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Ein Rundgang durch Sage
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(This work is a derivative work, a translation prepared by Bernhard Blöchl from „A Tour of Sage“ (http://www.sagemath.org/doc/a_tour_of_sage/index.html) © Copyright 2005--2010, The Sage Development Team, licensed under a Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 License http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Das ist ein Rundgang durch Sage, der sich eng an der „Tour of Mathematica“ am Beginn des Mathematica-Buchs folgt.


Sage als Rechner
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Die Eingabezeile von Sage hat eine Eingabeaufforderung „sage:“. Sie müssen also „sage:“ nicht selbst eingeben. Wenn Sie das Sage in der Notebook-Version (als Notizbuch) benutzen, dann geben Sie alle Eingaben in eine Eingabezelle ein. Die Berechnung und Ausgabe des Wertes erfolgt nach der Eingabe der Tasten shift+return (Umschalt- oder Hochstelltaste + Eingabetaste).

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    sage: 3 + 5
    8

Der Zirkumflex ``^``(oft umgangssprachlich „Dach“ genannt,) berechnet eine Potenz der gegebenen Basis. 

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    sage: 57.1 ^ 100
    4.60904368661396e175

Die Invertierung der Matrix :math:`2 \times 2` in Sage:

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    sage: matrix([[1,2], [3,4]])^(-1)
    [  -2    1]
    [ 3/2 -1/2]

Hier integrieren wir eine einfache Funktion. 

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    sage: x = var('x')   # create a symbolic variable
    sage: integrate(sqrt(x)*sqrt(1+x), x)
    1/4*((x + 1)^(3/2)/x^(3/2) + sqrt(x + 1)/sqrt(x))/((x + 1)^2/x^2 - 2*(x + 1)/x + 1) + 1/8*log(sqrt(x + 1)/sqrt(x) - 1) - 1/8*log(sqrt(x + 1)/sqrt(x) + 1)

Damit ermittelt Sage eine quadratische Gleichung. Das doppelte Gleichheitszeichen ``==`` ist in Sage das mathematische Gleichheitszeichen. (Das Zeichen ``=`` bedeutet eine Wertzuweisung.)

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    sage: a = var('a')
    sage: S = solve(x^2 + x == a, x); S
    [x == -1/2*sqrt(4*a + 1) - 1/2, x == 1/2*sqrt(4*a + 1) - 1/2]

Das Ergebnis ist eine Liste von Lösungsgleichungen – hier zwei.

.. link

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    sage: S[0].rhs()
    -1/2*sqrt(4*a + 1) - 1/2
    sage: show(plot(sin(x) + sin(1.6*x), 0, 40))

.. image:: sin_plot.*


Rechnen mit Sage-Power 
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Zuerst erstellen wir eine Matrix :math:`500 \times 500` mit Zufallszahlen. 

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    sage: m = random_matrix(RDF,500)

Sage benötigt einige Sekunden um die Eigenwerte der Matrix zu berechnen und zu plotten. 

.. link

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    sage: e = m.eigenvalues()  #about 2 seconds
    sage: w = [(i, abs(e[i])) for i in range(len(e))]
    sage: show(points(w))

.. image:: eigen_plot.*


Der GNU Multiprecision Library (GMP) ist es zu verdanken, dass Sage sehr große Zahlen mit Millionen oder Milliarden von Stellen berechnen kann. 

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    sage: factorial(100)
    93326215443944152681699238856266700490715968264381621468592963895217599993229915608941463976156518286253697920827223758251185210916864000000000000000000000000
    sage: n = factorial(1000000)  #about 2.5 seconds

Nachfolgend werden 100 Stellen von :math:`\pi` berechnet. 

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    sage: N(pi, digits=100)
    3.141592653589793238462643383279502884197169399375105820974944592307816406286208998628034825342117068

Sage kann ein Polynom mit zwei Variablen faktorisieren. 

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    sage: R.<x,y> = QQ[]
    sage: F = factor(x^99 + y^99)
    sage: F
    (x + y) * (x^2 - x*y + y^2) * (x^6 - x^3*y^3 + y^6) * 
    (x^10 - x^9*y + x^8*y^2 - x^7*y^3 + x^6*y^4 - x^5*y^5 +
     x^4*y^6 - x^3*y^7 + x^2*y^8 - x*y^9 + y^10) * 
    (x^20 + x^19*y - x^17*y^3 - x^16*y^4 + x^14*y^6 + x^13*y^7 -
     x^11*y^9 - x^10*y^10 - x^9*y^11 + x^7*y^13 + x^6*y^14 - 
     x^4*y^16 - x^3*y^17 + x*y^19 + y^20) * (x^60 + x^57*y^3 -
     x^51*y^9 - x^48*y^12 + x^42*y^18 + x^39*y^21 - x^33*y^27 - 
     x^30*y^30 - x^27*y^33 + x^21*y^39 + x^18*y^42 - x^12*y^48 -
     x^9*y^51 + x^3*y^57 + y^60)
    sage: F.expand()
    x^99 + y^99

Sage benötigt weniger als 5 Sekunden um die Anzahl der möglichen Varianten zur Partitionierung von :math:`10^8 = 100 Millionen` als Summe von positiven ganzen Zahlen zu berechnen. 

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    sage: z = Partitions(10^8).cardinality() #about 4.5 seconds
    sage: str(z)[:40]
    '1760517045946249141360373894679135204009'

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