
- •«Математическое моделирование систем и процессов»
- •Лабораторная работа № 1
- •1. Интерфейс программного пакета MathСad
- •2. Ввод и вывод информации
- •3. Применение встроенных функций MathСad' а
- •4. Формат представления численного результата
- •5. Вычисление производных и интегралов
- •5.1. Вычисление производных
- •5.2. Вычисление интегралов заданных функций
- •6. Редактирование рабочего листа
- •6.1. Копирование, удаление и перемещение объектов рабочего листа
- •6.2. Ввод текста
- •7. Содержание лабораторной работы.
- •Варианты задания
- •8. Отчет по лабораторной работе
- •Лабораторная работа №2
- •1. Построение и редактирование двумерных графиков в декартовой системе координат.
- •1.1. Построение графиков
- •1.2. Форматирование двумерных графиков в декартовых координатах
- •1.3 Построение двумерных графиков в ортогональной системе координат для различных типов данных
- •1.3.1. Построение графиков в тексте вычислительной программы
- •1.3.2. Построение графиков по табличным данным
- •Построение гистограмм
- •1.3.4. Построение графиков дискретных функций, заданных системой неравенств
- •3. Содержание работы.
- •Лабораторная работа № 3
- •1. Системы линейных уравнений
- •1.1. Запись векторов и матриц в MathCad
- •1.2. Решение систем линейных алгебраических уравнений методом обратной матрицы
- •1.3. Решение системы линейных алгебраических уравнений встроенной функцией lsolve
- •1.4. Решение системы линейных алгебраических уравнений блоком Given…Find
- •2. Системы нелинейных алгебраических уравнений
- •2.1. Решение с помощью вычислительного блока Given…Find
- •2.2. Решение системы нелинейных алгебраических уравнений вычислительным блоком Given…Minerr.
- •3.3. Решение системы алгебраических уравнений в символьной форме
- •4. Размерные величины в решающем блоке
- •Содержание и порядок выполнения работы.
- •Варианты для самостоятельной работы.
- •Цель лабораторной работы № 4
- •1. Решение оду с помощью решающего блока Given …Odesolve
- •2. Решение оду первого порядка
- •2.3. Решение оду n-го порядка с одной неизвестной функцией
- •2. Решение систем оду первого порядка
- •2. Решение системы оду методом Рунге-Кутта
- •2.1. Решение системы оду методом Рунге-Кутта с фиксированным шагом интегрирования (функция rkfixed)
- •Решение системы оду методом Рунге-Кутта с автоматическим выбором шага интегрирования (Rkadapt)
- •3. Решение системы оду методом Булирша – Штера (функция Bulstoer)
- •5. Решение системы оду методом Розенброка (функция Radau)
- •6. Содержание лабораторной работы.
- •Библиографический список
- •«Математическое моделирование систем и процессов»
- •Самара 2008
- •«Быстрые клавиши» в MatCad.
3. Применение встроенных функций MathСad' а
В библиотеке программного пакета MathCad содержится около трёхсот специальных функций, которые могут выполняться самостоятельно или в составе вычисляемого математического выражения.
Для того, чтобы внести в рабочий лист встроенную функцию MathCad нужно щелчком левой кнопки мыши по значку f(x) главного меню открыть окно Insert Function (вставить функцию). В списке окна Category Function (категория функции) выбрать нужный раздел, используя полосу прокрутки, а затем в списке второго окна - Function Name (имя функции), выбрать оператор искомой функции. После нажатия клавиш Insert (вставить) и ОК в месте расположения курсора будет вставлена собственно функция или её шаблон.
Рис.9. Пример вызова функции min (A,B,C,…)
На рис. 9. приведен пример вызова функции min (A,B,C,…) раздела Vektor and Matrix(векторы и матрицы). Функция возвращает минимальный элемент в матрицах A,B,C,…(для комплексных элементов матрицы – комплексное число с min действительной и min мнимой частей).
Отметим, что шаблоны некоторых наиболее часто употребляемых функций, например тригонометрических и других, могут быть введены простым щелчком левой клавиши мыши соответствующего значка на панелях Calculator, Matrix, Symbolic и др.
На рис. 10 в качестве примера применения встроенных функций MathСad' а приведены примеры действий с комплексными числами: Re(z) - выделение вещественной и Im(z) – мнимой частей, arg(z) - вычисление аргумента.
Рис.10. Пример применения встроенных функций Mathcad' а
4. Формат представления численного результата
В Mathcad числа могут быть представлены в одном из пяти форматов, которые приведены на рис.11.
Рис.11. Формат вывода численных результатов по умолчанию(default).
По умолчанию (default) при запуске MathCad устанавливается основной (General) формат, относящийся ко всему рабочему листу. В данном формате число выводится на экран или печать с 3-мя значащими цифрами после десятичной точки. Чтобы перейти к другому формату или изменить в том же формате число значащих цифр, необходимо в выпадающем меню Format (формат) главного меню выбрать вкладку Result (результат) и щелчком левой кнопки мыши открыть окно Result Format (формат результата).
5. Вычисление производных и интегралов
5.1. Вычисление производных
Производные функции одной переменной любого порядка в Mathcad могут вычисляться как в общем (символическом) виде, так и численно, т.е. для заданного значения аргумента функции. При символьных вычислениях производная отображается в аналитическом виде, при численных – в виде числа. Выбор формы представления результата зависит от его использования в дальнейших расчётах и также отличается сравнительно большим разнообразием. Варианты записи и вычисления производной функции одной переменной представлены на рис. 12.
Запись производной в рабочий лист производится заполнением шаблона, который выводится на экран либо с клавиатуры нажатием сочетания клавиш [Shift] /(слеш) для первой производной и [Ctrl]+[Shift] / для производной более высокого порядка, либо щелчком мыши по соответствующему символу на панели вычислений (Calculus).
Рис.12. Примеры записи и вычисления производных функции
одной переменной
Если требуется вывести результат в общем виде, то после заполнения шаблона производной записывается символьный знак равенства (правая стрелка на панели (Symbolic).
Порядок производной записывается явно (см. п.1 на рис. 12) или неявно в виде идентификатора переменной (см. п.2 на рис.12), которому присваивается конкретное числовое значение целого типа при обращении к производной в заданном месте вычислительного процесса. Выражение для производной может использоваться и в записи более сложного математического выражения.