Материал: ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

-в диалоговом окне Сохранение формы в строке Задайте имя формы

наберите имя Форма1;

-нажмите кнопку ОК.

1). Закройте таблицу, выбрав команду меню ФАЙЛ -

Закрыть.

4. Отчет о работе – распечатка формы Литература: [3], с. 221-223

Работа 8. MathCAD – универсальная система математических расчетов

Цель работы

Изучение основ работы с программой MathCAD. Освоение входного языка системы. Управление вычислительным процессом. Построение и форматирование графиков. Выполнение символьных операций.

8.1.Основные теоретические сведения

8.1.1.Назначение системы MathCAD

Система MathCAD по праву называется современной универсальной массовой математической системой для всех пользователей. Отличительной чертой интегрированных математических систем MathCAD, разработчиком которых является фирма MathSoft (США), является подготовка документов, в которых объединяются задание исходных данных, математическое описание их обработки и результаты вычислений в виде числовых данных, таблиц и графиков. В MathCAD удачно решена проблема передачи изменений числовых данных по всей цепочке вычислений. Текст документа MathCAD почти ничем не отличается от текста научных статей. Графическая среда программы позволяет записывать математические формулы в привычном виде. С появлением MathCAD студенты, аспиранты, инженеры и ученые получили в свои руки превосходный инструмент для повседневной работы. Для обучения работе с системой фирма MathSoft предлагает набор коротких примеров решения типовых математических задач. Поэтому наряду с электронными книгами по расчетам (BookSampler) и интерфейсу (Desktop Reference) и самоучителем (Tutorial) MathCAD содержит множество коротких примеров – шпаргалок (QuickSheet).

MathCAD является полноценным Windows-приложением со встроенными средствами обмена и поддерживает технологию OLE. Этот пакет имеет естественный входной язык представления математических зависимостей и инструменты для их набора. Система позволяет выполнять как численные, так и аналитические (символьные) вычисления, имеет чрезвычайно удобный математически интегрированный интерфейс и прекрасные средства научной графики. Встроенный текстовый процессор позволяет оформить текст документа без применения Word. Пользователь создает программу средствами текстового, формульного и графического

редактора, а система MathCAD сама составляет программу, которая хранится в ОЗУ, до тех пор, пока не будет сохранена в файле с расширением MCD или RTF. MathCAD предназначен, в частности, для

проведения расчетов с действительными и комплексными числами;

решения линейных и нелинейных уравнений и систем уравнений;

упрощения, развертывания и группировки выражений;

транспонирования, обращения матриц, вычисления определителя;

построения двумерных и трехмерных графиков;

оформления научно-технических текстов, содержащих сложные формулы;

дифференцирования и интегрирования, аналитического и численного;

проведения статистических расчетов и анализа данных.

8.1.2. Рабочее место системы MathCAD

Рабочее пространство MathCAD состоит из строки заголовка, в котором находится имя документа по умолчанию (Untitled:1), строки меню; панелей инструментов, строки состояния. Настройка рабочего пространства осуществляется командами меню Вид. Окно документа пунктирной линией разделено на две части. Правая часть (непечатаемая) используется для сложных вспомогательных расчетов, и ее размер по горизонтали превышает видимую на экране область редактирования. В системе MathCAD можно работать одновременно с 8-ю документами, переключение между открытыми документами осуществляется с помощью меню Окно. Каждый документ представляется совокупностью областей в виде блоков прямоугольной формы (текстовых, графических, формульных, табличных). MathCAD выполняет обработку блоков в строго определенном порядке: слева направо и сверху вниз, учитывая и все блоки в правой части документа. Поэтому перекрытие блоков не допускается. В математическом процессоре MathCAD заложен последовательный принцип расчета: значения всех переменных, которые используются в математическом выражении, должны быть определены левее и (или) выше тех выражений, где они используются (за исключением глобальных переменных).

Математические области возникают при щелчке мышью на свободном месте, возникающий красный крестик фиксирует место ввода формулы. Текстовые области создаются нажатием кнопки с буквой А на панели инструментов. Области на экране легко можно перетаскивать мышью или меремещать командами меню Правка.

Система Mathcad может работать в двух основных режимах: автоматическом (по умолчанию) и ручном. Чтобы избежать пересчёта результатов на экране при каждом вносимом изменении, надо отключить команду Математика/Автоматический режим. При отключённом автоматическом режиме для обновления результатов нужно нажимать <F9>. Иногда возникает необходимость отключить вычисление в конкретном формульном блоке. Для этого надо на нем щелкнуть и выполнить команду

Математика/Отключить выражение. Для прерывания вычислений нажимается < Esc >. Нажатие <F9> возобновляет их.

Указатель мыши используется, чтобы размещать курсор Mathcad в документе. Курсор принимает три различные формы: визир (красный крестик), маркер ввода (синяя вертикальная черта), выделяющая рамка (прямоугольник или две стороны прямоугольника, охватывающие выражение или его часть). Какая из трех форм будет использована, зависит от того, на каком объекте выполнен щелчок мышью. Выделяющая рамка нажатием клавиши Стрелка вниз превращается в маркер ввода, который перемещается по выражению с помощью клавиш управления курсором. Маркер ввода нажатием клавиши Стрелка вверх превращается в выделяющую рамку. Все, что попадает в эту рамку, становится операндом следующего выражения.

Чтобы выделить область целиком или несколько областей, надо щёлкнуть рядом с областью, и удерживая нажатой левую кнопку мыши, перемещать мышь до тех пор, пока выделяющий прямоугольник не охватит все области. Выделенные области можно перемещать с помощью мыши, копировать и вставлять, удалять, используя команды меню Правка. Истинные размеры областей документа больше кажущихся. Чтобы увидеть истинные размеры надо выполнить команду Правка/Области/Показать области. Если области перекрываются, можно выделить их и перетащить в разные стороны или выбрать команду Правка/Области/Разделить области.

8.1.3. Входной язык системы MathCAD

Система MathCAD обладает специализированным языком программирования сверхвысокого уровня, ориентированным на математические расчеты. От пользователя MathCAD требует, прежде всего, корректного описания алгоритма решения математической задачи на входном языке, очень напоминающем общепринятый язык описания математических и научно-технических расчетов.

Алфавит входного языка системы содержит строчные и прописные латинские и греческие буквы, арабские цифры, специальные знаки и слова, которые используются при задании команд. К типам данных MathCAD относятся числовые константы, обычные и системные переменные, массивы (векторы и матрицы), данные файлового типа.

Числовые константы вводятся с помощью арабских цифр, знака минус и десятичной точки (а не запятой!). Порядок числа вводится умножением мантиссы на 10 в степени, определяющей порядок. Знак умножения (клавиша *) при выводе числа на экран меняется на точку, а операция возведения в степень (клавиша ^) отображается представлением порядка в виде надстрочного элемента. Система может работать с десятичными, восьмеричными и шестнадцатеричными числами. Последние в конце отмечаются латинскими буквами o (octal) или h (hexagonal). Комплексные числа обычно представляются в алгебраическом виде. Перед использованием любых операций с комплексными числами полезно вначале определить i или j как мнимую единицу (т.е. присвоить им значение квадратного корня из -1).

выполняет все действия, предписанные глобальным оператором присваивания ' '. При втором проходе Mathcad выполняет все действия, предписанные локальным оператором присваивания ':=', и отображает все необходимые результаты вычислений. Каждое выражение имеет точку привязки. Mathcad использует точки привязки, чтобы определить порядок следования выражений. Чтобы увидеть точки привязки, надо выполнить команду Правка/Области /Показать области.

Система Mathcad содержит расширенный набор встроенных элементарных функций. Функции задаются своим именем и значением аргументов в круглых скобках. В ответ на обращение к ним функции возвращают вычисленные значения (числовое, символьное, матрица или вектор). Аргумент и значение функций могут быть действительными или комплексными числами. Любую из встроенных функций можно поместить в рабочий документ с помощью диалогового окна, вызываемого командой Вставить функцию. Ниже приведён перечень разделов, по которым классифицируются разнообразные функции, встроенные в Mathcad:

Для того чтобы определить в Mathcad пользовательскую функцию, нужно:

ввести в активный документ имя функции и левую круглую скобку;

ввести через запятую аргументы и завершить ввод правой скобкой;

ввести двоеточие ":", что приведет к появлению знака присваивания ":=" и поля ввода;

ввести в поле ввода выражение.

Функция может задаваться локально или глобально. Все переменные, используемые в выражении в поле ввода, должны быть или определены заранее, или входить в список аргументов. В противном случае переменные, не имеющие значения, будут отмечены красным цветом.

Ранжированные переменные представляют в Mathcad особый класс переменных, которые заменяют управляющие структуры (циклы). Эти переменные имеют ряд фиксированных значений чисел, изменяющихся от начального до конечного значения с определенным шагом. Ранжированная