- •ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- •ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
- •Назначение и возможности MathCAD
- •Основы языка MathCAD
- •Интерфейс MathCAD
- •Меню
- •Справка по MathCAD
- •Панели инструментов
- •Редактирование документа
- •Управление документом
- •Ввод и редактирование формул
- •Ввод и редактирование текста
- •Правка документа
- •Печать и посылка документа по электронной почте
- •Вычисления
- •Переменные и функции MathCAD
- •Переменные
- •Основные приемы выполнения расчетов в среде MathCAD
- •Функции
- •Символьные вывод математического выражения
- •Допустимые имена переменных и функций
- •Операторы
- •Арифметические операторы
- •Вычислительные операторы
- •Логические операторы
- •Операторы выражения
- •Операторы пользователя
- •Управление вычислениями
- •Типы данных
- •Данные
- •Действительные числа
- •Встроенные константы
- •Строковые выражения
- •Размерные переменные
- •Создание размерной переменной
- •Массивы
- •Ввод массива
- •Доступ к элементам массива
- •Ранжированные переменные
- •Отображение вывода массивов
- •Формат вывода числовых данных
- •Символьные вычисления
- •Создание графиков
- •Задание к лабораторной работе
- •Определение корней алгебраических уравнений
- •Определение корней трансцендентных уравнений
- •Решение системы линейных уравнений
- •Разложение функции на элементарные дроби
- •Дифференцирование функций
- •Интегрирование функций
- •Контрольные вопросы
- •Литература
35
|
|
4 |
F(x)=cos(x)-sin(x2)+1/8=0 |
5 |
F(x)=12(x-cos(x))- 1/4=0 |
6 |
F(x)= 2(x-cos(x))- 3/4=0 |
7 |
F(x)=12(x-sin(x))- 1/4=0 |
8 |
F(x)= 2(x-sin(x))- 3/4=0 |
9 |
F(x)=12(x-cos(x))- x=0 |
10 |
F(x)=12(x-cos(x))+2x=0 |
11 |
F(x)=12(x-sin(x))-0,5x+0,25=0 |
12 |
F(x)=12(x-sin(x))+0,5x-0,25=0 |
13 |
F(x)= 2(x-sin(x))-0,25x+0,125=0 |
14 |
F(x)=-2(x-sin(x))+0,5x+0,25=0 |
7.3.Решение системы линейных уравнений
Уравнение n линейных уравнений имеет вид:
а11х+а12х+…+а1nх=b1 а21х+а22х+…+а2nх=b2
……………………………………
аn1х+аn2х+…+аnnх=bn
Соберем коэффициенты левых частей системы уравнений в матрицу А. Тогда если ее определитель не равен нулю, то согласно правилу Крамера система уравнений имеет решение.
Кроме того известно, что в матричной форме система записывается, как А×Х=В. Кроме того согласно матричному исчислению Х=А-1×В.
Существует несколько способов решения системы линейных уравнений в среде MathCAD с использованием записи ее в матричной форме.
Сначала формируются матрицы левой и правой частей системы уравнений А и В.
Далее можно сначала вычислить средствами MathCAD обратную матрицу А-1 (команда А-1 =), затем умножить ее на матрицу правой части В (команда Х:=А-1 В) и вывести содержимое матрицы Х (команда Х =).
Второй вариант подразумевает использование правила Крамера, когда соответствующий столбец матрицы А заменяется столбцом правой части В. И далее ищется частное от деления определителя этой матрицы на определитель матрицы А.
Третий вариант подразумевает использование встроенной функции MathCAD lsolve(A,В). В этом случае сразу вычисляется матрица Х (команда
Х:=lsolve(A,В)).
Задание 3: Решить систему линейных уравнений
вариант |
|
система |
метод |
1 |
3õ + 2y + z = 5 |
Крамера |
|
|
|
x + y − z = 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4x − y +5z = 3 |
|
2õ + y − z +t = 42x − y +3z −2t =1x − y +0z + 2t = 63x − y + z −t = 0
3 |
3õ1 − x2 + x3 +0x4 + 2x5 =18 |
|||||||||||||||
|
2x |
−5x |
2 |
+0x |
3 |
+ x |
4 |
+ x |
5 |
= −7 |
||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
x1 |
+0x2 |
+0x3 |
− x4 |
+ 2x5 = 8 |
|||||||||||
|
|
0x |
|
+ 2x |
2 |
+ x |
3 |
+ x |
4 |
− x |
5 |
=10 |
||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
+ x2 −3x3 + x4 +0x5 =1 |
|||||||||||||
|
x1 |
42õ + y − z = 5x −2y + 2z = −57x + y − z =10
5 |
3õ1 − x2 + x3 +0x4 + 2x5 =18 |
|||||||||||||||
|
2x |
−5x |
2 |
+0x |
3 |
+ x |
4 |
+ x |
5 |
= −7 |
||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
x1 |
+0x2 |
+0x3 |
− x4 |
+ 2x5 = 8 |
|||||||||||
|
|
0x |
|
+ 2x |
2 |
+ x |
3 |
+ x |
4 |
− x |
5 |
=10 |
||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
+ x2 −3x3 + x4 +0x5 =1 |
|||||||||||||
|
x1 |
6õ + y − z +t = 42x − y +3z −2t =1x − y +0z + 2t = 63x − y + z −t = 0
70.04õ −0.08y + 4z = 204x +0.24y −0.08z = 80.09x +3y −0.15z = 9
8 |
õ1 −4x2 + 2x3 +6x4 +12x5 = 3 |
|||||||||||
|
|
4x |
+7x |
2 |
− x |
3 |
+5x |
4 |
+8x |
5 |
= 8 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|||||
|
5x1 |
+6x2 |
+3x3 |
−3x4 |
−5x5 |
=1 |
||||||
|
−8x |
+9x |
2 |
+ x |
3 |
−5x |
4 |
+ 2x |
5 |
= 9 |
||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
−7x3 +8x4 + 2x5 = 8 |
|||||||
|
−4x1 +3x2 |
96õ −5y +7z +8t = 33x +11y + 2z + 4t = 6+ +3z 1x + y + z +0t = 0+ 4t =3x 2y
10õ + y − z +t = 42x − y +3z −2t =1x − y +0z + 2t = 63x − y + z −t = 0
36
Обратной
матрицы
Встроенной
функции
Крамера
Обратной
матрицы
Встроенной
функции
Крамера
Обратной
матрицы
Встроенной
функции
Крамера
11 |
6õ −5y +7z +8t = 3 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3x +11y + 2z + 4t = 6 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
3x + 2y +3z + 4t =1 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
x + y + z +0t = 0 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
12 |
õ1 −4x2 + 2x3 +6x4 +12x5 = 3 |
|||||||||||
|
|
4x |
+7x |
2 |
− x |
3 |
+5x |
4 |
+8x |
5 |
= 8 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|||||
|
5x1 |
+6x2 |
+3x3 |
−3x4 |
−5x5 |
=1 |
||||||
|
−8x |
+9x |
2 |
+ x |
3 |
−5x |
4 |
+ 2x |
5 |
= 9 |
||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−4x1 +3x2 −7x3 +8x4 + 2x5 = 8 |
|||||||||||
13 |
õ − y + z −t = −2 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
x + 2y −2z −t |
= −5 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
2x − y −3z + 2t |
= − 1 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
= −10 |
|
|
|
|
|
|
x + 2y +3z −6t |
|
|
|
|
14õ − y + z −t = −2x + 2y −2z −t = −52x − y −3z + 2t = −1x + 2y +3z −6t = −10
37
Обратной
матрицы
Встроенной
функции
Обратной
матрицы
|
|
38 |
|
Задание 4: Разложить функцию в ряд |
|
вариант |
функция |
метод |
1 |
(х+у)5 |
Меню |
2 |
(х+у)4 |
Инструментальная панель |
3 |
(х5-у5)/(х-у) |
Меню |
4 |
(х5-у5)/(х-у) |
Инструментальная панель |
5 |
(х6-у6)/(х-у) |
Меню |
6 |
(х6-у6)/(х-у) |
Инструментальная панель |
7 |
(х5+у5)/(х+у) |
Меню |
8 |
cos(x) |
Инструментальная панель |
9 |
ex |
Меню |
10 |
sin(x) |
Инструментальная панель |
11 |
cos(x) |
Меню |
12 |
ex |
Инструментальная панель |
13 |
sin(x) |
Меню |
14 |
sin(x)*cos(x) |
Инструментальная панель |
7.5. Разложение функции на элементарные дроби
Любое отношение двух функций, представляющих из себя многочлены, может быть разложено на элементарные дроби. Для этого записывается на рабочем листе рассматриваемая функция, в ней затеняется-выделяется аргумент, после чего вызывается команда меню Symbolic→ Variable →
Convent to Partial Fractions
Задание 5: Разложить функцию на элементарные дроби
вариант |
функция |
1 |
(5х2-4х+16)/[(х-3)*(х2-х-1)2] |
2 |
[(х-3)*(х2-х-1)2]/(5х2-4х+16) |
3 |
(7х3-х+20)/[(х-1)*(х4-х-1)2] |
4 |
[(х-1)*(х4-х-1)2]/(7х3-х+20) |
5 |
[(х2-1)*(х5-х-1)2]/(7х4-х+20) |
6 |
(7х4-х+20)/[(х2-1)*(х5-х-1)2] |
7 |
(8х2-4х+10)/[(х4-1)*(х2-х-1)3] |
8 |
[(х4-1)*(х2-х-1)3]/(8х2-4х+10) |
9 |
[(х2-4)*(х4-1)*(х2-х-1)3]/(8х2-4х+10) |
10 |
[(х2-4)*(х4-1)*(х2-х-1)3]/(4х2-4х+1) |
11 |
(5х2-4х+16)/(8х2-4х+10) |
12 |
(8х2-4х+10)/(5х2-4х+16) |
13 |
[(х2-4)*(х4-1)*(х2-х-1)3]/[(х-1)*(х4-х-1)2] |
14 |
[(х-1)*(х4-х-1)2]/[(х2-4)*(х4-1)*(х2-х-1)3] |