Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теоретические и практические вопросы дисциплины «Информатика». Учебное пособие
.pdf
31
использоваться также и для перемещения курсора. Впрочем, для
перемещения курсора используется специальная группа из 4 клавиш
со стрелками. Клавиша Esc (Escape – убегать, спасаться), как
правило, используется для отмены какого-либо действия, выхода из
режима программы и т.д.;
- клавиша Tab (табуляция) при редактировании текстов обычно
используется для перехода к следующей позиции табуляции. В
других программах её значение может быть иным: переключение
между «окошками» на экране, полями запроса и т.д.
М о н и т о р – устройство, предназначенное для визуального
отображения информации.
Современный монитор состоит из экрана (дисплея) (Display −
устройство отображения), блока питания, плат управления.
Информация для отображения поступает с электронного устройства
(видеоплаты), формирующего видеосигнал.
Существует несколько десятков видов мониторов. В настоящее
время наибольшее распространение получили жидкокристаллические
мониторы (Liquid Crystal Display – LCD), которые имеют ряд
преимуществ перед мониторами на электронно-лучевых трубках:
малый вес, небольшие размеры, отсутствие видимого мерцания,
низкое энергопотребление и т.д.
В графическом режиме экран монитора состоит из точек
(пикселей). Количество точек по горизонтали и вертикали называется
р а зр е ш а ю щ е й с п о с о б н о с т ь ю м о н и т о р а .
Важнейшими параметрами жидкокристаллических мониторов,
которые влияют на качество изображения, являются угол обзора,
время отклика, яркость, контрастность и др.
Монитор является источником видимого света, который при
длительной работе утомляет глаза человека.
М ы ш ь (Mouse) − это устройство для перемещения курсора по
экрану монитора. Эффективная работа с новейшим программным
обеспечением затруднена без использования устройства типа мышь.
Основной характеристикой мыши является разрешающая
способность, измеряемая в точках на дюйм (dpi). Нормальной
считается мышь, обеспечивающая разрешение 300-400 dpi.
Мыши различаются по трем характеристикам: числу кнопок,
используемой технологии и типу соединения устройства с системным
блоком. В настоящее время набольшее распространение получили
компьютерные мыши с оптическим датчиком.
32
П р и н те р ы (печатающие устройства) предназначены для
вывода текстовой и графической информации на бумагу.
Существует множество (несколько тысяч) типов устройств для
вывода информации на бумагу, отличающиеся по способу, скорости и
качеству печати.
Наибольшее распространение получили лазерные, струйные и
матричные печатающие устройства.
В м а т р и ч н о м п е ч а т а ю щ е м у с т р о й с т в е печатающая
головка принтера содержит вертикальный ряд тонких металлических
стержней (иголок). Головка движется по направляющей вдоль
печатаемой строки, а иголки в нужный момент ударяют по бумаге
через красящую ленту. Это и обеспечивает формирование на бумаге
символов и изображений.
Качество печати матричного принтера сравнимо с качеством,
получаемым на обычной механической или электрической
печатающей машинке. В настоящее время матричные принтеры
используются в основном только для технических целей.
В с т р у й н ы х п р и н т е р а х изображение формируется
микрокаплями специальных чернил, выдуваемых на бумагу с
помощью сопел.
Современные струйные принтеры могут обеспечивать высокую
разрешающую способность − до 600 точек на дюйм.
Этот способ печати обеспечивает высокое качество печати, но
требует использования специальных чернил и качественной бумаги.
Струйные принтеры позволяют легко выводить и цветные
изображения.
Время вывода текстовой информации − 15-100 сек на одну
страницу, а графической 3-5 минут.
Следует заметить, что струйные принтеры требуют тщательного
ухода и обслуживания.
Лазерные принтеры обеспечивают наилучшее (близкое к
типографскому) качество печати.
Работа этих печатающих устройств основана на электризации
отдельных участков специального барабана под действием луча
лазера, управляемого по командам процессора. Наэлектризованные
участки барабана притягивают частички краски, которая переносится
на бумагу.
Разрешающая способность лазерных принтеров 300-600 точек на
дюйм, что позволяет получить высококачественное изображение.
33
Время вывода текстовой информации − 5-15 сек на одну
страницу, а графической несколько минут.
Выпускаются специальные высокопроизводительные лазерные
(сетевые) принтеры с большой производительностью.
Лазерные принтеры являются наиболее удобными устройствами
для получения качественных черно-белых печатных документов. Они
работают практически бесшумно, однако требуют специальной
краски.
М о д е м – устройство для обмена информацией с другими
компьютерами через телефонную сеть. По конструктивному
исполнению модемы бывают встроенными (вставляемыми в
системный блок компьютера) и внешними (подключаемыми через
коммуникационный порт).
Важнейшей характеристикой модемов является скорость
передачи данных (1200, 2400, 9600, бод и более, 1 бод = бит в секунду)
Г р а ф о по с т р о и т е л ь (плоттер) – устройство для вывода
графической информации на бумагу.
Плоттеры бывают барабанного типа (работают с рулонами
бумаги) и планшетного типа (в них лист бумаги лежит на плоском
столе).
Чаще всего плоттеры используются в системах автоматического
проектирования (САПР) для вывода чертежей.
Г р а ф и ч е с к ий планшет – устройство для ввода контурных
изображений. Используется, как правило, в САПР для ввода чертежей
в компьютер.
С е т е в о й а д а п т е р – даёт возможность подключать
компьютер в локальную сеть. При этом пользователь может получать
доступ к данным, находящимся на других компьютерах.
С к а н е р – устройство для считывания графической и текстовой
информации в компьютер.
Сканеры бывают настольные (обрабатывают весь лист бумаги
целиком) и ручные (их надо водить над нужным рисунком или
текстом), чёрно-белые и цветные.
Сканеры отличаются друг от друга разрешающей способностью,
количеством воспринимаемых цветов или оттенков серого цвета.
С помощью специального программного обеспечения
компьютер может распознавать символы на введённой через сканер
картинке, что позволяет быстро вводить напечатанный (а иногда и
рукописный) текст в компьютер.
34
2 ОСНОВЫ РАБОТЫ В MATHCAD
Интегрированные математические программные средства
широко используются для научно-технических расчетов. К таким
системам относятся Eureka, MatLAB, MathСad, Maple, Mathematiсa и
др. Система MathСad, разработанная фирмой MathSoft Inc. (США),
интенсивно развивается и получила большую известность среди
пользователей.
MathСad − универсальная система, позволяющая решать
сложные технические задачи, готовить тексты книг, статей,
включающих набор сложных математических формул, и представлять
данные в графическом виде.
К настоящему времени система MathСad имеет множество
версий, включая пятнадцатую. В данном учебном пособии
описываются функциональные особенности именно этой версии.
Запуск MathСad осуществляется в следующем порядке: вначале
загружается Windows (если она не загружена), затем на экране ищут
пиктограмму MathСad (буква М), по которой необходимо щелкнуть
два раза левой клавишей мышки.
Запуск MathСad можно также осуществить через кнопку
«ПУСК» =>Все программы=>MathСad 15.
2.1 Интерфейс пользователя
Под и н т е р ф е й с о м пользователя подразумевается
совокупность средств графической оболочки MathСad,
обеспечивающих управление системой с помощью клавиатуры или
компьютерной мышки. Интерфейс пользователя или структура окна
типовая для Windows-приложений (рис. 2): верхняя строка (обычно
синего цвета) называется титульной или с т р о к о й -п р и л о ж е н и я .
Она отображает название документа. Если файл не загружен, то
вместо названия появляется надпись Untitled:1 (Без имени:1). В левой
части титульной строки помещена кнопка системного меню с
изображением буквы М, которая позволяет выполнять стандартные
операции (восстановить, свернуть, закрыть) с главным окном системы.
В правой части находятся стандартные кнопки управления размером
окна (свернуть, развернуть, восстановить, закрыть).
35
Рис. 2. Структура окна MathСad
Вторая строка системы – с т р о к а г л а в н о г о м е н ю –
предназначена для вызова многочисленных команд системы. Команды
главного меню дублируются кнопками быстрого управления, которые
находятся ниже строки меню и занимают две последующие строки
экрана: первая строка – с т а н д а р т н а я п а н е л ь инструментов
(Standart), а вторая − п а н е л ь ф о р м а т и р о в а н и я (Formatting).
Кроме этих двух панелей можно вызвать специфическую для
MathCAD м а т е м а т и ч е с к у ю п а н е л ь (Math), которая состоит из
девяти р а б о ч и х (перемещаемых) панелей. Механизм установки
панелей осуществляется с помощью главного меню: Вид=> Панели
инструментов => имя панели.
Рабочие или наборные панели легко перемещаются по экрану.
Такие панели позволяют быстро вызывать практически все известные
математические символы.
Основную часть экрана занимает о к н о р е д а к т и р о в а н и я
(белое поле), которое первоначально может быть пустым.
36
Окно редактирования содержит горизонтальный и вертикальный
Выполняемые
операции на
клавиатуре
Результат
представления
операции на
экране монитора
Пояснения
2*2=
2 2=4
Операция умножения. После
набора выражения и знака
ползунки для быстрого перемещения по экрану монитора.
В окне редактирования видны тонкие линии, создающие
прямоугольные области. Если экранное увеличение установить 25%,
то весь экран заполнится прямоугольниками. Каждый такой
прямоугольник − это лист бумаги формата A4. Для удобства работы с
системой установите экранное увеличение 150 или даже 200%.
Красный крестик-визир позволяет зафиксировать место ввода
информации в рабочем поле. Для удобства работы зафиксируйте точку
ввода информации в центре экрана, поместив курсор в центр и нажав
левую клавишу мышки.
При вводе информации создается прямоугольная область,
которая может быть математическим, текстовым или графическим
объектом. Границы этого объекта исчезают после ввода информации.
Начинающим пользователям полезно включить режим выделения
областей, используя механизм главного меню: Вид => Регионы.
2.2 Простейшие вычисления в MathСad
К простейшим вычислениям можно отнести арифметические
вычисления, которые легко выполнить самостоятельно.
Для изучения простейших арифметических вычислений в
системе MathCAD выполните самостоятельно несколько заданий:
Задание 1.
a) загрузите систему MathCAD;
б) используя механизм Вид=>Панели инструментов =>Название
панели, выключите все панели системы, кроме панелей Стандартная
и Форматирование;
в) включите режим выделения областей, используя механизм главного
меню: Вид => Регионы;
г) используя только клавиатуру, выполните простейшие
арифметические операции:
37
равенства система выдает
результат. Знак умножения (*)
заменяется на экране монитора
точкой. Вывод результата
осуществляется справа от знака
равенства (=).
2+2=
2+2=4
Операция сложения. Запись не
меняется. Результат выводится
после набора знака равенства.
2/2=
2
2
=1
Операция деления. После набора
знака косой черты (/) - деления,
введенное выражение
автоматически перезаписывается
в виде дроби, содержащей
числитель и пустой знаменатель.
2^3=
3
2
=8
Операция возведения в степень.
После набора знака «домик» (^),
записанное выражение
преобразуется и выглядит так,
как это принято записывать в
математике.
Задание 2. Вычислить значение сложного арифметического
2 15
3 e
3.2
17
выражения, используя только клавиши клавиатуры:
При наборе этого выражения возникают проблемы, которые
могут быть решены следующим образом:
а) после набора числителя нажимайте на клавишу пробела до тех
пор, пока синий прямоугольный курсор не выделит (захватит) весь
числитель, и только затем нажмите на клавишу со знаком косой черты.
Это необходимо сделать, т.к. весь числитель необходимо поделить на
знаменатель;
б) при наборе знаменателя, когда степень уже введена,
необходимо снова увеличить курсор, используя клавишу пробела.
Курсор необходимо увеличивать до тех пор, пока вся дробь (числитель
38
и знаменатель) не будет выделена синим прямоугольным курсором,
так как целое число 17 необходимо прибавлять к дроби;
в) для получения результата не забудьте набрать знак равенства
в конце выражения.
Далее, используя механизм: Вид=>Панели инструментов
=>Калькулятор, вызовите рабочую панель Калькулятор.
Задание 3. Повторите все действия первого задания, используя только
панель Калькулятор;
Задание 4. Повторите все действия второго задания, используя панель
Калькулятор и клавишу пробела на клавиатуре.
Задание 5. Изучите панель Калькулятор. Выпишите в рабочие тетради
все шаблоны панели Калькулятор (кроме знака := ), выполните с
этими шаблонами определенные операции и запишите все действия в
рабочую тетрадь.
2.3 Основные понятия MathСad
Входной язык системы MathСad содержит множество понятий,
простейшими из которых являются: алфавит, константы, переменные,
операторы.
Алфавит системы MathСad содержит:
а) малые и большие б у к в ы л а т и н с к о г о и г р е ч е с к о г о
а л ф а в и то в . Буквы латинского алфавита вводятся с клавиатуры.
Для ввода греческих букв необходимо включить панель Greek
(греческие), используя механизм Вид=> Панели инструментов=>
Greek;
б) а р а б с к и е цифры от 0 до 9, которые можно ввести с
клавиатуры или с панели Калькулятор;
в ) ко н с т а н т ы в MathСad, могут быть целочисленными,
например 234, десятичными с дробной частью, например 451.5,
десятичными, записанными в формате m·10p, где m − мантисса, p−
порядок, например 15.6·1027. Обратите внимание на то, что целая часть
числа отделяется от дробной с помощью десятичной точки. В
используются константы и других типов;
г ) переменные (идентификаторы) в системе MathСad - это
поименованные объекты, значение которых может изменяться в
процессе вычислений. Для обозначения имени идентификатора
используют буквы (прописные и строчные) латинского и греческого
алфавитов и цифры. И м я п е р е м е н н о й − это совокупность букв и
MathСad
39
цифр, всегда начинающаяся с буквы и не имеющая пробела, например
alfa4, xx1, σ5 и т.д. Имена переменных не должны совпадать с именами
встроенных в систему функций. Переменные, записанные строчными
(маленькими) и прописными (большими) буквами, – это разные
переменные, например x4 и X4.
Ряд переменных в MathСad заданы самой системой и
называются с и с т е м н ы м и п е р е ме н н ы м и , например
переменная ORIGIN, задает нижнюю границу индексации массива (по
умолчанию равна нулю), переменная TOL (по умолчанию равна 0,001)
определяет погрешность вычислений.
В MathСad имеется множество в с т р о е н н ы х ф у н к ц и й . Их
назначение − по заданному значению аргумента (или списка
аргументов) возвратить (вычислить) некоторое значение: числовое,
символьное, вектор или матрицу, например функция вычисления
синуса − sin(x) возвращает значение синуса.
Небольшая часть функций расположена на панели Калькулятор,
остальные функции можно вызвать, используя механизм главного
меню: Вставка => функция или кнопку Вставить функцию f(x) на
панели инструментов. В результате появляется окно Вставка функции.
Окно состоит из левой и правой части. В левой части перечислены
категории функций, а в правой части сами функции. Рекомендуем Вам
в левой части выделить самую первую позицию списка (All − Все),
тогда в правой части окна все функции будут расположены в
алфавитном порядке. Ниже списка функций расположено поле, в
котором отображается формат функции, а в последней строке дано
описание функции. Всегда следует внимательно изучить формат
функции и ее описание. Кроме того, необходимо учитывать, что
обозначение функций, общепринятое в математике, может не
совпадать с написанием функции в MathСad, например функция cos(x)
имеет такое же написание и MathСad, а функция arcsin(x) в MathСad
записывается как asin(x).
Задание 6. Выпишите функции, которые вы изучали в школе и в вузе
на занятиях по математике.
MathСad содержит различные простейшие операторы:
арифметические, например сложение, вычитание и т.д., логические
больше (>), меньше (<) и т.д., а также сложные операторы
математического анализа, векторов и матриц.
40
Оператор присваивания
Основным оператором MathCAD является оператор
присваивания, который имеет следующий формат (конструкцию):
переменная := выражение
переменная — совокупность букв и цифр не имеющая пробела и
начинающаяся с буквы; выражение – совокупность констант,
переменных, функций, соединенных знаками арифметических
действий.
Как видно из формата, в левой части оператора всегда
расположена переменная, а в правой части – выражение. Например,
запись x:=5 означает, что переменной х присваивается значение
константы 5.
Оператор выполняется следующим образом: сначала
вычисляется выражение, и значение (результат) выражения
присваивается переменной.
Запись p1:=a+b означает, что переменной p1 присваивается
значение выражения a+b (к моменту выполнения выражения значения
переменных a и b должны быть заданы).
С физической точки зрения выполнение оператора присваивания
означает, что MathСad, вычислив выражение, записывает значение
выражения в ячейку с именем переменная, причем результат хранится
в ячейке в двоичном коде.
Например, программа y:=2+1
y=3
выполняется следующим образом: сначала компьютер переводит
числа 2 и 1 в двоичный код, т.е. в числа 10 и 1. Затем эти два числа
складываются и получается 11 (это число 3, в десятичной системе
счисления). После этого компьютер из множества ячеек памяти
выделяет одну ячейку, которая получает имя y и в эту ячейку
записывается двоичный код числа 3, т.е. число 11.
Второй математический блок выводит из ячейки y число 11,
переводит это число в десятичную систему, т.е. в число 3, и
полученный результат выводится на экран монитора.
Использование оператора присваивания позволяет решать
различные математические и физические задачи.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]