
Genius
Genius có ngôn ngữ script riêng gọi là GEL trong đó bạn có thể viết hàm tùy chỉnh. Bạn có thể dùng nó cho mọi loại phép thuật toán học -- từ thống kê và tổ hợp đến vẽ đồ thị 2D và 3D. Genius có thể xuất kết quả thành định dạng LaTeX và MathML, trong số khác, và hỗ trợ ma trận, vectơ, giải phương trình, và biểu thức Boolean.
Octave
Octave cũng có ngôn ngữ lập trình riêng và cho phép bạn viết chương trình của mình. Nó hỗ trợ nhiều phép toán, từ làm việc với phương trình phi tuyến và đa thức đến tích phân, ma trận, chuỗi, và đồ thị. Octave mới có giao diện đồ họa gần đây, nên bây giờ là thời điểm thích hợp để thử.
Scilab
Scilab rất giống MATLAB và nhắm đến việc tương thích tối đa với nó. Danh sách đầy đủ tính năng và khả năng của nó có lẽ dài hơn bài viết này, và bao gồm hỗ trợ đa thức và hàm hữu tỉ, thuật toán di truyền, thống kê, hình dung dữ liệu 2D và 3D, giải các loại phương trình khác nhau, và làm việc với ma trận. Scilab có thể nâng cấp với module bên ngoài, và bạn thậm chí có thể phát triển phần mở rộng của riêng bạn.
SageMath
SageMath là siêu sổ tay toán học mạnh mẽ bạn có thể dùng cho đại số tuyến tính, tổ hợp, giải tích, đồ thị 2D và 3D, đồ thị động, thống kê, tính toán ký hiệu, và hơn thế nữa. Nó có giao diện đồ họa dựa trên trình duyệt và phiên bản trực tuyến bạn có thể thử.
SageMath có trình soạn thảo công thức riêng, tương thích với LaTeX. Bạn có thể dễ dàng chia sẻ sổ tay Sage và tùy chỉnh giao diện với CSS. Sách hướng dẫn tham khảo là tài nguyên tuyệt vời nếu bạn muốn biết thêm về SageMath.
7. Sử dụng bản phân phối Linux chuyên biệt
Không nên ngạc nhiên có nhiều ứng dụng toán học cho Linux; cuối cùng, chính hệ điều hành được tạo ra trong phòng thí nghiệm nghiên cứu. Theo TOP500.org, ngày nay nó vận hành 97% siêu máy tính trên thế giới, cũng như trạm làm việc và server của NASA, CERN, và Internet Archive. Trong môi trường quy mô lớn như vậy, dễ dàng triển khai phần mềm hàng loạt hơn là cài ứng dụng từng cái. Đó là lý do nhiều tổ chức dựa vào bản phân phối Linux khoa học, một trong đó là Mathbuntu.
Về mặt kỹ thuật, Mathbuntu là bộ sưu tập sách giáo khoa toán học và script cài đặt giúp bạn tải xuống và cài đặt một đống phần mềm toán học tự động. Hầu hết ứng dụng được nhắc ở đây đều được gói kèm với Mathbuntu, nên nó là giải pháp thực tế nếu bạn muốn lấy tất cả cùng lúc.
Với những ứng dụng này, bạn chắc chắn sẽ vượt qua mọi bài toán và nổi lên như người chiến thắng. Bổ sung chúng với kênh YouTube và trang web có giải thích từng bước các khái niệm toán học phức tạp.
Đừng quên cho chúng tôi biết bạn dùng phần mềm Linux nào để chinh phục toán học. Bạn thích ứng dụng desktop hay máy tính di động? Bạn đã dùng bất kỳ ứng dụng nào từ danh sách này? Để lại bình luận – bạn được điểm thêm nếu bạn đếm được tất cả jeu de mots toán học nhạt nhẽo tôi làm trong bài viết.
Nguồn ảnh: Số màu sắc bởi Vasya Kobelev qua Shutterstock, gnuplot trong sử dụng tương tác qua Wikimedia Commons, Đa giác bởi sagescreenshots qua Flickr.com, Phần mềm Geogebra bởi EdwardFlint qua Wikimedia Commons, Ảnh chụp màn hình Scilab qua Wikimedia Commons, Futurama Fry qua Memegenerator.net [Broken URL Removed], Texas Dogge qua Imgur, Ảnh chụp màn hình Qalculate qua Ubuntu Apps Directory, teacher-calculator qua Memecrunch.com, Math Comic bởi The Gentleman's Armchair.