- •Лабораторное занятие 1: Вычисления и типы данных
- •1. Вычисление значений арифметических и алгебраических выражений
- •2. Переменные, функции и операторы
- •2.1. Переменные
- •2.2. Функции
- •2.3. Операторы
- •3. Данные в MathCad
- •3.1 Типы данных
- •3.2. Размерные переменные
- •4. Массивы
- •4.1. Создание массивов
- •4.2. Ранжированные переменные
- •Лабораторное занятие 2. Создание графиков
- •1. Двумерная графика
- •1.4. Полярный график
- •1.5. Построение нескольких рядов данных
- •1.6. Форматирование осей
- •1.7. Форматирование рядов данных
- •1.8. Трассировка и увеличение графиков
- •2. Трехмерная графика
- •2.1 Создание трехмерной графики
- •2.2. Форматирование трехмерных графиков
- •Лабораторное занятие 3. Символьные вычисления
- •1. Символьная алгебра
- •1.1.Разложение выражений (Expand)
- •1.2. Упрощение выражений (Simplify)
- •1.3. Разложение на множители (Factor)
- •1.4. Приведение подобных слагаемых
- •1.5. Определение коэффициентов полинома (Polynomial Coefficients)
- •1.6. Разложение на элементарные дроби
- •1.7. Подстановка переменной (Substitute)
- •1.8. Решение алгебраических уравнений (solve)
- •1.9. Суммы и произведения
- •2. Символьное решение задач математического анализа
- •2.1. Дифференцирование (Differentiate) и интегрирование (Integrate)
- •2.2. Разложение в ряд (Expand to Series)
- •Лабораторное занятие 4. Численные методы
- •1. Интегрирование и дифференцирование
- •1.1. Интегрирование
- •1.2. Дифференцирование
- •2. Алгебраические уравнения и оптимизация
- •2.1. Одно уравнение с одним неизвестным
- •2.2. Корни полинома
- •2.3. Системы уравнений
- •2.4. Символьное решение уравнений
- •3. Поиск экстремума функции
- •3.1. Экстремум функции одной переменной
- •3.2. Условный экстремум
- •3.3. Экстремум функции многих переменных
- •3.4. Линейное программирование
1.4. Полярный график
Для создания полярного графика необходимо нажать кнопку Полярный график на палитре График и поместить в местозаполнители имена переменных и функций, которые будут нарисованы в полярной системе координат (рис. 10). Обратите внимание на то, что первый полярные графики построен «медленным» способом и второй – «быстрым». На каком графике выше точность представления графика? Как сделать первый график более плавным?
Сохраните изменения в текущем документе.
Рис. 9. Полярный график двух векторов и быстрое построение графика
1.5. Построение нескольких рядов данных
На одном графике можно отложить до 16 различных зависимостей. Чтобы построить на графике две (и более) кривые, необходимо выполнить следующие действия:
-
Построить график первой кривой (рис.11).
-
Поместите маркер ввода таким образом, чтобы целиком выделить надпись по координатной оси y и введите запятую.
Рис. 10. Построение нескольких зависимостей на одном графике
-
В появившийся местозаполнитель введите выражение для второй кривой, например: cos(x).
Этим способом может быть создано несколько зависимостей, относящихся к одному аргументу. Вместе с тем имеется возможность отображения на одном и том же графике зависимостей разных аргументов.
Реализуйте графики зависимостей, приведенные на рис.12.
Второй график здесь представляет параметрическую зависимость cos(sin(xi)).
При построении на одном и том же графике нескольких зависимостей разного аргумента достаточно позаботится только о соответствии типа данных для каждой пары точек в отдельности. Например, вполне можно совместно отобразить график функции от ранжированной переменной и график функции, созданной в режиме быстрого построения (рис.13).
Сохраните изменения в текущем документе.
Рис. 11. Построение нескольких зависимостей от разного аргумента
Рис. 12. Построение зависимостей от разного аргумента разного типа данных
1.6. Форматирование осей
Возможности форматирования координатных осей графиков включают в себя управление их внешним видом, диапазоном, шкалой, нумерацией и отображением некоторых значений на осях при помощи маркеров.
Изменение диапазона осей. Когда график создается впервые, MathCAD выбирает представленный диапазон для обеих координатных осей автоматически. Чтобы изменить этот диапазон:
-
Постройте график зависимости sin(z) быстрым способом. Диапазон по оси x изменяется от -10 до10.
-
Перейдите к редактированию графика, щелкнув в его пределах мышью (рис. 14).
Рис. 13. Изменение диапазонов осей
-
График будет выделен, а вблизи каждой из осей появится два поля с числами, обозначающими границы диапазона.
-
Измените диапазон оси z на (0,20) и второй оси – на (-2,2). Получится новый график (рис. 15)
Рис. 14. Результат изменения диапазонов осей
-
Сохраните изменения в текущем документе.
Форматирование шкалы. Изменение внешнего вида шкалы, нанесенной на координатную ось, производится с помощью диалогового окна Formatting Currently Selected X-Y Plot (Форматирование выбранного графика), в котором следует выбрать вкладку X-Y Axes (Оси X-Y) (рис.16).
Вызвать окно можно двойным щелчком мыши в области графика или выполнением команды Format, Graph, X-Y Plot (Формат, График, План X-Y), или выбором в контекстном меню команды Format (Формат).
С помощью флажков и переключателей легко поменять внешний вид каждой из осей:
-
Log Scale (Логарифмическая шкала) – график по этой оси будет нарисован в логарифмическом масштабе. Это полезно если данные разнятся на несколько порядков;
-
Grid Lines (Линии сетки) – показывают линии сетки;
-
Numbered (Нумерация) – если убрать флажок, то числа, размечающие шкалу, пропадут.
-
Autoscale (Автошкала) – выбор диапазонов оси производится автоматически;
-
Show Markers (Маркеры) – выделение значений на осях;
-
AutoGrid (Автосетка) – разбиение шкалы производится автоматически;
-
Equal Scales (Равные шкалы) – при снятом флажке оси x и y принудительно рисуются в одинаковом масштабе;
Рис. 15. Окно для форматирования шкалы
-
Axes Style (Стиль оси – можно выбрать один из трех видов системы координат:
-
Boxed (Квадраты) – область графика ограничена прямоугольником;
-
Crossed (Пересечения) – координатные оси в виде двух пересекающихся прямых;
-
None (Нет) – координатные оси не показаны на графике.
-
Задание 2. На примере графиков, приведенных на рис. 17, исследуйте возможности флажков и переключателей диалогового окна Formatting Currently Selected X-Y Plot (Форматирование выбранного графика).
Рис. 16. Линии сетки на декартовом и полярном графиках, стиль оси -Пересечения
Сохраните изменения в текущем документе.