Решение дифференциальных уравнений в среде MathCAD (стр. 1 из 8)

Лекция №1. СистемаMathcad

Назначение и состав системы. Входной языки язык реализации системы. Основные объекты входного языка системы Mathcad

В последнее времяширокое распространение получили пакеты математических программ (илиматематические системы), которые можно использовать для различных вычислений ивычерчивания графиков (Mathematica, Derive, Statistica, MathCAD, MathLAB и др.). В этих системах процессвычислений сильно автоматизирован, что позволяет экономить время и большевнимания уделять физическому смыслу получаемого результата. Выбор системызависит от характера решаемых задач, от вкуса, от практики.

Система MathCAD -разработка фирмы MathSoft. Примерно каждый год появляетсяновая версия этой системы. В настоящий момент известна версия Mathcad 12.

Назначение системы: MathCAD - это интегрированная системапрограммирования, ориентированная на проведение математических иинженерно-технических расчетов. MathCAD содержит текстовый редактор, вычислитель, символьныйпроцессор и графический процессор.

Вид окна системы MathCAD аналогичен окнам приложений ОСсемейства Windows (Word, Exelи др.).

1. Интерфейспользователя в системе MathCAD. Интерфейс пользователя состоит из:

1. строки заголовка

2. строки главного меню

3. из строки состояния

которая включается командойView/Status Bar, и на которой отображаетсяследующая информация (слева направо): контекстно-зависимая подсказка оготовящемся действии, режим вычислений (AUTO (автоматический) или Calc 9 (ручной)), режим Gaps Lock (CAP),режим Num Lock (NUM,), номер страницы, на которой находится курсор (Page 1);

4. из панелей Standard, Formatting, Math, Controls, Recources:

На каждой из панелейимеется характерная вешка перемещения в виде выпуклой вертикальной черты вначале каждой панели. С помощью нее можно переносить панели в любое место окнаредактирования или "прилепить" ее к любой стороне окна.

Настройка составапанелей инструментов.Установить курсор над нужной панелью и правой кнопкой вызвать контекстное меню,из которого выбрать пункт Customize (Настроить), появится диалоговое окно. В левой панели этого окнарасположены еще не добавленные пиктограммы, в правой – добавленные. По команде Add пиктограмма переходит в правоеокно, а по команде Removeпиктограмма возвращается в левую панель.

Пиктограммы панели

дублируют основные команды главного меню. На панели

собраныкоманды, предназначенные для форматирования текста, такие как изменение стиля ишрифта текста, выравнивание, создание списков.

Панель

служит для вставки вдокумент стандартных элементов управления интерфейса пользователя (флажков,переключателей, полей ввода и т.п.).

Панель

служит для вызоваресурсов MathCAD (примеров, учебников, но только наанглийском языке).

Наибольший интерес длянас в системе MathCAD представляет математическая панель

. Онасодержит перемещаемые палитры математических знаков, которые служат для вводапрактически всех известных математических символов и шаблонов операторов ифункций

– служит для ввода арифметическихопераций и часто используемых простых функций. Эта палитра фактически дублируетобычный калькулятор.

– содержит команды для построениясеми типов графиков.

- для создания векторов и матрици некоторые операции для работы с ними.

- для вставки операторовуправления вычислениями и для ыставки пользовательских операторов..

- эта палитра содержит операциивысшей математики (производные, интегралы, пределы и др.),а также знак бесконечности

- для вставки операций сравненияи логических операций Not

, And

, Or

- инструменты программированиясистемы MathCAD.

- палитра для набора греческихсимволов.

- содержит ключевые слова,управляющие символьными вычислениями.

эта панель вместе спанелью

содержитключевые слова, используемые при символьных вычислениях. Здесь расположеныкоманды, задающие тип символьной переменной.

2. Документ всистеме MathCAD.Состоит из блоков, т.е. отдельных частей. В документе блоки имеют точкупривязки, расположенную слева

Блоки м.б. трех типов -текстовые, вычислительные, графические. Текстовые блоки играют рольнеисполняемых комментариев. Они служат лишь для повышения наглядностидокумента. Вычислительные блоки состоят из исполняемых математическихвыражений, например, формул, уравнений, равенств неравенств и т.д. Графическиеблоки также являются исполняемыми.

Блоки можно перемещатьпо документу и располагать в удобной для пользователя форме, но дляправильного функционирования системы имеет большое значение правильныйпорядок расположения блоков. Например, если в некотором блоке содержатсяоперации, требующие данных из другого блока, то этот другой блок обязательнодолжен выполняться первым и располагаться перед использующим его блоком. Инаяситуация приведет к появлению ошибки. Сигнал ошибки имеет вид надписи, откоторой отходит черта, указывающая место ошибки:

При манипуляциях сблоками на экране могут оставаться нежелательные искажения. Для их устраненияследует использовать команду Refresch (обновить) меню View.

В документе MathCad эффективно решена проблема сквознойпередачи данных от одного блока к другому, например, от одногоматематического выражения к другому, от него к таблицам, от таблиц к графикам ит.д. Поэтому изменение в любой формуле или в задании входных данных тут жеведет к пересчету задачи по всей цепи взаимодействия блоков (это не относится,однако к символьным операциям, реализуемым с помощью команд меню).

Размеры блоковустанавливаются автоматически в зависимости от числа входящих в них знаков, либо от заданныхразмеров графиков. Обычно границы блоков не видны, но можно установить подсвеченныйрежим показа блоков (команда View Regions)

Блоки не должны налагаться другна друга

.Если такое произошло, то надо воспользоваться командой разделенияперекрывающихся областей в документе (Formatt/Separate Regions), предварительно выделив этиперекрывающиеся области.

Сразу после запускасистема готова к созданию документа с необходимыми пользователю вычислениями.Соответствующее новому документу окно редактирования получает название Untitled: N , где N – порядковый номер документа.

При сохранении на диск документсистемы MathCad записывается в файл с расширением.mcd.

Окно редактированиясодержит (даже когда очищено) два важных объекта – курсор ввода в виде красного крестика и вертикальную линию, отделяющуютекущую страницу от соседней (справа)

. Если документ большой, то внекотором месте будет наблюдаться и прерывистая горизонтальная линия разделастраниц

.Эти линии раздела показывают, каким образом будет осуществляться разбиение настраницы при распечатке документа на принтере. Изменить параметры страницыможно с помощью команды File/Page Setup. Вокне редактирования документа можно включить линейку с помощью команды View/Ruler

. Масштаб документа можноизменить по команде View/Zoom.