
- •1. Основные элементы системы MathCad Введение
- •Обзор возможностей системы
- •Интерфейс системы
- •Концепция построения документа системы
- •Типы данных. Входной язык системы
- •Формат вывода числовых данных
- •Структурированные данные
- •1. Дискретные переменные
- •2. Векторы и массивы
- •3. Обращение к элементам массива
- •4. Параллельные вычисления, векторизация.
- •Стандартные и пользовательские функции
- •2. Стандартные функции
- •2.1 Классификация стандартных функций
- •2.2 Основные элементарные математические функции
- •2 .3. Основные функции работы с векторами и матрицами
- •2.4. Типовые статистические функции
- •2.5 Функции с условиями сравнения
- •2 .5. Функции доступа к внешним данным
- •3. Графические возможности системы MathCad
- •Построение графиков в декартовой системе координат
- •П остроение графиков в полярной системе координат
- •Построение трехмерных графиков
- •У становка форматов двумерной графики
- •Форматирование осей графика
- •Форматирование линий графиков
- •Задание надписей в графиках
- •Графические установки по умолчанию
- •4. Решение уравнений и систем
- •4.1 Решение линейных и трансцендентных уравнений
- •Рекомендации по использованию функции root
- •Нахождение корней полинома
- •4.2. Решение систем уравнений и неравенств
- •Отсутствие сходимости решения
- •Приближенные решения
- •Решение матричных уравнений
- •4 .3 Решение дифференциальных уравнений и систем Основные функции
- •Рекомендации по использованию
- •Примеры решения дифференциальных уравнений
- •5. Программирование в пакете Mathcad
- •Основные программные операторы
- •Логические операции и выражения отношений
- •Примеры программных модулей
- •6. Апроксимация Функций
- •6.1 Регрессия функций
- •Линейная регрессия
- •Л инейная регрессия общего вида
- •Полиномиальная регрессия
- •Нелинейная регрессия общего вида
- •6 .2 Интерполирование функций
- •Кусочная линейная интерполяция
- •Сплайновая интерполяция
- •Встроенные операторы
- •Литература
2. Стандартные функции
2.1 Классификация стандартных функций
Пакет MathCAD является мощной вычислительной системой за счет наличия огромного количества стандартных функций, которые можно классифицировать следующим образом:
математические (арифметические, тригонометрические, гиперболические, комплексные, специальные);
векторные и матричные (создания, объединения, работы со строками и столбцами, матричная алгебра, специальные функции);
статистические (вероятности, гистограммные, распределения);
аппроксимация и интерполяция (интерполяция, аппроксимация, регрессия, сплайны, линейное предсказание);
решение линейных, нелинейных, дифференциальных уравнений и систем;
доступа к внешним данным (ввод/вывод структурированных и неструктурированных файлов).
2.2 Основные элементарные математические функции
Основные элементарные математические функции можно разделить на 6 групп:
тригонометрические – sin(z), cos(z), tan(z), cot(z), csc(z), sec(z);
гиперболические – sinh(z), cosh(z), tanh(z), coth(z), csch(z), sech(z);
обратные – asin(z), acos(z), atan(z);
обратные гиперболические – asinh(z), acosh(z), atanh(z);
показательные и логарифмические – exp(z), ln(z), log(z);
функции комплексного аргумента – Re(z), Im(z), arg(z), CTRL+"–комплексно сопряженное.
Во
всех тригонометрических функция аргумент
(z) должен быть в радианах, скалярным и
безразмерным. Для перевода из градусов
в радианы и обратно удобно использовать
встроенную переменную deg
. Обратные тригонометрические функции
возвращают результат в радианах.
2 .3. Основные функции работы с векторами и матрицами
Существует ряд встроенных векторных и матричных функций. Рассмотрим основные, введя следующие обозначения: V – для векторов, M – для матриц.
Функция |
Назначение |
length(V) |
число элементов вектора |
last(V) |
индекс последнего элемента |
max(M), min(M) |
максимум, минимум матрицы |
Re(M), Im(M) |
действительная и мнимая части матрицы |
augment(M1,M2) |
объединяет в одну матрицу матрицы М1 и М2, имеющие одинаковое число строк (объединение бок о бок) |
identity(n) |
создает единичную матрицу размером nn |
stack(M1,M2) |
объединяет две матрицы М1 и М2 имеющие одинаковое количество столбцов, располагая М1 над М2 |
diag(V) |
создает диагональную квадратную матрицу, элементами главной диагонали являются V |
submatrix(A,ir,jr,ic,jc) |
возвращает подматрицу состоящую из элементов расположенных в строках от ir до jr и столбцах от ic до jc |
matrix(m,n,f) |
создает матрицу в которой (i, j) – элемент равен f(i, j) |
cols(M), rows(M) |
число столбцов и строк матрицы |
rank(M) |
ранг матрицы |
tr(M) |
след квадратной матрицы (сумма диагональных элементов), |
sort(V) |
сортировка вектора по возрастанию |
reverse(V) |
сортировка вектора по убыванию |
csort(M,n) |
перестановка строк матрицы так, чтобы отсортированным оказался n–й столбец |
rsort(M,n |
перестановка столбцов матрицы так, чтобы отсортированной оказалась n–я строка |