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math-help

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更新于 10-16 07:52

技能介绍

用途

math-help 是 continuous-claude-v3 项目中的数学认知栈(Math Cognitive Stack)指南,定位为“精确数学计算的认知假体”。它的核心作用是帮助用户在面对数学任务时,判断应当使用哪一层工具,并给出对应的命令示例。

主要能力

该指南将数学工具划分为五个层次:

  1. SymPy(符号代数):用于精确的代数计算,包括解方程、积分、微分、化简、求极限、矩阵特征值等。适合需要闭式解、微积分和精确代数的场景。
  2. Z3(约束求解与定理证明):用于证明定理、检查可满足性、带约束的优化。适合逻辑证明、约束满足和约束优化问题。
  3. Math Scratchpad(推理验证):用于验证逐步推理、检查推导链、解释单个步骤。适合检查自己的解题过程、验证推导。
  4. Math Tutor(教育):用于学习、获取提示、生成练习题,提供分步解答。适合学习、辅导和练习。
  5. Lean 4(形式化证明):用于严格的机器验证数学证明、范畴论、类型论。适合发表级证明、依赖类型和范畴论。

此外还包含数值工具:NumPy(160 个函数,矩阵运算、线性方程组)、SciPy(289 个函数,最小化、求根、曲线拟合)、mpmath(153 个函数,任意精度计算),以及可视化工具 math_plot.py(二维图、三维曲面、多函数图、LaTeX 渲染)。

使用方式

指南以快速参考表的形式列出常见需求与对应命令,例如:解方程使用 sympy_compute.py solve,积分/微分使用 sympy_compute.py,求极限使用 sympy_compute.py limit,矩阵运算使用 sympy_compute.py 或 numpy_compute.py,验证推理步骤使用 math_scratchpad.py verify,检查证明链使用 math_scratchpad.py chain,获取渐进提示使用 math_tutor.py hint,生成练习题使用 math_tutor.py generate,证明定理使用 z3_solve.py prove,检查可满足性使用 z3_solve.py sat,约束优化使用 z3_solve.py optimize,绘图使用 math_plot.py,任意精度使用 mpmath_compute.py,数值优化使用 scipy_compute.py,形式化机器证明使用 Lean 4(lean4 skill)。

命令通常通过 uv run python -m runtime.harness scripts/... 或 uv run python scripts/cc_math/... 调用。指南还提供了工具选择决策树,按“符号计算 / 证明或约束 / 数值计算 / 验证推理 / 学习练习 / 形式化证明”六类问题引导选择。

适用场景

  • 需要精确符号解、微积分运算或代数化简;
  • 需要证明定理、检查约束可满足性或做约束优化;
  • 需要验证自己的推导步骤或证明链是否正确;
  • 需要学习数学概念、获取分级提示或生成练习题;
  • 需要机器验证的形式化证明;
  • 需要数值计算、任意精度计算或函数绘图。

限制

指南中未提供关于收费、价格、平台支持范围、性能指标或效果保证的信息。所有数学脚本通过 uv sync 安装,依赖包括 sympy、z3-solver、numpy、scipy、mpmath、matplotlib、plotly。Lean 4 的完整文档需参考 /lean4 skill。