Реферат: MachCAD Знакомство с неизвестной программой (интерфейс программы)

ТОЛЬЯТТИНСКАЯ  ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ СЕРВИСА

Кафедра «Информатика и вычислительная техника».

КОНТРОЛЬНАЯ  РАБОТА

По дисциплине «Информатика».

На тему: « MathCad. Знакомство с неизвестнойпрограммой.

Интерфейс программы.»

Выполнил студентгр.

Battman

Шифр №

Проверил: преподаватель

 

Тольятти

2004г.


СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ. 3

НАЗНАЧЕНИЕСИСТЕМЫ… 4

ОСНОВНЫЕМЕНЮ СИСТЕМЫ… 5

ВОЗМОЖНОСТИСИСТЕМЫ… 7

ВЫЧИСЛЕНИЯВ MATHCAD… 8

Идентификаторы… 8

Операторыи функции системы MathCAD… 9

ПОСТРОЕНИЕГРАФИКОВ… 11

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕМАТЕРИАЛЫ… 12


ВВЕДЕНИЕ

MATHCAD — универсальный математический пакет, предназначенныйдля выполнения инженерных и научных расчетов. Основное преимущество пакета — естественный математический язык, на котором формируются решаемые задачи.Объединение текстового редактора с возможностью использования общепринятогоматематического языка позволяет пользователю получить готовый итоговыйдокумент. Пакет обладает широкими графическими возможностями, расширяемыми отверсии к версии. Практическое применение пакета существенно повышаетэффективность интеллектуального труда.

От другихпродуктов аналогичного назначения MATHCAD отличаетсяориентация на создание высококачественных документов (докладов, отчетов,статей) в режиме WYSIWYG (What You See Is What You Get). Этоозначает, что, внося изменения, пользователь немедленно видит их результаты и влюбой момент может распечатать документ во всем блеске. Работа с пакетом заэкраном компьютера практически совпадает с работой на бумаге с одной лишьразницей — она более эффективна. Преимущества  MATHCADсостоит в том, что он не только позволяет провести необходимые расчеты, но иоформить свою работу с помощью графиков, рисунков, таблиц и математическихформул. А эта часть работы является наиболее рутинной и мало творческой, к томуже она и время емкая и малоприятная.

Для тех, ктоработает в группах, предусмотрены средства коллективной работы. Возможнаподдержка связи с удаленными пользователями по электронной почте: рабочеепространство в стандартном формате, как и электронное сообщение, можнопересылать непосредственно из программы. Так же при интеграции с информационнойсистемой World Wide Web,позволяющая экспортировать и импортировать рабочие документы в Internet, просматривать по WWW-сообщения и осуществлять гипертекстовые переходы для доступа к информации.


НАЗНАЧЕНИЕ СИСТЕМЫ

MathCAD является интегрированной системойпрограммирования, ориентированной на проведение математических иинженерно-технических расчетов.

Система MathCAD содержит текстовый редактор, вычислитель играфический процессор.

Текстовыйредактор — служит для ввода и редактирования текстов. Тексты являютсякомментарии и входящие в них математические выражения не выполняются. Текстможет состоять из слов, математических выражений и формул, спецзнаков.Отличительная черта системы — использование общепринятой в математике символики(деление, умножение, квадратный корень).

Вычислитель — обеспечивает вычисление по сложным математических формулам, имеет большойнабор встроенных математических функций, позволяет вычислять ряды, суммы,произведения, определенный интеграл, производные, работать с комплекснымичислами, решать линейные и нелинейные уравнения, проводить минимизацию функции,выполнять векторные и матричные операции и т.д… Легко можно менять разрядностьчисел и погрешность интеграционных методов.

Графическийпроцессор — служит для создания графиков. Он сочетает простоту общенияс пользователем с большими возможностями графических средств. Графикаориентирована на решение типичных математических задач. Возможно быстроеизменение размеров графиков, наложение их на текстовые надписи и перемещение ихв любое место документа. MathCAD автоматически поддерживаетработу с математическим процессором. Последний заметно повышает скоростьрасчетов и вывода графиков, что существенно в связи с тем, что MathCAD всегда работает в графическом режиме. Это связано стем, что только в этом режиме можно формировать на экране специальныематематические символы и одновременно применять их вместе с графиками итекстом. MathCAD поддерживает работу со многими типамипринтеров, а так же с плоттерами.

MathCAD — система универсальная, т.е. она можетиспользоваться в любой области науки и техники, везде, где применяютсяматематические методы. Запись команд в системе MathCADна языке, очень близком к стандартному языку математических расчетов, упрощаетпостановку и решение задач.


ОСНОВНЫЕ МЕНЮ СИСТЕМЫ

 

Основное менюсодержит следующие позиции:

 

File, Edit, Window, Help – этигруппы команд стандартны для всех windows-приложений,на них останавливаться не будем.

/>View  — Наряду со стандартными пунктамиимеются команды «Animate» и «Playback» позволяющие создавать и проигрывать анимации.

В пункте «Preferences» можно задать параметры подключения программык интернет и настройки проверки правописания (только английский язык)


/>Insert — группа команд поуправлению вставкой в документ различных объектов.

       Graph –позволяет вставлять в документ графики в 2-х, 3-х, и полярной системахкоординат

       Matrix — позволяет вставлять вдокумент числовой массив

Function — позволяет вставлять в документ функции (причемкак обычные математические – синус, косинус, так и специфические матсадовские –работа в изображиниями например)

Unit — позволяет вставлять в документ единицы измерения (метры, градусы и т.п.)

Picture  — позволяет вставлять в документ картинки

Math Region/Text Region- позволяет помечать: где вводятся просто текст, а где – формулы

Page Break - позволяет вставлять в документ принудительный переход на следующуюстраницу

Hyperlink — позволяет вставлять в документ гиперссылку

Reference — позволяет вставлять в документ ссылку надругой файл

Component — позволяет вставлять в документ другой файл израсчетных программ Например из Excel-я, из MathLab.

Object — позволяет вставлять в документ вообще любойфайл, например Flash.

/>Format — группа команд поформатированию документа

       Команды задают шрифт, цвет, единицы измерение, отступы для  Equation – математических формул;

Results – результатов;

Text – текста;

Paragraph – параграфа;

Tabs – табуляции;

Properties – выделенного объекта;

Graph – формат графиков;

Color – цветовые настройки;

Separate regions/Align regions– разбиение и выравнивание областей

Area – блокировка/разблокировка области

Headers/Footers – заголовок и «подвал» страницы

Repaginate now– переразбить страницы

/>Math — группа команд покалькуляции формул

       Calculate –вычислить выражение;

       Calculate Worksheet – вычислить  все на листе;

       Automatic Calculation – автоматическоевычисление;

       Options –точность вычислений;


/>

Symbolics — группа команд дляалгебраических вычислений

       Evaluate –вычислить (алгебраически/с плав. точкой/комплексные числа);

       Simplify –упростить;

       Variable, Matrix – работа с переменными иматрицами;



ВОЗМОЖНОСТИ СИСТЕМЫ

/>/>Математическийинтерпретатор системы — наиболее интересная её часть. Математические формулы,подлежащие интерпретации, записываются в общепринятом виде. Например, вычислениеквадратного корня из двух в системе MathCAD задаётсякак √2    =, а не в виде PRINT SQR (2), как это делается, скажем, на Бейсике. Для ввода формул используются шаблоны,вводимые определёнными комбинациями клавиш. Имеется возможность измененияформата представления чисел, например числа знаков после разделительной точки,погрешности вычислений и обозначения мнимой единицы (i на j и наоборот) при операциях с комплексными числами.

В MathCAD  предусмотрены средства для решения нелинейныхуравнений, не имеющих аналитических решений. Так, функция root(f(x,y,z,),x) ищет значение переменной x, при котором f(x,y,z) = 0. Более сложные вычисления(решение систем нелинейных уравнений, минимизация функций нескольких переменныхи др.) обеспечиваются организацией вычислительного блока, открываемого словом Given.

Специалистов вэлектротехнике и радиотехнике наверняка привлечёт способность системы MathCAD выполнять все предусмотренные в ней вычисления как сдействительными, так и с комплексными числами.

В MathCAD введён функционально полный набор векторных и матричныхопераций. Это существенно облегчает решение задач линейной алгебры. В качествепримера в документе 3 даётся решение системы линейных уравнений с комплекснымикоэффициентами, в ходе которого производится обращение комплексной матрицы. Ктаким уравнениям приводит анализ электрических и электронных цепей напеременном токе.

Есть средствалинейной и сплайн-интерполяции и экстраполяции данных. Линейная интерполяцияграфически означает просто соединение узловых точек графика отрезками прямых. Вотличии от неё сплайн-интерполяция напоминает соединение этих точек с помощьюгибкой линейки. Строго математически это означает проведение через каждые триточки линии, описываемой кубическим полиномом. При этом во всех стыкуемыхточках обеспечивается непрерывность как первой, так и второй производнойкаждого из полиномов. Сплайн-интерполяция — это мощное средство представленияданных, заданных небольшим числом узловых точек.


ВЫЧИСЛЕНИЯ В MATHCAD

Понятияиспользуемые в MathCAD: переменная, константа,системная переменная, функция, оператор.

Заданиепеременных с пределами изменения, что дает возможность проведения циклическихвычислений. Целоисчисленная переменная, меняющаяся с шагом 1 от значения Start до значения End, задаетсяследующим образом:

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

Идентификаторы

Алфавитсистемы MathCAD строчные и прописные латинские буквы,арабские цифры, ряд греческих букв и специальных знаков. С их помощью задаютсяимена встроенных функций и операторы и идентификаторы. Идентификаторы должныначинаться с буквы и их имена должны быть уникальны. (qwerty,resultat – можно; 1u, sin, альфа — нельзя)

Греческиебуквы вводятся нажатием клавиши Alt и некоторыхлатинских букв.

 

Константы — это тип данных, имеющие неизменное значениево всей программе. В системе имеется только один тип констант — числовые. Кчисловым константам могут относится и предварительно определенные переменные(системные переменные):

       p = 3.14159         p

       е = 2.71823         основание натурального логарифма

¥ = 10                 ²бесконечность²

% = 0.01              процент

TOL = 0.001       погрешность численных методов

ORIGIN = 0       нижняя граница индексации массивов

Значения ихможно переопределить, но не рекомендуется.

 

Переменные:             набирается:Х:=123

Для ввода значенийпеременных Х =. Форма вывода зависит от установленного пользователем форматавывода. Он может быть глобальным, то есть относится ко всей программе, можетбыть локальным, то есть действовать в ограниченной области.

Глобальныйформат

RADIX= d — тип используемых чисел (d- десятичные).

PRECISION DISPLAYED = 4 — количество знаков после запятой.

EXPONENTIAL THRESHOLD = 6 — границапредставления чисел в            экспоненциальной форме.

IMARGINARY SYMBOL = i — обозначение для мнимой единицы.

ZERO TOLERANCE = 15 — значениемашинных нулей при вычислении.

COMPLEX TOLERANCE = 15 — представление машинных нуля для комплексных чисел.

OVERALE DEFAULT — глобальнаяустановка данных.

REVERT — возврат к исходным данным.

DONE — продолжение работы.

Для заданияциклических вычислений с целоисчисленной управляющей переменной циклапользуйтесь следующей конструкцией:

/>/>     имяпеременной:=Nнач...Nкон                      цикл

                                                                           сцелой

                                     (вводится как ;)

Если Nнач < Nкон, то шаг изменения переменной положительный,если Nнач >Nкон, то отрицательный.

Функции.        Всистеме имеется множество функций (тригонометрические, гиперболические,статистические, и т.д.). функция в ответ на обращение к ней по имени суказанием аргументов должны возвратить свое значение.

            Х:=1

            2+sin(Х)=2.841

Можно задать внешниефункции, или функции пользователя.

eх           es (Х):=exp(sin(X)) — такая функция будет вести себя как                                                         встроенная

 

Операторы.  Специальныезнаки или слова, вызывающие определенные действия (+, -, =, :, <, >, Ö ).

Операторы и функции системы MathCAD

Операторы в системе — этокоманды, выраженные в виде специальных знаков, предназначенные для выполненияразличных математических операций:

                                                                                                

степень                                 Х^Y                ХY

факториал                             X!                   4!=24

корень                                   /X                    Ö9=3

абсолютное значение          |x                     |-5|=5

нижний индекс                    Х[i                  Xi                   

+, -, *, / — обычным образом

суммирование членов ряда            i$X                 åXi

перемножение членов ряда i                       i#x                

определенный интеграл                          x&f(x)

производная                                              x?f(x)

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

Суммирование членов ряда

/>                        i$х                              i:=1.5

                                                           Xi:=2*i

                                                           åxi=30

                                                            i

 

Векторными и матричными переменными в системе MathCAD, называются переменные с заданными пределамиизменения.

Можноиспользовать другую конструкцию:

                 имяпеременной:=Nнач, Nслу...Nкон;

/>                 шаг в этомслучае равен Nслу-Nнач

                                       

Цикл снецелоисчисленным изменением

Примерреализации двойного цикла с вложением.

                                        i:=1..4 —           внешний цикл

                                        k:=1..3 —          внутренний

                                        aik:=i*k

+Система MathCAD оперирует с двумя типами массивов. Первый -одномерныемассивы или векторы,  второй — двумерные или матрицы.

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

                                        X: =   1

                                                  2

                                                  3

                                                  4

Yk:=exp[Xk]

/> /> /> /> /> /> <td/> />

           1

Y:=    2 7 1

          7 38

          20 08

          5459

Для заданиявектора Alt+M, после этогоможет быть введено количество строк и столбцов.

Векторыобозначаются V, матрицы M,скалярные величины — буквой z.

z*v                  умножениевектора на скаляр

v1*v2             умножение двухвекторов

m1+m2           сложение матриц

m1-m2                        вычитаниематриц

   mn                возведение матрицы в n-степень

   mt                 транспортирование матрицы(обозначается как M[Alt]!)

Sv                   суммавсех элементов вектора (обозначается как Alt+$+V)

Система имееттак же ряд функций:

            length(v)         количествоэлементов вектора

            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 диагональных элементов


ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ

 

Пример построения двухмернойграфики:

/>

/>

/>

/>

 Пример построения трехмерной столбчатойдиаграммы:

/>

/>

/>

/>

/>

 


ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

 

MathCad2000 содержит очень много справочных и иных вспомогательных материалов.

Все они объединены в пункте меню«Resource Center»

/> /> /> /> /> /> /> /> <td/> />

 



   Наиболееменя заинтересовали «Шаблоны решений». Так, не имея глубоких знания программы, человек уже может  решать ряд типичных задач, например, ниже приведен примерпостроения простейшего двумерного графика. Это страница-шаблон: в выделенныецветом поля мы можем подставить свои формулы и тут же получить график,совершенно не вникая в особенности МатКада.

 

/>

 

   В-целомпрограмма произвела на меня положительное впечатление, и если когда-то придетсяпроизводить вычисления, с которыми не сможет справиться Microsoft Excel, обязательно воспользуюсь MathCad-ом.

еще рефераты
Еще работы по информатике, программированию