Тольяттінська ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ СЕРВІСУ

Кафедра «Інформатика і обчислювальна техніка».

Контрольна робота

За дисципліни «Інформатика».

На тему: «MathCad. Знайомство з невідомою програмою.

Інтерфейс програми. »

Виконав студент гр.

Battman

Шифр №

Перевірив:

Тольятті

2004р.

ЗМІСТ.

ВСТУП 3
ПРИЗНАЧЕННЯ СИСТЕМИ 4
ОСНОВНІ МЕНЮ СИСТЕМИ 5
МОЖЛИВОСТІ СИСТЕМИ 7
ОБЧИСЛЕННЯ У MATHCAD 8
Ідентифікатори 8
Оператори та функції системи MathCAD 9
Побудова графіків 11
ДОПОМІЖНІ МАТЕРІАЛИ 12

ВСТУП

MATHCAD - універсальний математичний пакет, призначений длявиконання інженерних і наукових розрахунків. Основна перевага пакета --природний математичний мова, на якому формуються змогу оцінити потреби.
Об'єднання текстового редактора з можливістю використання загальноприйнятогоматематичної мови дозволяє користувачеві отримати готовий підсумковийдокумент. Пакет володіє широкими графічними можливостями, розширюванимвід версії до версії. Практичне застосування пакету суттєво підвищуєефективність інтелектуальної праці.

Від інших продуктів аналогічного призначення MATHCAD відрізняєтьсяорієнтація на створення високоякісних документів (доповідей, звітів,статей) в режимі WYSIWYG (What You See Is What You Get). Це означає, що,вносячи зміни, користувач негайно бачить їх результати і в будь-якіймомент може роздрукувати документ в усій красі. Робота з пакетом заекраном комп'ютера практично збігається з роботою на папері з одного лишерізницею - вона більш ефективна. Переваги MATHCAD полягає в тому, щовін не тільки дозволяє провести необхідні розрахунки, а й оформити своюроботу за допомогою графіків, малюнків, таблиць та математичних формул. А цячастина роботи є найбільш рутинної і мало творчої, до того ж вона йчас ємна і малоприємна.

Для тих, хто працює в групах, передбачені засоби колективноїроботи. Можлива підтримка зв'язку з віддаленими користувачами по електроннійпоштою: робочий простір в стандартному форматі, як і електроннеповідомлення, можна пересилати безпосередньо з програми. Так само приінтеграції з інформаційною системою World Wide Web, що дозволяєекспортувати та імпортувати робочі документи в Internet, переглядатипо WWW-повідомлення та здійснювати гіперпосиланням, для доступу доінформації.

ПРИЗНАЧЕННЯ СИСТЕМИ

MathCAD є інтегрованою системою програмування,орієнтованої на проведення математичних та інженерно-технічнихрозрахунків.

Система MathCAD містить текстовий редактор, обчислювач і графічнийпроцесор.

Текстовий редактор - служить для введення і редагування текстів. Текстиє коментарі і входять до них математичні вирази невиконуються. Текст може складатися з слів, математичних виразів іформул, спецзнаки. Відмінна риса системи - використаннязагальноприйнятою в математиці символіки (ділення, множення, квадратнийкорінь).

Обчислювач - забезпечує обчислення по складних математичнихформулами, має великий набір вбудованих математичних функцій, дозволяєобчислювати ряди, суми, твори, визначений інтеграл, похідні,працювати з комплексними числами, вирішувати лінійні і нелінійні рівняння,проводити мінімізацію функції, виконувати векторні та матричні операції татощо. Легко можна міняти розрядність чисел і похибка інтеграційнихметодів.

Графічний процесор - служить для створення графіків. Він поєднуєпростоту спілкування з користувачем з великими можливостями графічнихкоштів. Графіка орієнтована на вирішення типових математичних задач.
Можливо швидка зміна розмірів графіків, накладення їх на текстовінаписи і переміщення їх у будь-яке місце документа. MathCAD автоматичнопідтримує роботу з математичним процесором. Останній помітнопідвищує швидкість розрахунків і виводу графіків, що суттєво у зв'язку зтим, що MathCAD завжди працює в реальному часі. Це пов'язано з тим,що тільки в цьому режимі можна формувати на екрані спеціальніматематичні символи і одночасно застосовувати їх разом з графіками татекстом. MathCAD підтримує роботу з багатьма типами принтерів, а так самоз плоттерами.

MathCAD - система універсальна, тобто вона може використовуватися в будь-якійгалузі науки і техніки, скрізь, де застосовуються математичні методи.
Запис команд у системі MathCAD мовою, дуже близькому до стандартногомови математичних розрахунків, спрощує постановку і вирішення завдань.

ОСНОВНІ МЕНЮ СИСТЕМИ

Основне меню містить наступні позиції:

File, Edit, Window, Help - ці групи команд стандартні для всіх windows -додатків, на них зупинятися не будемо.

View - Поряд зі стандартними пунктами є команди «Animate» і
«Playback» дозволяють створювати і програвати анімації.
У пункті «Preferences» можна задати параметри підключення програми доінтернет і налаштування перевірки правопису (тільки англійська мова)

Insert - група команд з управління вставкою в документ різнихоб'єктів.

Graph - дозволяє вставляти в документ графіки в 2-х, 3-х, і полярній системах координат

Matrix - дозволяє вставляти в документ числовий масив

Function - дозволяє вставляти в документ функції (причому як звичайні математичні - синус, косинус, так і специфічні матсадовскіе - робота в ізображініямі наприклад)

Unit - дозволяє вставляти в документ одиниці виміру (метри, градуси і т. п.)

Picture - дозволяє вставляти в документ картинки

Math Region/Text Region - дозволяє позначати: де вводяться просто текст, а де - формули

Page Break - дозволяє вставляти в документ примусовий перехід на наступну сторінку

Hyperlink - дозволяє вставляти в документ гіперпосилання

Reference - дозволяє вставляти в документ посилання на інший файл

Component - дозволяє вставляти в документ інший файл з розрахункових програм Наприклад з Excel-я, з MathLab.

Object - дозволяє вставляти в документ взагалі будь-який файл, наприклад

Flash.

Format - група команд з форматування документа

Команди задають шрифт, колір, одиниці вимірювання, відступи для Equation

- математичних формул;

Results - результатів ;

Text - тексту;

Paragraph - параграфа;

Tabs - табуляції;

Properties - виділеного об'єкта;

Graph - формат графіків;

Color - налаштування кольору;

Separate regions/Align regions - змінити та вирівнювання областей

Area - блокування/розблокування області

Headers/Footers - заголовок і «підвал» сторінки

Repaginate now - перерозбити сторінки

Math - група команд по калькуляції формул

Calculate - обчислити вираз;

Calculate Worksheet - обчислити все на аркуші;

Automatic Calculation - автоматичне обчислення;

Options - точність обчислень; < p> Symbolics - група команд для алгебраїчних обчислень

Evaluate - обчислити (алгебраїчних/с плав. точкою/комплексні числа);

Simplify - спростити;

Variable , Matrix - робота зі змінними і матрицями;

МОЖЛИВОСТІ СИСТЕМИ

Математичний інтерпретатор системи - найбільш цікава її частину.
Математичні формули, що підлягають інтерпретації, записуються взагальноприйнятому вигляді. Наприклад, обчислення квадратного кореня з двох в системі
MathCAD задається як (2 =, а не у вигляді PRINT SQR (2), як це робиться,скажімо, на Бейсіку. Для введення формул використовуються шаблони, що вводятьсяпевними комбінаціями клавіш. Є можливість зміни форматупредставлення чисел, наприклад числа знаків після розділової точки,похибки обчислень і позначення уявної одиниці (i на j і навпаки)при операціях з комплексними числами.

У MathCAD передбачені кошти для вирішення нелінійних рівнянь, немають аналітичних рішень. Так, функція root (f (x, y, z,), x) шукаєзначення змінної x, при якому f (x, y, z) = 0. Більш складні обчислення
(рішення систем нелінійних рівнянь, мінімізація функцій декількохзмінних та ін) забезпечуються організацією обчислювального блоку,що відкривається словом Given.

Фахівців в електротехніці і радіотехніці, напевно, привернеспроможність системи MathCAD виконувати всі передбачені в ній обчисленняяк з дійсними, так і з комплексними числами.

У MathCAD введений функціонально повний набір векторних і матричнихоперацій. Це істотно полегшує рішення задач лінійної алгебри. УЯк приклад у документі 3 дається рішення системи лінійних рівнянь зкомплексними коефіцієнтами, в ході якого здійснюється зверненнякомплексної матриці. До таких рівнянь призводить аналіз електричних іелектронних ланцюгів на змінному струмі.

Є кошти лінійної та сплайн-інтерполяції та екстраполяції даних.
Лінійна інтерполяція графічно означає просто підключення вузлових точокграфіка відрізками прямих. На відміну від неї сплайн-інтерполяція нагадуєз'єднання цих точок за допомогою гнучкої лінійки. Строго математично цеозначає проведення через кожні три точки лінії, описуваної кубічнимполіномом. При цьому у всіх стикуємих точках забезпечується безперервністьяк перші, так і другої похідної кожного з поліномів. Сплайн -інтерполяція - це потужний засіб представлення даних, заданих невеликимчислом вузлових точок.

ОБЧИСЛЕННЯ У MATHCAD

Поняття використовувані в MathCAD: змінна, константа, системназмінна, функція, оператор.

Завдання змінних з межами зміни, що дає можливістьпроведення циклічних обчислень. Целоісчісленная змінна, що змінюється зкроком 1 від значення Start до значення End, задається наступним чином:
Name: Start; End що дає Name: = Start .. End

Ідентифікатори

Алфавіт системи MathCAD рядкові і прописні латинські букви, арабськіцифри, ряд грецьких літер та спеціальних знаків. З їх допомогою задаються іменавбудованих функцій і оператори і ідентифікатори. Ідентифікатори повинніпочинатися з літери і їхні імена повинні бути унікальні. (qwerty, resultat --можна; 1u, sin, альфа - не можна)

Грецькі літери вводяться натисканням клавіші Alt і деяких латинськихбукв.

Константи - це тип даних, що мають незмінне значення у всій програмі.

У системі є тільки один тип констант - числові. До числовим констант можуть відноситься і попередньо визначені змінні

(системні змінні):

(= 3.14159 (е = 2.71823 основа натурального логарифма

(= 10 (нескінченність (

(= 0.01 відсоток

TOL = 0.001 похибка чисельних методів

ORIGIN = 0 нижня межа індексації масивів

Значення їх можна нехтувати , але не рекомендується.

Змінні: набирається: Х: = 123

Для введення значень змінних Х =. Форма виведення залежить відвстановленого користувачем формату виводу. Він може бути глобальним, тоє відноситься до всієї програми, може бути локальним, тобто діятив обмеженій області.

Глобальний формат
RADIX = d - тип використовуваних чисел (d - десяткові).
PRECISION DISPLAYED = 4 - кількість знаків після коми.
EXPONENTIAL THRESHOLD = 6 - кордон подання чисел векспоненційної формі.
IMARGINARY SYMBOL = i - позначення для уявної одиниці.
ZERO TOLERANCE = 15 - значення машинних нулів при обчисленні.
COMPLEX TOLERANCE = 15 - представлення машинних нуля для комплексних чисел.
OVERALE DEFAULT - глобальна установка даних.
REVERT - повернення до вихідних даних.
DONE - продовження роботи.

Для завдання циклічних обчислень з целоісчісленной керуючоїзмінної циклу користуйтеся наступною конструкцією: ім'я змінної: = Nнач ... Nкон цикл з цілою

(вводиться як;)

Якщо Nнач > Nкон, то негативна.
Опції. У системі є безліч функцій (тригонометричні,гіперболічні, статистичні, і т.д.). функція у відповідь на звернення донеї по імені з вказівкою аргументів повинні повернути своє значення.

Х: = 1

2 + sin (Х) = 2.841

Можна задати зовнішні функції, або функції користувача.

(х es (Х): = exp (sin (X)) - така функція буде вести себе як вбудована

Оператори. Спеціальні знаки або слова, що викликають певні дії
(+, -, =,:,, ().

Оператори та функції системи MathCAD

Оператори в системі - це команди, виражені у вигляді спеціальних знаків,призначені для виконання різних математичних операцій:

ступінь Х ^ Y ХY факторіал X! 4! = 24 корінь/X (9 = 3 абсолютне значення | x | -5 | = 5 нижній індекс Х [i Xi

+, -, *,/- звичайним чином підсумовування членів ряду i $ X (Xi перемножуванням членів ряду ii # x певний інтеграл x & f (x) похідна x? f (x)

Функції - exp (x), ln (x), log (x), cos (x) і т.д.

Підсумовування членів ряду i $ х i: = 1.5

Xi: = 2 * i

(xi = 30 i

векторних і матричних змінними в системі MathCAD, називаютьсязмінні з заданими межами зміни.

Можна використовувати іншу конструкцію: ім'я змінної: = Nнач, Nслу ... Nкон; крок у цьому випадку дорівнює Nслу-Nнач

Цикл з нецелоісчісленним зміною

Приклад реалізації подвійного циклу з вкладенням. i: = 1 .. 4 - зовнішній цикл k: = 1 .. 3 - внутрішній aik: = i * k

+ Система MathCAD оперує з двома типами масивів. Перший-одномірнімасиви або вектори, друге - двовимірні або матриці.

k: = 1 .. 4 0

X: = 1

2

3

4

Yk: = exp [Xk]

1

Y: = 2 7 1 < p> 7 3 8

20 0 8

54 59

Для завдання вектора Alt + M, після цього може бути введено кількістьрядків і стовпців.

Вектори позначаються V, матриці M, скалярні величини - літерою z. z * v множення вектора на скаляр v1 * v2 множення двох векторів m1 + m2 складання матриць m1-m2 віднімання матриць mn зведення матриці в n-ступінь mt транспортування матриці (позначається як M [Alt ]!)

( v сума всіх елементів вектора (позначається як Alt + $ + V)

Система має так само ряд функцій: length (v) кількість елементів вектора last (v) возврашает індекс останнього елемента вектора max (v) максимальне значення min (v) мінімальне значення rows (m) число рядків матриці cols (m) число стовпців tr (m) слід матриці m, сума її діагональних елементів

Побудова графіків

Приклад побудови двомірної графіки:

Приклад побудови тривимірної стовпчастий діаграми:

ДОПОМІЖНІ МАТЕРІАЛИ

MathCad 2000 містить дуже багато довідкових та інших допоміжнихматеріалів.
Всі вони об'єднані в пункті меню «Resource Center»

Найбільш мене зацікавили «Шаблони рішень». Так, не маючи глибоких знання програми, людина вже може вирішувати ряд типових завдань, наприклад, нижче наведений приклад побудови простого двовимірного графіка. Це сторінка-шаблон: у виділені кольором поля ми можемо підставити свої формули і тут же отримати графік, зовсім не вникаючи особливо МатКада.

По-цілому програма справила на мене позитивне враження , і якщо колись доведеться робити обчислення, з якими не зможе впоратися Microsoft Excel, обов'язково скористаюся MathCad-му.
-----------------------

Спільна робота

(виконання колективних проектів використовуючи сайт програми)

Бібліотека прикладів рішень

Посилання на сайт програми

Підтримка користувачів і тренінгова система

Інтернет-магазин

Огляд і керівництва

( «Допомога» за програмою + навчальна електронна книга)

Шаблони рішень і довідники

(Безліч шаблонів для вирішення тієї чи іншої математичної проблеми)

«Розширюючи МатКад»

(про те як працює програма з зв'язці в Excel, Axum, MatLab, Visio,

Lotus 1-2-3 + керівництво з обробки цифрових сигналів + розрахункові приклади (механіка, електрика, архітектура, фізика, астрономія, хімія, фінанси)