Основы работы на Mathcad

Назначение системы Mathcad

Mathcad является интегрированной системой программирования, ориентированной на проведение математических и инженерно-технических расчетов [2,3].

Отличительная черта Mathcad - использование общепринятой в математике символики. Например, знак деления обозначается горизонтальной чертой, а не наклонной. Запись команд в системе Mathcad на языке, очень близком к стандартному языку математических расчетов, резко упрощает постановку и решение задач. Mathcad включает в себя следующие функциональные компоненты: систему меню различных уровней сложности, набор панелей инструментов, текстовый редактор, редактор формул.

Управление системой Mathcad

Существуют два основных способа загрузки Mathcad после запуска операционной системы Windows. Первый способ:

  • - щелкнуть левой кнопокой мыши по кнопке Пуск, появится первое всплывающее меню;
  • - выбрать в нем пункт Программы - появится второе всплывающее меню;
  • - отметить в нём пункт MathSoft Apps - появиться третье всплывающее меню;
  • - отметить пункт Mathcad и щелкнуть по нему левой кнопкой мыши - начнётся процесс загрузки системы Mathcad.

Второй способ явлжяется самым быстрым, но требует предварительного создания панели инструментов Быстрый запуск. В этом случае достаточно дважды щелкнуть по уменьшенной копии ярлычка Mathcad (кнопка с буквой М), чтобы запустить систему Mathcad.

После запуска Mathcad на некоторое время появляется заставка системы. Оно вскоре сменится основным окном системы. Окно системы представляет собой некий гибрид интерфейса Windows. Под интерфейсом подразумевают совокупность средств графической оболочки Mathcad, обеспечивающих легкое управление системой как с клавиатуры, так и мышью. Интерфейс системы внешне напоминает широко известные текстовые процессоры Word для Windows.

1.2.1. Интерфейс пользователя

На рис. 1 представлены шесть характерных элементов интерфейса:

строка заголовка - строка с именем системы и текущего документа, а также с кнопками управления окном системы;

строка меню - строка, открывающая доступ к пунктам меню с различными командами;

панель инструментов - панель с кнопками (значками), обеспечивающими быстрое форматирование текстовых и формульных блоков в документах;

панель вывода палитр математических знаков - панель с кнопками (значками), выводящими палитры специальных математических знаков и греческих букв;

Рис. 1. Основные элементы интерфейса системы Mathcad

Press F1 for help. |AUTO NUM |Page 1

координатная линейка - линейка с делениями, позволяющая (если это нужно) точно располагать блоки по горизонтали.

В строке меню Mathcad существуют следующие позиции:

Файл (File) - работа с файлами, сетью Интернет и электронной почтой;

Правка (Edit) - редактирование документов;

Вид (View) - изменение способов представления документов и скрытие/отображение элементов интерфейса;

Вставка (Insert) - вставка объектов и их шаблонов (включая графику);

Формат (Format) - изменение формата объекта;

Математика (Math) - управление процессом вычисления;

График (Graph) - работа с графическим редактором;

Символы (Symbolic) - выбор операций символьного процессора;

Окно (Windows) - управление окнами системы;

Помощь (Help) - работа со справочной базой данных о системе центров ресурсов и электронными книгами.

1.2.2. Операции с файлами

Документы системы Mathcad являются файлами, то есть имеющими имена в системе хранения информации, содержащимися на магнитных дисках. Файлы можно создавать, открывать, записывать на них информацию, отправлять по электронной почте адресату, редактировать и распечатывать на принтере.

При активировании клавишы Файл (File) щелчком левой кнопки или клавишей ENTER на клавиатуре появляются следующие кнопки:

Создать (New) - создание нового документа с очисткой окна редактирования.

Открыть (Open) - загрузка ранее созданного документа с очисткой окна редактирования.

Сохранить (Save) - запись текущего документа с его текущим именем.

Рис. 2. Окно Mathcad со всеми математическими операторами и символами

1.2.3. Выбор операций символьного процессора

Операции символьного процессора служат для вывода заголовков (шаблонов) математических операторов (цифр, знаков арифметических операций, матриц, интегралов, производных и т.д.), функций системы и отдельных символов.

На рис. 2 представлена панель вывода основных операторов и математических символов Mathcad. Любой элемент панели можно перенести в удобное место окна, уцепившись с помощью нажатой левой кнопки мыши.

1.2.4. Арифметические выражения и их редактирование

В системе Mathcad любое математическое выражение вычисляется, если после него стоит знак равенства =.

Присваивание переменной любого значения в системе Mathcad реализуется с помощью знака := (поскольку знак равенства уже использовался для указания о выводе значения переменной или арифметического выражения).

Практически для этого достаточно ввести знак двоеточия:. Итак, если ввести Х:5, то на экране дисплея появится Х:=5, т.е. переменной X присваивается значение 5.

Рассмотрим пример на вычисление отношения суммы 4 + 5 к квадратному корню из числа 3. Вначале введём подряд символы 4+5. Вид формульного блока представлен на рис. 3. Обратите внимание, что при таком последовательном вводе уголок охватывает последний оператор.

Теперь нам надо ввести знак деления. Однако если сделать это сразу, то данный знак будет относиться не ко всей сумме, а только к последнему операнду - числу 3. Чтобы знак деления относился ко всей сумме, надо выделить все выражение 2+3. Для этого достаточно нажать клавишу пробела. Результат будет иметь вид, представленный на рис. 4. Теперь можно ввести знак деления, нажав клавишу со знаком. Формульный блок приобретает вид, показанный на рис. 5. Знак деления в виде наклонной черты автоматически приобретает вид длинной горизонтальной черты под суммой, а под ним появилось место для ввода знаменателя дроби в виде черного квадрата, охваченного курсором ввода.

Следующий этап - ввод знака квадратного корня. Можно ввести этот знак, используя палитру математических знаков для арифметических операций. Для такого ввода достаточно щелкнуть мышью на знаке квадратного корня. Это также можно сделать нажатием клавиши со знаком обратной косой черты . Формульный блок приобретет вид, представленный на рис. 6.

Следующий этап конструирования выражения - ввод подкоренного выражения в виде числа 5. Для этого достаточно нажать клавишу 5 на цифровой части клавиатуры. Формульный блок предстанет в виде, показанном на рис. 7.

Теперь выражение по существу введено полностью, и нам осталось увидеть результат его вычисления. Для этого в конце выражения нужно поставить оператор вывода - знак равенства =. Однако сразу его вводить нельзя, поскольку маркер вывода установлен на последнем операторе. Надо выделить все выражение. Для этого надо нажать клавишу Пробел - будет выделен весь числитель, а затем нажать клавишу Пробел еще раз - будет выделено все выражение (рис. 8). Далее вводят оператор вывода =. Mathcad автоматически отобразит результат вычислений. Вид формульного блока при этом представлен на рис. 9.

Mathcad можно легко использовать для различных экспериментов вычислительного характера. Допустим, необходимо вычислить результат, когда подкоренным выражением в знаменателе должно быть число 5 в степени 1.25. Для этого достаточно модернизировать уже введенное (см. рис. 9) выражение. Необходимо поместить указатель мыши после числа 5 и щелкнуть левой кнопкой. Курсор ввода выделит это число (рис. 10).

Нетрудно догадаться, что теперь надо ввести знак возведения в степень. Ее можно ввести из палитры арифметических операторов или просто нажать клавишу со знаком Л.

При этом в формульном блоке появится запись возведения числа 5 в некую степень (рис. 11). Место ввода служит для ввода значения нужной степени.

Далее необходимо ввести показатель степени числа 5, т. е. число 1.25. Это иллюстрирует рис. 12. Обратите внимание на естественность записи числа 5 в степени 1.25.

Итак, выражение создано, но пока курсор ввода (уголок) выделяет число 1.25. Для вычисления достаточно отвести указатель мыши от формульного блока (например, вниз) и щелкнуть левой кнопкой. Сконструированное выражение автоматически будет вычислено (рис. 13).

  • 2 + 3|
  • 2 + 3|

Рис. 3. Создание формульного блока и ввод в него суммы

Рис. 4. Выделение всей суммы курсором ввода

  • 2 + 3
  • ?I

Рис. 5. Формульный блок после ввода знака деления

2 + 3

VI

  • 2 + 3
  • 2 + 3
Выделение всего выражения

Рис. 8. Выделение всего выражения

Рис.6. Формульный блок после ввода знака квадратного корня

Формульный блок Рис. 10. после ввода оператора = Изменение одного из операндов в формульном блоке

Рис. 9. Формульный блок Рис. 10. после ввода оператора = Изменение одного из операндов в формульном блоке

Рис. 7.

Формульный блок с заданным выражением

Вид формульного блока после возведения в степень

Рис. 11. Вид формульного блока после возведения в степень

2 + 3

Вид формульного блока после ввода показателя степени

Рис. 12. Вид формульного блока после ввода показателя степени

= 1.829

Рис. 13. Вычисление скорректированного выражения

1.2.5. Построение графиков

Графики в системе Mathcad могут размещаться в любом месте, иметь любой размер и представлять результаты многих расчетов. Для создания графика необходимо определить значения по осям X и Y (в табличной форме или в виде функции). После определения X и Y можно приступить к созданию графика.

Для этого надо установить курсор в то место, которое будет левым верхним углом прямоугольного блока графика. Затем вводится символ @, обеспечивающий включение графического процессора. На экране появится шаблон будущего графика в виде прямоугольной рамки с

Рис. 14. Шаблон графика маленькими прямоугольниками, расположенными вдоль осей X и

Y будущего графика (рис. 14). Крайние прямоугольники задают масштаб графика, а средние служат для указания переменных, изменения которых отражаются графически. Подставив имена этих переменных, введем курсор в пределы шаблона и нажмем клавишу ENTER. После этого будет построен график. Аналогично строятся графики нескольких функций. Для этого достаточно определить их и перечислить через запятую около оси графика.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >