ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
.pdfДля вычисления значений основных тригонометрических функций задайте вещественную положительную размерную константу x, рад. Выведите значения синуса, косинуса, тангенса, котангенса, секанса и косеканса x.
Задайте ранжированную переменную r, изменяющуюся от –2 до +2 с шагом 0,025.
Постройте в декартовых координатах на одном рисунке графики двух тригонометрических функций синуса и косинуса.
Задайте квадратную вещественную матрицу размером 4 4. Элементы матрицы - двухзначные десятичные числа, положительные и отрицательные. Выполните обращение и транспонирование матрицы; выведите ее определитель, максимальное и минимальное значение. Присвойте элементам матрицы в первом столбце соответственно значения 5, -9, 3,-7. Выведите определитель матрицы.
Задайте целочисленную ранжированную переменную i, изменяющуюся от 0 до 10 с шагом 1. Выведите сумму и произведение элементов заданного вектора. Выведите таблицу значений вектора и таблицу квадратов значений этого же вектора.
8.2.3.Упражнение 3. Построение двумерного графика
Создайте новый документ и сохраните его в папке Студент под именем
График.mcd.
Задайте две размерные константы: U=100 В, =0,001 с. Определите пользовательскую функцию вида h(t) = - U (1- exp{- t/ }).
Для создания таблицы значений функции h (t) надо выполнить дискретизацию аргумента t в диапазоне от нуля до 5 . Шаг дискретизацииt определяется числом точек n в указанном интервале, включая граничные точки: t=5 /(n-1). Учитывая это, задайте ранжированную переменную t1, если n=30.
Выведите таблицу значений t1 и рядом таблицу значений h(t1)/В. Выделите полученные табличные области и выровняйте их по горизонтали.
Постройте декартов график h (t1). Сохраните документ.
8.2.4. Упражнение 4. Построение трехмерного графика поверхности
Создайте документ и сохраните его в папке Студент под именем График поверхности.mcd. В этом документе предстоит определить пользовательскую функцию z(x, y)? Далее представить ее матрицей M ординат Z. и построить график трехмерной поверхности. Матрица M строится на сетке значений переменных x и y в прямоугольнике, размеры которого задаются константами xmin, xmax, ymin, ymax. Шаг дискретизации по оси X ( x) определяется числом точек nx, а шаг дискретизации по оси Y ( y) определяется числом точек ny.
Определите пользовательскую функцию z(x, y) = cos(x y) sin(x y).
Задайте константы xmin = -2 , xmax = 2 , ymin = - , ymax = , nx =40, ny =20.
Задайте целочисленную ранжированную переменную i, изменяющуюся от 0 до (nx –1) с шагом 1. Задайте целочисленную ранжированную переменную j, изменяющуюся от 0 до (ny – 1) с шагом 1.
Определите две переменные: x = (xmax – xmin)/( nx-1) и y = (ymax – ymin)/( ny-1).
Используя поэлементное формирование (индексированные переменные), задайте вектор xd в виде: xdi = xmin + i x; и вектор yd в виде: ydj = ymin +j y.
Используя поэлементное формирование матрицы, задайте матрицу M в виде:
Mij = z(xdi, ydj).
Выведите матрицу M. Просмотрите ее, используя полосы прокрутки. Создайте трехмерный график поверхности, введите в шаблон данных имя
матрицы: M.
Установите формат графика поверхности с удалением невидимых линий функциональной закраской. Увеличьте размер графика и установите использование цветов. Сохраните документ.
В папке Инф_технологии/MathCAD/Графики находятся 10 файлов с примерами графических возможностей системы MathCAD. Скопируйте эти файлы в папку Студент. Просмотрите все эти файлы, поочередно, изменяя в каждом из них параметры графиков.
8.2.5. Упражнение 5. Аналитические вычисления
Создайте документ и сохраните его в папке Студент под именем
Аналитика.mcd.
Введите указанные ниже выражения и для каждого их них выполните
символьное вычисление (команда |
Evaluate |
Symbolically). Для |
|||||||||||
n2 , |
ln(x)dxdxdx, |
d |
|
d |
|
|
|
|
d |
|
1 |
. |
|
sin(x), |
ln(x), |
ax b dx, |
|||||||||||
dx |
dx |
|
n |
||||||||||
n |
|
|
|
|
|
|
dx x |
правильного выполнения команды выражение должно быть выделено, т.е. охвачено синей рамкой.
Используя символьную команду Simplify, упростите следующие математические выражения:
ln(exp(n x)), |
5 |
|
5 |
|
|
5 |
|
|
6 |
|
|
4 |
|
|
a2 2 a b b2 |
|
2 |
cos(x) |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
, |
sin(x) |
|
|
. |
||||||
|
x 1 |
(x 1) |
2 |
(x 1) |
3 |
(x 1) |
4 |
|
|
|
|||||||||||
|
x |
|
|
|
|
|
a b |
|
|
|
|
|
Используя символьную команду Expand Expression, разложите по степеням математические выражения:
(a b) (a b), |
(a b)5 , |
3 4cos(2 ) cos(4 ) |
, sin(5x). |
|
8 |
||||
|
|
|
8.2.6. Упражнение 6. Решение системы линейных уравнений
Откройте документ Отчет_01.mcd.
Задайте в матричном виде систему двух уравнений с двумя неизвестными x1 , x2. При этом используйте матрицу А для задания значений коэффициентов системы, матрицу B для задания свободных членов. Найдите решение системы в виде вектора X:
A |
10 |
20 |
B |
5 |
X A 1 B |
|
|
2 |
1 |
3 |
X |
|
|||
|
|||||||
|
|
|
Измените матрицы А и В так, чтобы исследовать возможность решения уравнений с комплексными коэффициентами, например:
A |
|
10 200i |
0 200i |
B |
5 |
0i |
|
X A 1 B X |
0.037 |
0.131i |
|
|
0 200i |
0 170i |
0 |
0i |
|
0.044 |
0.154i |
|
8.2.7.Упражнение 7. Аналитическое решение системы уравнений
Вдокументе Отчет_01.mcd необходимо найти решение системы линейных уравнений в общем виде. Для этого используются ключевое слово given и функция find. Ознакомьтесь с нижеследующим примером и выполните аналогичное задание в документе Отчет_01.mc. Сохраните документ.
Given |
|
x 2y a |
y 4x b |
Find(x y)
8.2.8.Упражнение 8. Решение нелинейных уравнений
Вдокументе Отчет_01.mcd необходимо определить корень нелинейного уравнения
x + x2 +x1/2 =4.75 с точностью 10-3 , если x0 = 1,5.
Для этого введите функцию f(x):= x + x2 +x1/2, далее требуемую точность TOL:= 10-3, потом начальное значение переменной х:= 1,5.
Для решения уравнения с помощью функции root наберите ниже: x1:= root(f(x),x). После чего выведите на экран значение x1, являющееся приближенным решением заданного уравнения.
Контрольные вопросы по системе MathCAD
1.Почему система MathCAD считается универсальной массовой математической системой? Что требуется от пользователя системы в первую очередь?
2.Что является отличительной чертой интегрированных математических систем MathCAD?
3.Из чего состоит рабочее пространство MathCAD и в чем его особенности?
4.Как организована работа с документами в MathCAD? Что представляет собой каждый документ?
5.Как пользователь управляет процессом вычислений?
6.Какие формы принимает курсор мыши в документе MathCAD? Назовите приемы управления формой курсора?
7.Перечислите приемы выделения объектов в документе. Работа с выделенными областями.
8.Из чего состоит алфавит входного языка системы?
9.Назовите типы данных MathCAD.
10.Как вводятся вещественные числовые константы? Как представляются комплексные константы?
11.Как водятся размерные константы и для чего они используются? 12.Что называется переменной в MathCAD? Как задать (определить)
переменную в программе? Какие здесь возможны ошибки. Как получить числовое значение переменной?
13.Для чего используется команда Математика/Формат числа? 14.Пояснить различие между глобальной и локальной переменной. Как
MathCAD обрабатывает документ?
15.Как пользоваться встроенными функциями системы? Как задать пользовательскую функцию?
16.Для чего предназначены ранжированные переменные в Mathcad?
17.Как задается ранжированная переменная?
18.Что такое массив и как создается массив в системе Mathcad? 19.Что такое файловые данные?
20.Перечислите системные переменные. Как изменить их значение? 21.Назовите правила использования шаблонов при задании оператора. 22.Символьные вычисления в системе Mathcad и порядок их выполнения. 23.Как создается декартов график?
24.Пояснить приемы редактирования и форматирования графика.
25.Как создать трехмерный график поверхности?
26.Как в Mathcad решить систему линейных уравнений?