Реферат: MachCAD Знакомство с неизвестной программой интерфейс программы

ТОЛЬЯТТИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯАКАДЕМИЯ СЕРВИСА

Кафедра«Информатикаи вычислительнаятехника».

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине«Информатика».

На тему: «MathCad.Знакомствос неизвестнойпрограммой.

Интерфейспрограммы.»

Выполнил студентгр.

Battman

Шифр №

Проверил: преподаватель

Тольятти

2004г.

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ

MATHCAD — универсальныйматематическийпакет, предназначенныйдля выполненияинженерныхи научных расчетов.Основное преимуществопакета — естественныйматематическийязык, на которомформируютсярешаемые задачи.Объединениетекстовогоредактора свозможностьюиспользованияобщепринятогоматематическогоязыка позволяетпользователюполучить готовыйитоговый документ.Пакет обладаетширокими графическимивозможностями, расширяемымиот версии кверсии. Практическоеприменениепакета существенноповышаетэффективностьинтеллектуальноготруда.

От других продуктованалогичногоназначенияMATHCAD отличаетсяориентацияна созданиевысококачественныхдокументов(докладов, отчетов, статей) в режимеWYSIWYG (What YouSee Is WhatYou Get). Этоозначает, что, внося изменения, пользовательнемедленновидит их результатыи в любой моментможет распечататьдокумент вовсем блеске.Работа с пакетомза экраномкомпьютерапрактическисовпадает сработой набумаге с однойлишь разницей- она болееэффективна.Преимущества MATHCAD состоитв том, что онне только позволяетпровести необходимыерасчеты, но иоформить своюработу с помощьюграфиков, рисунков, таблиц и математическихформул. А этачасть работыявляется наиболеерутинной и малотворческой, к тому же онаи время емкаяи малоприятная.

Для тех, ктоработает вгруппах, предусмотренысредства коллективнойработы. Возможнаподдержка связис удаленнымипользователямипо электроннойпочте: рабочеепространствов стандартномформате, каки электронноесообщение, можно пересылатьнепосредственноиз программы.Так же при интеграциис информационнойсистемой WorldWide Web, позволяющаяэкспортироватьи импортироватьрабочие документыв Internet, просматриватьпо WWW- сообщенияи осуществлятьгипертекстовыепереходы длядоступа к информации.

НАЗНАЧЕНИЕСИСТЕМЫ

MathCAD являетсяинтегрированнойсистемойпрограммирования, ориентированнойна проведениематематическихи инженерно-техническихрасчетов.

Система MathCADсодержит текстовыйредактор, вычислительи графическийпроцессор.

Текстовыйредактор — служит дляввода и редактированиятекстов. Текстыявляются комментариии входящие вних математическиевыражения невыполняются.Текст можетсостоять изслов, математическихвыражений иформул, спецзнаков.Отличительнаячерта системы- использованиеобщепринятойв математикесимволики(деление, умножение, квадратныйкорень).

Вычислитель — обеспечиваетвычислениепо сложнымматематическихформулам, имеетбольшой наборвстроенныхматематическихфункций, позволяетвычислять ряды, суммы, произведения, определенныйинтеграл, производные, работать скомплекснымичислами, решатьлинейные инелинейныеуравнения, проводитьминимизациюфункции, выполнятьвекторные иматричныеоперации ит.д… Легко можноменять разрядностьчисел и погрешностьинтеграционныхметодов.

Графическийпроцессор — служит длясоздания графиков.Он сочетаетпростоту общенияс пользователемс большимивозможностямиграфическихсредств. Графикаориентированана решениетипичныхматематическихзадач. Возможнобыстрое изменениеразмеров графиков, наложение ихна текстовыенадписи и перемещениеих в любое местодокумента.MathCAD автоматическиподдерживаетработу с математическимпроцессором.Последнийзаметно повышаетскорость расчетови вывода графиков, что существеннов связи с тем, что MathCAD всегдаработает вграфическомрежиме. Этосвязано с тем, что только вэтом режимеможно формироватьна экране специальныематематическиесимволы иодновременноприменять ихвместе с графикамии текстом. MathCADподдерживаетработу со многимитипами принтеров, а так же с плоттерами.

MathCAD — системауниверсальная, т.е. она можетиспользоватьсяв любой областинауки и техники, везде, гдеприменяютсяматематическиеметоды. Записькоманд в системеMathCAD на языке, очень близкомк стандартномуязыку математическихрасчетов, упрощаетпостановкуи решение задач.

ОСНОВНЫЕМЕНЮ СИСТЕМЫ

Основное менюсодержит следующиепозиции:

File, Edit,Window, Help – этигруппы командстандартныдля всехwindows-приложений, на них останавливатьсяне будем.

V/>iew — Наряду состандартнымипунктами имеютсякоманды «Animate»и «Playback»позволяющиесоздавать ипроигрыватьанимации.

В пункте «Preferences»можно задатьпараметрыподключенияпрограммы кинтернет инастройкипроверки правописания(только английскийязык)

I/>nsert — группа командпо управлениювставкой вдокумент различныхобъектов.

Graph – позволяетвставлять вдокумент графикив 2-х, 3-х, и полярнойсистемах координат

Matrix — позволяетвставлять вдокумент числовоймассив

Function — позволяетвставлять вдокумент функции(причем какобычные математические– синус, косинус, так и специфическиематсадовские– работа визображинияминапример)

Unit — позволяетвставлять вдокумент единицыизмерения(метры, градусыи т.п.)

Picture — позволяетвставлять вдокумент картинки

Math Region/TextRegion — позволяетпомечать: гдевводятся простотекст, а где –формулы

Page Break — позволяетвставлять вдокументпринудительныйпереход наследующуюстраницу

Hyperlink — позволяетвставлять вдокумент гиперссылку

Reference — позволяетвставлять вдокумент ссылкуна другой файл

Component — позволяетвставлять вдокумент другойфайл из расчетныхпрограмм Напримериз Excel-я, изMathLab.

Object — позволяетвставлять вдокумент вообщелюбой файл, например Flash.

F/>ormat — группа командпо форматированиюдокумента

Команды задаютшрифт, цвет, единицы измерение, отступы для Equation –математическихформул;

Results – результатов;

Text – текста;

Paragraph – параграфа;

Tabs – табуляции;

Properties –выделенногообъекта;

Graph – форматграфиков;

Color – цветовыенастройки;

Separate regions/Alignregions – разбиениеи выравниваниеобластей

Area –блокировка/разблокировкаобласти

Headers/Footers– заголовоки «подвал»страницы

Repaginate now– переразбитьстраницы

M/>ath — группа командпо калькуляцииформул

Calculate –вычислитьвыражение;

Calculate Worksheet– вычислить все на листе;

Automatic Calculation– автоматическоевычисление;

Options – точностьвычислений;

/>

Symbolics — группа команддля алгебраическихвычислений

Evaluate –вычислить(алгебраически/сплав. точкой/комплексныечисла);

Simplify –упростить;

Variable, Matrix– работа спеременнымии матрицами;

ВОЗМОЖНОСТИСИСТЕМЫ

М/>/>атематическийинтерпретаторсистемы — наиболееинтереснаяеё часть. Математическиеформулы, подлежащиеинтерпретации, записываютсяв общепринятомвиде. Например, вычислениеквадратногокорня из двухв системе MathCADзадаётся как√2 =, а нев виде PRINTSQR (2), как этоделается, скажем, на Бейсике. Дляввода формулиспользуютсяшаблоны, вводимыеопределённымикомбинациямиклавиш. Имеетсявозможностьизмененияформата представлениячисел, напримерчисла знаковпосле разделительнойточки, погрешностивычисленийи обозначениямнимой единицы(i на jи наоборот) приоперациях скомплекснымичислами.

В MathCAD предусмотренысредства длярешения нелинейныхуравнений, неимеющих аналитическихрешений. Так, функция root(f(x,y,z,),x)ищет значениепеременнойx, при которомf(x,y,z)= 0. Более сложныевычисления(решение системнелинейныхуравнений, минимизацияфункций несколькихпеременныхи др.) обеспечиваютсяорганизациейвычислительногоблока, открываемогословом Given.

Специалистовв электротехникеи радиотехникенавернякапривлечётспособностьсистемы MathCADвыполнять всепредусмотренныев ней вычислениякак с действительными, так и с комплекснымичислами.

В MathCAD введёнфункциональнополный наборвекторных иматричныхопераций. Этосущественнооблегчаетрешение задачлинейной алгебры.В качествепримера в документе3 даётся решениесистемы линейныхуравнений скомплекснымикоэффициентами, в ходе которогопроизводитсяобращениекомплекснойматрицы. К такимуравнениямприводит анализэлектрическихи электронныхцепей на переменномтоке.

Есть средствалинейной исплайн-интерполяциии экстраполяцииданных. Линейнаяинтерполяцияграфическиозначает простосоединениеузловых точекграфика отрезкамипрямых. В отличииот неё сплайн-интерполяциянапоминаетсоединениеэтих точек спомощью гибкойлинейки. Строгоматематическиэто означаетпроведениечерез каждыетри точки линии, описываемойкубическимполиномом. Приэтом во всехстыкуемыхточках обеспечиваетсянепрерывностькак первой, так и второйпроизводнойкаждого изполиномов.Сплайн-интерполяция- это мощноесредствопредставленияданных, заданныхнебольшимчислом узловыхточек.

ВЫЧИСЛЕНИЯВ MATHCAD

Понятия используемыев MathCAD: переменная, константа, системнаяпеременная, функция, оператор.

Задание переменныхс пределамиизменения, чтодает возможностьпроведенияциклическихвычислений.Целоисчисленнаяпеременная, меняющаясяс шагом 1 от значенияStart до значенияEnd, задаетсяследующимобразом:

Name:Start;End что даетName:= Start..End

Идентификаторы

Алфавит системыMathCAD строчныеи прописныелатинскиебуквы, арабскиецифры, ряд греческихбукв и специальныхзнаков. С ихпомощью задаютсяимена встроенныхфункций и операторыи идентификаторы.Идентификаторыдолжны начинатьсяс буквы и ихимена должныбыть уникальны.(qwerty, resultat– можно; 1u,sin, альфа — нельзя)

Греческие буквывводятся нажатиемклавиши Altи некоторыхлатинских букв.

Константы — это тип данных, имеющие неизменноезначение вовсей программе.В системе имеетсятолько одинтип констант- числовые. Кчисловым константаммогут относитсяи предварительноопределенныепеременные(системныепеременные):

 = 3.14159 

е = 2.71823 основаниенатуральногологарифма

 = 10 бесконечность

 = 0.01 процент

TOL = 0.001 погрешностьчисленныхметодов

ORIGIN = 0 нижняяграница индексациимассивов

Значения ихможно переопределить, но не рекомендуется.

Переменные: набирается: Х:=123

Для ввода значенийпеременныхХ =. Форма выводазависит отустановленногопользователемформата вывода.Он может бытьглобальным, то есть относитсяко всей программе, может бытьлокальным, тоесть действоватьв ограниченнойобласти.

Глобальныйформат

RADIX = d- тип используемыхчисел (d — десятичные).

PRECISION DISPLAYED= 4 — количествознаков послезапятой.

EXPONENTIAL THRESHOLD= 6 — граница представлениячисел в экспоненциальнойформе.

IMARGINARY SYMBOL= i — обозначениедля мнимойединицы.

ZERO TOLERANCE= 15 — значениемашинных нулейпри вычислении.

COMPLEX TOLERANCE= 15 — представлениемашинных нулядля комплексныхчисел.

OVERALEDEFAULT — глобальнаяустановкаданных.

REVERT — возвратк исходнымданным.

DONE — продолжениеработы.

Для заданияциклическихвычисленийс целоисчисленнойуправляющейпеременнойцикла пользуйтесьследующейконструкцией:

/>/>имяпеременной:=Nнач...Nкон цикл

с целой

(вводитсякак ;)

Если Nначкон, то шаг измененияпеременнойположительный, если Nнач> Nкон, то отрицательный.

Функции. Всистеме имеетсямножествофункций(тригонометрические, гиперболические, статистические, и т.д.). функцияв ответ на обращениек ней по именис указаниемаргументовдолжны возвратитьсвое значение.

Х:=1

2+sin(Х)=2.841

Можно задатьвнешние функции, или функциипользователя.

х es(Х):=exp(sin(X))- такая функциябудет вестисебя как встроенная

Операторы. Специальныезнаки или слова, вызывающиеопределенныедействия (+, -, =, :,, ).

Операторы ифункции системыMathCAD

Операторыв системе — этокоманды, выраженныев виде специальныхзнаков, предназначенныедля выполненияразличныхматематическихопераций:

степень Х^Y ХY

факториал X! 4!=24

корень /X 9=3

абсолютноезначение |x |-5|=5

нижний индекс Х[i Xi

+, -, *, / — обычнымобразом

суммированиечленов ряда i$X Xi

перемножениечленов рядаi i#x

определенныйинтеграл x&f(x)

производная x?f(x)

Функции — exp(x),ln(x), log(x),cos(x) ит.д.

Суммированиечленов ряда

/>i$х i:=1.5

Xi:=2*i

xi=30

i

Векторнымии матричнымипеременнымив системе MathCAD, называютсяпеременныес заданнымипределамиизменения.

Можно использоватьдругую конструкцию:

имя переменной:=Nнач,Nслу...Nкон;

/>шагв этом случаеравен Nслу-Nнач

Цикл с нецелоисчисленнымизменением

Пример реализациидвойного циклас вложением.

i:=1..4 — внешнийцикл

k:=1..3 — внутренний

aik:=i*k

+Система MathCADоперирует сдвумя типамимассивов. Первый-одномерныемассивы иливекторы, второй- двумерные илиматрицы.

k/>/>:=1..4 0

X: = 1

2

3

4

Yk:=exp[Xk]

/>/>

1

Y:= 2 7 1

7 3 8

20 0 8

54 59

Для заданиявектора Alt+M, после этогоможет бытьвведено количествострок и столбцов.

Векторы обозначаютсяV, матрицыM, скалярныевеличины — буквойz.

z*v умножениевектора наскаляр

v1*v2 умножениедвух векторов

m1+m2 сложениематриц

m1-m2 вычитаниематриц

mn возведениематрицы в n-степень

mt транспортированиематрицы (обозначаетсякак M[Alt]!)

v суммавсех элементоввектора (обозначаетсякак Alt+$+V)

Система имееттак же ряд функций:

length(v) количествоэлементоввектора

last(v) возврашаетиндекс последнего элемента вектора max(v) максимальноезначение

min(v) минимальноезначение

rows(m) числострок матрицы

cols(m) числостолбцов

tr(m) следматрицы m, сумма её диагональныхэлементов

ПОСТРОЕНИЕГРАФИКОВ

Пример построениядвухмернойграфики:

/>

/>

/>

/>

Пример построениятрехмернойстолбчатойдиаграммы:

/>

/>

/>

/>

/>

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕМАТЕРИАЛЫ

MathCad 2000 содержиточень многосправочныхи иных вспомогательныхматериалов.

Все они объединеныв пункте меню«Resource Center»

/>

/>

Наиболее менязаинтересовали«Шаблоны решений».Так, не имеяглубоких знанияпрограммы, человек ужеможет решатьряд типичныхзадач, например, ниже приведенпример построенияпростейшегодвумерногографика. Этостраница-шаблон: в выделенныецветом полямы можем подставитьсвои формулыи тут же получитьграфик, совершенноне вникая вособенностиМатКада.

/>

В-целом программапроизвела наменя положительноевпечатление, и если когда-топридется производитьвычисления, с которыми несможет справитьсяMicrosoft Excel, обязательновоспользуюсьMathCad-ом.

,>