Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет»
Кафедра «Судовые энергетические установки»
Система mathcad
Методические указания к лабораторным работам
по курсу «Информатика»
Комсомольск-на-Амуре 2008
УДК 519.6
Система MATHCAD: Методические указания к лабораторным работам по курсу «Информатика»/Сост. А.В.Смирнов – Комсомольск-на-Амуре: Комсомольский-на-Амуре гос.техн.ун-т, 2008.- 32 с.
Приведены общие сведения о математической системе MATHCAD, рассмотрены интерфейс программы и основные приемы при работе в ней (набор формул, построение графиков, вычисления). Рассматривается решение прикладных задач в системе MATHCAD. Представлен лабораторный практикум с вариантами заданий.
Предназначены для студентов специальности 180103 – Судовые энергетические установки и 140101 – Тепловые электрические станции всех форм обучения.
Печатается по постановлению редакционно-издательского совета ГОУВПО «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет».
Согласовано с научно-информационным отделом.
Рецензент Случанинов Н.Н.
Редактор …
________________________________________________________________
Подписано в печать …
Формат …
Усл. печ. л.
Редакционно-издательский отдел Государственного образовательного
учреждения высшего профессионального образования
«Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет»
681013, Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27.
Полиграфическая лаборатория Государственного образовательного
учреждения высшего профессионального образования
«Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет»
681013, Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27.
Введение
Пакет MathCAD создан разработчиками как инструмент для работы расчетчиков-инженеров. Этот пакет создавался как мощный калькулятор, позволяющий легко справляться с рутинными задачами инженерной практики, ежедневно встречающимися в работе. Сюда можно отнести решение алгебраических и дифференциальных уравнений с постоянными и переменными параметрами, анализ функций, поиск их экстремумов, численное и аналитическое дифференцирование и интегрирование, вывод таблиц и графиков при анализе найденных решений.
Главным достоинством пакета MathCAD и его колоссальным преимуществом перед другими подобными системами являются:
- легкость и наглядность программирования задач;
- запись сложных математических выражений в том виде, в котором они обычно записываются инженерами на листе бумаги (то есть отсутствие специального языка программирования);
- простота в использовании;
- возможность создания встроенными средствами высококачественных отчетов с таблицами, графиками, текстом.
1 Интерфейс mathcad
Интерфейс MathCAD версии 11 (рис. 1) аналогичен интерфейсам многих приложений Windows. Основные элементы рабочего окна MathCAD следующие (номер пункта соответствует позиции на рис.1):
1) главное меню (1);
2) стандартная панель инструментов (2);
3) панель форматирования (3);
4) математическая панель (4).
Основные позиции главного меню и подменю следующие:
File (файл) – создание, открытие, сохранение, пересылка по электронной почте и печать на принтере документов, установка параметров страниц.
Edit (правка или редактирование) – копирование, вставка, удаление объектов, специальные вставки.
View (вид) – управление видом документа:
- toolbars (панели инструментов) – вкл/выкл панелей инструментов;
- ruler (линейка) – вкл/выкл режима разметки страницы;
- status bar (строка состояния) – вкл/выкл строки состояния;
- headers/footers (колонтитулы) – вставка колонтитулов;
- regions (области) – включение режима, при котором видны области объектов на основном сером фоне документа.
Insert (вставка) – вставка различных объектов и шаблонов в документ:
- graph (график) – вставка шаблона графика;
Рис. 1 – Рабочее окно MathCAD
- matrix (матрица) – вставка матрицы или вектора;
- function (функция) – вставка функции;
- unit (единица измерения) – вставка единиц измерения;
- picture (рисунок) – вставка рисунка;
- area (область) – вставка области, защищаемой паролем.
- math region (математическая область) – вставка математической области;
- text region (текстовая область) – вставка текстовой области;
- component (компонент) – вставка объектов других приложений (для расширения возможностей MathCAD);
- data (данные) – вставка данных в виде таблицы, запись и чтение из текстового файла;
- control (контроль) – вставка управляющих элементов, способных принимать определенные значения (например, 0 или 1).
- object (объект) – вставка объекта с установлением динамической связи с приложением, в котором создан объект;
- reference (связь) – вставка ссылки на другой документ;
- hyperlink (гиперссылка) – вставка гиперссылки.
Format (форматирование) – форматирование объектов:
- evaluation (выражение);
- result (результат);
- text (текст);
- paragraph (параграф);
- tabs (табуляция) – установка отступов;
- style (стиль) – изменение стиля написания для текстовой области;
- properties (свойства) – изменение свойств объектов;
- graph (график);
- color (цвет) – изменение цвета фона объектов, подсказок и документа;
- area (область) – форматирование защищенной области;
- separate regions (разделение областей) – разделение выделенных объектов при наложении их друг на друга;
- align regions (выравнивание областей) – выравнивание объектов по верхнему или левому краю;
Tools (сервис):
- check spelling (проверка орфографии);
- animation (анимация) – создание анимационных графиков;
- protect worksheet (защита документа);
- calculate (вычисления) – установка способа вычисления (в области экрана, всего документа или автоматически);
- optimize (оптимизация) – оптимизация выражений для сокращения времени вычислений;
- disable evaluation (отключение выражения) – данная опция позволяет сделать выражение неактивным;
- trace error (трассировка ошибки) – поиск источника ошибки;
- worksheet options (опции документа);
Symbolics (символьные вычисления). Более подробно эта позиция меню будет рассмотрена ниже.
Window (окно) – операции с окнами (открытыми документами), связанные с их расположением.
Help (помощь) – вызов справки.
Особенно важным при работе в MathCAD является использование математической панели Math. При нажатии пиктограмм на данной панели включаются дополнительные панели (см. рис. 1):
- calculator (калькулятор) – шаблоны основных математических операций, цифр, знаков арифметических действий, тригонометрических функций;
- graph (график) – шаблоны графиков;
- matrix (матрица) – шаблоны матриц и матричных операций;
- evaluation (оценка) – операторы присваивания значений и вывода результатов расчета;
- calculus (вычисления) – шаблоны дифференцирования, интегрирования, суммирования, пределов.
- boolean (булевы операторы) – логические (булевы) операторы;
- programming (программирование) – операторы, позволяющие создавать программные модули;
- greek (греческие буквы);
- symbolic (символьные операции).