Метод._MathCAD_Prime
.pdf12 |
cos2 z x y 3 |
12 |
|
|
|
|
|
x ey |
|
13 |
x y / x 3 |
yz ex |
ln( ex y |
y2 ) |
14 |
ez1 |
sin y |
cos2 y sin3 x2 |
|
|
2 y x3 |
|
|
|
15 |
y e( y x) cos(z3 ) |
x 6 y |
|
|
|
|
|
sin x ln y |
|
16 |
4 y2e3x |
|
x y x |
|
|
8z3 ln x |
x 10 |
|
Таблица 2 |
|
|
|
|
||
№ |
|
|
|
|
|
|
1 |
tg(2x) |
sin(3x) |
cos(x 2) |
|||
2 |
4x 2 |
5 |
(x 0, 4) |
0,5 |
|
|
|
|
|
2sin(4x) |
|||
3 |
3 x 1 |
x4 |
sin3 (2x) |
|||
|
|
|
7 |
|
|
|
4 |
3 sin2 (x) x4 |
ctg(x 0, 4) |
ln(2x 0,5) |
|||
5 |
x3 ln(| x |) |
ln3 (x 4) |
x4 x2 x |
|||
6 |
sin(x2 ) |
e x 4 x |
ln(x3 x2 ) |
|||
7 |
3x 1 |
|
2 |
|
2 |
|
ln (| x 5 |) |
1 x |
|||||
|
||||||
|
x5 |
|
|
|
||
8 |
x cos(x) |
1 |
tg(2x) 1 |
x2e x |
|
|
|
|
|
|
|
||
9 |
x1.2 sin(3x) |
cos(x2 ) |
sin(x2 ) x0.25 |
|||
10 x2 x 1 |
sin(x2 ) |
ln2 (x) x |
||||
11 sin2 (x3 ) |
sin(2x) |
2sin(x e x ) |
||||
12 2xe x |
cos(2x) |
xx cos(x) |
||||
13 |
ln(2x 5) |
sin(ex ) |
1 / tg(x) |
|||
14 |
sin(2x 1) |
(x 1)2 cos(x3 ) |
x3 1 sin(x2 ) |
|||
15 |
cos(x) |
x3 sin(x) |
x2 sin(x2 ) |
|||
16 |
x(sin(x) 2) |
ln(4x 1)2 |
ln 5 x x2 |
|||
|
|
|
|
81 |
|
Таблица 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
|
|
|
|
|
Функция |
№ |
|
|
|
|
|
Функция |
|
1 |
x2 ex3 , если |
4 x 2 |
2 |
1,8x2 1, если 8 x 2 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 x 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 cos2 x, если |
|
e2 x 4, если 1 x 2 |
|||||||||||
|
y |
|
|
|
|
|
4 x 6 |
|
y |
|
|
6), если x 6 |
||
|
lg( x 5), если |
|
ln( x |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
1, |
в остальных случаях |
||
|
2x, в остальных случаях |
|
x |
|
||||||||||
3 |
1,5cos 2x 1, если x 5 |
4 |
( x |
2) |
2 |
1, если x 10 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ln | x 2 |, если 0 x 2 |
|
3cos | x |, если -5 x 1 |
|||||||||||
|
y |
x 1 |
5, если |
4 x 6 |
|
y |
|
|
|
|
|
|||
|
e |
|
|
|
|
3 |
x 1, если 1 x 10 |
|||||||
|
|
|
1, |
в остальных случаях |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
x |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
99, в остальных случаях |
|||||
5 |
x 3 x 5, если 0< x 4 |
6 |
ex2 |
1, если -1 x 0 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x sin2 ( x 1), если 5 x 12 |
|
ctg( x 1), если 1< x 4 |
|||||||||||
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
2, если 4 x 14 |
||
|
lg 5x, если 12 x 22 |
|
|
x2 |
||||||||||
|
|
|
1, |
в остальных случаях |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
x |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3x, в остальных случаях |
|||||
7 |
cos(3x 1), если 2 x 1 |
8 |
|
|
|
|
2 |
1, если x 4 |
||||||
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
( x 4) |
|
||||||
|
ln(x 5), если 1 x 4 |
|
cos2 ( x 1), если -3 x 1 |
|||||||||||
|
y |
|
x 1 3 x 1, если x 10 |
|
y |
|
|
2), если x 1 |
||||||
|
|
|
|
ln( x |
||||||||||
|
1,5x 7, в остальных случаях |
|
3x, в остальных случаях |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
x2 ln( x 1), если 1 x 4 |
10 |
lg x2 |
, если 2 x 0 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x 1, если 0 x 4 |
||
|
ex4 , если 4 x 5 |
|
ctg |
|||||||||||
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
1 3 x 1, если x 7 |
||
|
sin2 3x, если 5 x 10 |
|
|
x2 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 1, |
|
|
||
|
1,1x 1, в остальных случаях |
|
x |
в остальных случаях |
||||||||||
11 |
1 sin2 x, если x 3 |
12 |
cos2 (2x 1), если 4 x 2 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |, если 9 x 12 |
||
|
ex1, если 0 x 4 |
|
lg | 8 |
|||||||||||
|
y |
|
5 x 1, если |
4 x 6 |
|
y |
x2 |
1, если x 12 |
||||||
|
x |
|
4 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,1x, в остальных случаях |
|
0,1x, в остальных случаях |
|||||||||||
13 |
|
|
x |
2 |
5, если x 7 |
14 |
tg( x 1), если 2 x 0 |
|||||||
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
1 x |
, если -5 x 4 |
|
ln( x2 1), если 0 x 5 |
||||||||||
|
y e |
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
||||
|
cos 3x, если 4 x 6 |
|
3( x 2)2 4, если x 10 |
|||||||||||
|
|
|
4, в остальных случаях |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
x |
|
2, 25x, в остальных случаях |
|||||||||||
15 |
sin2 ( x 1), если -4 x 2 |
16 |
ln | x |, |
если x 2 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x 1, если 0 x 2 |
||
|
ex4 , если 2 x 6 |
|
ctg |
|||||||||||
|
y |
|
x 1 x, если 6 x 7 |
|
y |
|
|
2 1, если 5 x 10 |
||||||
|
3 |
|
|
x |
3 |
x |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
3, в остальных случаях |
|||
|
1,11x, в остальных случаях |
|
x |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
82 |
|
|
|
|
|
|
Лабораторная работа №7. Программирование циклического вычислительного процесса
Цель: изучить основные возможности приложения Mathcad Prime для программирования циклического вычислительного процесса.
Циклическим называется вычислительный процесс, содержащий многократные вычисления по одним и тем же математическим зависимостям, но для различных значений, входящих в него переменных. Количество повторений может задаваться заранее или зависеть от выполнения определенного условия, как в операторе if.
Для составления циклических программ в Mathcad Prime используют операторы и .
1.Оператор цикла с предусловием
Спомощью оператора можно реализовать циклический процесс, состоящий из ряда операторов (тело цикла), выполнение которых повторяется до тех пор, пока заданное условие верно, а если условие ложно, то осуществляется выход из оператора цикла. Общий вид:
принцип работы –
Где, – логическое выражение (условие) – оператор(ы) языка Mathcad Prime (тело цикла), – истина, –ложь.
Если в цикле необходимо выполнить более одного оператора, то их следует заключить в операторные скобки (), т. е. образовать из них составной оператор:
83
2. Оператор цикла с параметром
Оператор – это оператор цикла с параметром. С помощью оператора for можно реализовать циклический процесс, состоящий из ряда операторов (тело цикла), выполнение которых повторяется до тех пор, пока параметр цикла принадлежит некоторому, заданному диапазону. Параметр цикла – величина, от значения которого зависит количество выполнений операторов, входящих в тело цикла. Тело цикла – оператор или группа операторов, выполнение которых повторяется в зависимости от значения параметра цикла.
Общий вид оператора for:
Где, – любое допустимое имя переменной или параметр цикла, – значение или последовательность значений. Чаще всего – переменнаядиапазон, но можно также использовать вектор или список из скаляров или векторов, задающих последовательность скаляров, которые по очереди становятся значениями переменной . Чтобы выполнить один и тот же расчет над несколькими матрицами, можно определить как последовательность матриц. – тело цикла, любое допустимое выражение или последовательность выражений. Допускается, например, локальное назначение или последовательность шагов программы.
Пример:
Пояснение к программе: Здесь, – имя программы; –параметр цикла, которая поочередно принимает значения элементов заданного вектора. В теле цикла происходит формирование вектора , элементы которого являются квадратами элементов исходного вектора; – индексы элементов вектора .
84
Для случая, когда – переменная-диапазон, в Mathcad Prime предусмотрены две разновидности данного оператора:
а) обычный оператор цикла с параметром:
Где, – параметр цикла, , – начальное и конечное значения параметра цикла (границы диапазона), – оператор (ы) языка Mathcad Prime или по-другому тело цикла.
Параметр цикла , после каждого выполнения меняется с шагом равным , причем, если начальное значение параметра меньше конечного, то увеличивается на 1. Пример: Найти S 1 2 ... n .
Если начальное значение параметра больше конечного, то уменьшается на 1. Пример: Найти S n (n 1) ... 1.
Примечание 1: Диапазон изменения можно набрать на клавиатуре (две точки) или воспользоваться вкладкой Операторы:
Примечание 2: Недопустимо, чтобы значение параметра цикла изменился в результате выполнения оператора , т.е. в теле цикла. В таком случае, оператор, изменяющий значение параметра цикла,
85
системой Mathcad Prime игнорируется (разумно!). Пример недопустимой организации цикла с параметром:
б) модифицированный оператор цикла с параметром:
Где, – параметр цикла, |
|
– начальное и конечное значения |
||
параметра цикла, – шаг изменения параметра |
– оператор (ы) языка |
|||
Mathcad Prime или по-другому |
тело цикла. Параметр цикла |
, после |
||
каждого выполнения |
меняется на величину |
. Пример: |
Найти |
|
S 2 4 ... 2n . |
|
|
|
|
Примечание: Диапазон изменения можно набрать на клавиатуре (запятая) или воспользоваться вкладкой Операторы:
Необходимо отметить, что параметр цикла может принимать не только целое, но и дробное (десятичные и обыкновенные дроби) значение.
Пример: Найти S 101 102 ... 10n .
86
Главным отличием обычного оператора цикла от модифицированного,
является величина шага изменения параметра. В первом случае этот шаг обязательно равен , а во втором может отличатся от .
Также в Mathcad Prime предусмотрены операторы для пропуска текущей итерации цикла и перехода к следующей, выхода из циклов и программ:
Оператор Описание
Оставшиеся операторы текущей итерации цикла будут
пропущены, а выполнение продолжится с первого оператора цикла. В этом операторе нет аргументов. В цикле будет увеличено значение переменной итерации.
В сочетании с условным оператором оператор позволяет выполнить в программе пропуск текущей итерации и переход к следующей.
Прекращает выполнение текущего цикла и возвращает
последнее вычисленное значение. В этом операторе нет аргументов.
В сочетании с условным оператором оператор позволяет выполнить в программе преждевременный выход из цикла с передачей управления первому оператору, следующему за циклом.
Прекращает выполнение программы и возвращает
значение . Часто используют для отладки программы, при этом Оператор return временно вводится в
программу для проверки значений локальных переменных.
– любое допустимое выражение PTC Mathcad.
Примеры:
87
1. Суммирование нечетных чисел в интервале от до .
Пояснение к программе: Здесь, – имя программы; – формальный параметр; – фактический параметр, подставляемый вместо формального. Оператор осуществляет пропуск четных чисел.
2.Суммирование элементов последовательности до первого отрицательного элемента.
Пояснение к программе: Здесь, – имя программы. Оператор осуществляет досрочный выход из цикла при встрече с первым отрицательным числом.
3. Вывести первый отрицательный элемент последовательности.
88
Пояснение к программе: Здесь, – имя программы. Оператор return прекращает выполнение программы и возвращает значение первого отрицательного элемента последовательности.
Упражнение 1
Составить блок – схему и программу нахождения суммы ряда y x3 x 1 ,
где, a x b , x меняется с шагомh 1,
а) используя цикл ; б) используя обычный оператор цикла ;
в) используя модифицированный оператор цикла .
а) Решение с помощью оператора while Порядок выполнения:
1.Составьте блок – схему.
2.Запишите формулировку задания в Текстовое поле.
3.Запишите и затем на вкладке Программирование выберите оператор создания программы
4.Наберите необходимые операторы, используя при этом оператор
локального присваивания вместо обычного . |
|
|
5. Проверьте работу программы при |
и |
. |
Блок-схема: Введем обозначения: f 1 – числитель, f 2 |
– знаменатель. |
|
Начало |
|
|
a,b
S:=0, x:=a
-x
S
Конец
89
Вид документа Mathcad Prime:
Пояснение к программе: Здесь, |
|
– |
имя программы; |
– |
|
формальные |
параметры; |
и |
– |
фактические параметры, |
|
подставляемые вместо формальных; |
– искомая сумма. До входа в цикл |
||||
переменным |
и присваиваются начальные значения. В соответствии |
||||
с условием задачи, в теле цикла |
|
, происходит накапливание суммы |
|||
и изменение значения переменной |
на |
. Если не менять значение |
, |
то произойдет так называемое «зацикливание», т.к. условие окончания цикла никогда не выполнится и соответственно циклический процесс не остановится.
Примечание: Обычно, при нахождении суммы , его значение вначале считают равным . Добавление числа не изменяет значение суммы, однако упрощает организацию цикла. При нахождении произведения его значение вначале считают равным . Умножение числа на не изменяет значение произведения, однако упрощает организацию цикла.
б) Решение с помощью обычного оператора цикла for Порядок выполнения:
1.Составьте блок – схему.
2.Запишите формулировку задания в Текстовое поле.
3.Запишите и затем на вкладке Программирование выберите оператор создания программы
90