Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Пермский государственный технический университет»

Березниковский филиал

М.Н. Ерыпалова

Информатика

Методические указания к выполнению лабораторных работ

в программной среде MathCAD

для студентов специальностей 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)» и 140211 «Электроснабжение»

Пермь 2010

УДК 681.3.01

ББК 32.96

Е 80

Рецензент:

Канд. техн. наук Варламова С.А.

Ерыпалова М.Н.

Информатика: методич. указания к выполнению лабораторных работ в программной среде MathCAD / Перм. гос. техн. ун-т, Березниковский филиал, 2010. – 48 с.

Приведены лабораторные работы в MathCAD. Описан ход работ. Даны индивидуальные задания для лабораторных работ.

Предназначено для студентов специальностей 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)» и 140211 «Электроснабжение».

© ГОУ ВПО Пермский государственный

технический университет, 2010

ОГЛАВЛЕНИЕ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1. 5

Знакомство с пакетом математических расчетов MathCAD. 5

Использование MathCAD в качестве суперкалькулятора 5

Вариант 1. ; 8

Вариант 2. ; 8

Вариант 3. ; 8

Вариант 4. ; 8

Вариант 5. ; 8

Вариант 6. ; 8

Вариант 7. ; 8

Вариант 8. ; 9

Вариант 9. ; 9

Вариант 10. ; 9

Вариант 11. ; 9

Вариант 12. . 9

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2. 9

Использование MathCAD для выполнения различных операций с матрицами 9

Вариант 1 11

Вариант 2 11

Вариант 3 11

Вариант 4 11

Вариант 5 12

Вариант 6 12

Вариант 7 12

Вариант 8 12

Вариант 9 12

Вариант 10 12

Вариант 11 12

Вариант 12 13

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3. 13

Решение уравнений и систем уравнений 13

  15

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4. 17

Вычисление сумм и произведений. Операции с комплексными 17

числами 17

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5. 21

Вычисление пределов, производных, интегралов и логарифмов 21

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6. 25

Построение графиков функций 25

I. Двумерные графики в декартовой системе координат 26

II. Кривые на плоскости, заданные параметрически 27

2.1. Редактирование графиков в декартовой системе координат 27

III. Построение полярных графиков 31

3.1. Форматирование полярных графиков 32

IV. Построение графика функции z = f(x,y) в виде поверхности в декартовой системе координат 33

V. Построение графика поверхности, заданной параметрически 36

5.1. Форматирование трехмерных графиков 37

VI. Кривая в пространстве 40

VII. Векторные и градиентные поля 41

2. Как и в остальных случаях, внешний вид изображения векторного поля можно легко изменить, выполнив двойной щелчок в области графика и изменив требуемые опции в открывшемся диалоговом окне 3-D Plot Format. 42

VIII. Поверхности, полученные вращением кривых вокруг осей 42

IX. Анимация в MathCAD 43

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 48

Список литературы 49

Лабораторная работа № 1.

Знакомство с пакетом математических расчетов MathCad.

Использование MathCad в качестве суперкалькулятора

Цель. Знакомство со средой MathCAD. Выполнение простых вычислений в программе с использованием математической панели.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

MathCAD – идеальный математический инструмент для пользователей, работающих в области техники или естественных наук. Он очень прост в использовании и легок в освоении.

MathCAD может:

 использоваться как калькулятор для простых вычислений;

 заменить компьютерные программы, выполняющие более сложные вычисления, например нахождение корней трансцендентного уравнения. Начиная с версии 7.0 для профессионалов, предусмотрена даже возможность программирования с использованием таких управляющих структур, как ветвление, циклы, подпрограммы и т.д. Тем самым определенные действия могут быть запрограммированы так, как это свойственно языкам программирования;

 определять значения выражений, заданных в символьном виде (символьное исчисление), определять вид производной сколь угодно сложной функции, а не только находить ее численные значения в отдельных точках, вычислять определенные и неопределенные интегралы или выражать одну переменную через остальные в уравнении с несколькими неизвестными и т.д.;

 заменять справочные таблицы (например, таблицу интегралов или таблицы значений стандартных распределений в прикладной статистике);

 строить графики, которые как визуальное вспомогательное средство могут существенно облегчить дальнейшие вычисления (например, при определении области, в которой находятся корни разрешимого только численно уравнения), а также гистограммы и даже трехмерные столбчатые диаграммы для представления статической информации;

 создавать документы, качество оформления которых позволяет непосредственно включать их в отчеты;

 разнообразными способами вступать в контакт с внешним компьютеризированным миром. Это может быть обмен данными с другими приложениями (например, Excel, MATLAB и т.п.) или использование MathCAD-документов, полученных через Internet.

Запустить программу MathCAD можно следующими способами:

1. Пуск → ПрограммыMathSoft Apps → MathCAD

2. Переместить курсор на ярлык программы, находящийся на рабочем столе, и нажать два раза на левую кнопку мыши.

Рис. 1. Структура окна программного пакета MathCAD

В верхней части окна MathCAD имеется строка заголовка, содержащая название документа, с которым вы работаете.