МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЙ

Кафедра «Мехатроника в автоматизированных производствах»

Численные методы в пакете mathcad

Методические указания

к выполнению лабораторных работ

по дисциплине «Пакеты MATHCAD MATLAB»

для подготовки бакалавров по направлению

221000 «Мехатроника и роботехника»

очной формы обучения

Составители: Д.В. Иванов

Е.В. Козлов

САМАРА

2012

УДК 681.3.07

Численные методы в пакете MathCAD : методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Пакеты MATHCAD MATLAB» для бакалавров по направлению 221000 «Мехатроника и роботехника»» очной формы обучения / составители : Д.В. Иванов, Е.В. Козлов. — Самара : СамГУПС, 2012. – 39 с.

Утверждены на заседании кафедры «Мехатроника в автоматизированных производствах» 26.10.2012, протокол № 3.

Печатаются по решению редакционно-издательского совета университета.

Лабораторный практикум включает первоначальное знакомство с системой MATHCAD, семь лабораторных работ по разделам дисциплины «Пакеты MATHCAD MATLAB», каждая из которых имеет краткое описание метода, задания по вариантам и контрольные вопросы, а также фрагменты выполнения работ на MATHCAD. Практикум снабжен таблицами и литературой.

Составители: к.ф.-м.н., доцент кафедры «Мехатроника в автоматизированных производствах» СамГУПС Д.В. Иванов;

к.ф.-м.н., преподаватель кафедры «Мехатроника в автоматизированных производствах» СамГУПС Е.В. Козлов

Рецензенты: к.т.н., проф. заведующий кафедрой «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте» СамГУПС, В.Б. Гуменников;

к.т.н., доцент кафедры «Мехатроника в автоматизированных производствах» СамГУПС А.В. Авсиевич

Редактор А.Б. Иванова

Компьютерная верстка Е.Ю. Шарова

Подписано в печать . Формат 60х90 1/16.

Усл. печ.л. 2,75.

Тираж 100 экз. Заказ № .

 Самарский государственный университет путей сообщения, 2012

Введение

На персональном компьютере сегодня можно решать задачи научно-технических расчетов не прибегая к их кодированию на каком бы не было алгоритмическом языке (Бейсик, Паскаль, СИ). Использование интегрированных программных систем автоматизации математических расчетов (Eureka, MatLab, Maple, Mathematica, MathCAD и др.) позволяют решать поставленные задачи на входном языке, который максимально приближен к естественному математическому языку.

В MathCAD описание решения математических задач дается с помощью привычных математических формул и знаков. Такой же вид имеют и результаты вычислений. Так, что системы MathCAD вполне оправдывают аббревиатуру CAD (Computer Aided Disign), говорящую о принадлежности к сложным и продвинутым системам автоматизированного проектирования – САПР. MathCAD своего рода САПР в математике.

К задачам, решаемым в системе MathCAD, можно отнести:

• подготовку научно-технических документов, содержащих текст и формулы, записанные в привычной для специалистов форме;

• вычисление результатов математических операций, в которых участвуют числовые константы, переменные и размерные физические величины;

• операции с векторами и матрицами;

• решение уравнений и систем уравнений (неравенств);

• статистические расчеты и анализ данных;

• построение двумерных и трехмерных графиков;

• тождественные преобразования (в том числе упрощение), аналитическое решение уравнений и систем;

• дифференцирование и интегрирование, аналитическое и численное;

• решение дифференциальных уравнений;

• проведение серий расчетов с различными значениями начальных условий и других параметров.

Технология работы в системе MATHCAD проста и удобна.

Практикум включает первоначальное знакомство с системой, технологию работы, а также лабораторные работы, предусмотренные государственным стандартом.