Для решения сложных расчетных задач используют специально написанные программы. В то же время в научной работе встречается широкий спектр задач ограниченной сложности, для решения которых можно использовать универсальные средства. К универсальным программам, пригодным для решения таких задач, относится, например, программа Mathcad, которая представляет собой автоматизированную систему, позволяющую динамически обрабатывать данные в числовом и аналитическом (формульном) виде. Программа Mathcad сочетает в себе возможности проведения расчетов и подготовки форматированных научных и технических документов. Следует хорошо представлять себе, что в состав Mathcad входят несколько интегрированных между собой компонентов: • мощный текстовый редактор, позволяющий вводить, редактировать и форматировать как текст, так и математические выражения; • вычислительный процессор, способный проводить расчеты по введенным формулам, используя встроенные численные методы; • символьный процессор, являющийся, фактически, системой искусственного интеллекта.
Who uses mathCAD? #structuralengineering
4.1.1. Входной язык системы Mathcad
При решении задач система Mathcad требует от пользователя описания алгоритма решения задачи на входном языке.
Алфавит входного языка пакета Mathcad – совокупность специальных знаков и слов, которые используются при задании команд, необходимых для решения задачи. Алфавит входного языка содержит: • прописные и строчные буквы (латинские и греческие); • цифры от 0 до 9; • системные переменные; • операторы; • имена встроенных функций; • специальные знаки; • типы данных: константы, переменные, массивы, данные файлового типа; • операторы: элементы языка, с помощью которых создаются математические выражения; • функции: встроенные и определяемые пользователем.
4.1.2. Операторы
Набор основных арифметических операторов системы (сложение «+», вычитание «–», умножение «*», деление «/», возведение в степень «^») возможен с клавиатуры или с использованием кнопок панели инструментов Арифметика , которые появляются при выборе из меню Вид ¾ Панели инструментов ¾ Арифметика или при щелчке на пиктограмме Арифметика на панели инструментов Мате- матика ( рис. 4.1 ). Рис. 4.1. Панель инструментов Математика Элементы формул можно вводить с клавиатуры или с помощью панели инструментов Математика , которая вызывается командой меню Вид ¾ Панели инструментов ¾ Математика . Назначение элементов этой панели следующее: – панель инструментов Арифметика (арифметические инструменты) – ввод чисел, знаков математических операций, наиболее часто используемых стандартных функций; – панель инструментов График (инструменты графиков) – построение графиков;
– панель инструментов Матрицы (векторные и матричные инструменты) – ввод векторов и матриц и задание матричных операций; 
– панель инструментов Исчисление (операторы математического анализа) – задание операций, относящихся к математическому анализу; 
– панель инструментов Булево (символы логических операций) – ввод знаков логических выражений; 
– панель инструментов Программирование (операторы и символы программирования) – ввод операторов программирования в сис- теме Mathcad; 
– панель инструментов Греческий алфавит (символы греческого алфавита) – ввод греческих букв; 
– панель инструментов Символы (символические операторы) – осуществление символьных вычислений.
What is Mathcad Prime? An Overview
4.1.3. Переменные
Переменные в системе Mathcad – именованные объекты, имеющие некоторое значение, способное изменяться по ходу выполнения программы. Имена переменных могут иметь произвольную длину, но начинаться должны с буквы. Они могут состоять из букв (латинских и греческих), цифр от 0 до 9, символа бесконечности, символа подчеркивания, апострофа, символа процента (%), нижних индексов.
Для того чтобы можно было вычислить выражение, зависящее от каких-либо переменных, значения этих переменных должны быть определены. Для присвоения значения переменной необходимо: • ввести имя переменной; • ввести двоеточие (:), что приведет к появлению знака присваивания := и следующего за ним поля ввода, или щелкнуть по кнопке Присвоить значение на панели инструментов Арифметика ; • набрать в поле ввода число или выражение. Mathcad вычислит соответствующее значение и присвоит его переменной. Все переменные и функции, присутствующие во введенном выражении, должны быть определены заранее. В противном случае переменные, значения которых не определены к моменту вычисления выражения, будутотмеченынаэкранедисплея негативнымизображением.
4.1.4. Массивы
Массивами ( arrays ) в системе Mathcad называют упорядоченные последовательности чисел, или элементов, массива. Доступ к любому элементу массива возможен по его индексу, т. е. номеру в последовательности чисел (в листинге1 а– это массив, a 1 – его элемент). Применение массивов чрезвычайноэффективновматематических расчетах. Листинг 1 . Одномерный массив (вектор): 14 a:= 1 . 4 4 . 7 a 0 = 14 a 1 = 1.4 a 2 = 4.7 В Mathcad условно выделяются два типа массивов: • векторы (одноиндексные массивы, листинг 1), матрицы (двухиндексные, листинг 2) и тензоры (многоиндексные); • ранжированные переменные ( range variables ) – векторы, элементы которых определенным образом зависят от их индекса. Листинг 2 . Двумерный массив (матрица):
| 0 . 1 | 2 . 8 | ||
| a:= | |||
| 3 . 7 | |||
a 0,0 = 0.1 a 0,1 = 2.8 a 1,0 = 3.7 a 1,1 = 0 Доступ ко всему массиву осуществляется по имени векторной переменной. Например, последовательность символов «а», «=» в листингах 1 и 2 приведет к выводу соответствующего вектора или матрицы. В Mathcad имеются операторы и встроенные функции, которые действуют на векторы и матрицы целиком, например транспонирование, матричное умножение и т. д. В рассмотренных листингах нумерация индексов массивов начинается с нуля, иными словами, первый элемент массива имеет индекс 0. Стартовый индекс массива задается системной переменной ORIGIN , которая по умолчанию равна нулю. Если необходимо нумеровать элементы векторов и матриц с единицы, присвойте этой переменной значение 1 (листинг 3). Листинг 3. Изменение нумерации индексов массивов: ORIGIN:=1 14 a:= 1 . 4 4 . 7
Источник: studfile.net
Основные сведения о программе MathCad
Система MathCAD – пакет, предназначенный, для проведения
математических расчетов, который содержит текстовый редактор,
вычислитель, графический процессор
Фирма MathSoft Inc.(США) выпустила первую версию системы в 1986 г.
Главная отличительная особенность системы MathCAD заключается в её
входном языке, который максимально приближён к естественному
математическому языку, используемому как в трактатах по математике,
так и вообще в научной литературе. Используется принцип WYSIWYG
(What You See Is What You Get — «что видите, то и получаете»).
2. 1. Назначение и возможности системы MathCad.
MathCad – это система компьютерной
математики, предназначенная для
автоматизации решения практически
всех математических задач в различных
областях науки, техники и образования.
Mathematic = Математика;
CAD (Computer Aided Design) = САПР;
MathCad = математическая САПР.
3. 2. Входной язык системы MathCad.
Документ MathCad объединяет
программу на специальном визуальноориентированном языке
программирования (максимально
приближенному к обычному
математическому языку) с результатами
ее работы и комментариями
(текстовыми и графическими).
4. 3. Создание, сохранение и открытие документов.
Создать новый (чистый) документ:
ФайлНовый…
Сохранить активный документ:
ФайлСохранить
Открыть документ:
ФайлОткрыть…
Одновременно может быть открыто
несколько документов.
5. 4. Интерфейс пользователя.
6. 5. Операция присваивания.
Чтобы присвоить переменной новое
значение используется операция
присваивания:
Имя_переменной : = выражение
Х :=3
y(x) :=4x 2 +2x-10
Вид волокна := хлопок
Для ввода знака присваивания ‘ := ‘ можно
нажать клавишу ‘ : ’ (двоеточие), либо
выбрать этот символ на панелях
«Калькулятор» или «Вычисление»
7. 5. Операция присваивания.
8. 5. Операция присваивания.
9. 5. Операция присваивания.
В системе MathCAD также можно задавать
пределы изменения параметра
Например:
x:=0..5
т.е. x принимает значения 0,1, 2, 3, 4, 5
Для набора .. (двух точек) используется знак ;
либо можно выбрать на панели «Матрица»
Если необходимо задать дробный шаг
используется следующая запись:
х := 1,1.2..2
т.е. x принимает значения от 1 до 2 с шагом 0,2
10. 5. Операция присваивания.
11. 6. Обозначение параметров
MathCAD «чувствителен» к нижним индексам.
1_ обычная запись ЗАГЛАВНЫХ и строчных букв;
2 _запись через точку, т.е. Х точка нач;
3_ нажать кнопку «нижний индекс» X2.
12. 7. Простейшие вычисления
Ввод
2+3=
Изображение в MathCAD
2+3=5
Ввод
а=2
b=3
a+b=
Изображение в MathCAD
а := 2
b := 3
a+b=5
Ввод
а=
b=
Изображение в MathCAD
а=2
b=3
а:1
b:1
a+b=
а := 1
b := 1
a+b=3
Ввод
1.234 * 2.345 =
1/7=
cos(0.5) =
е^2=
Изображение в MathCAD
1.234 . 2.345 = 2.894
1
= 0.143
7
cos(0.5) = 0.878
e2 = 7.389
13. 8. Вычисление выражений, операция вывода результата
Количество отображаемых цифр в дробной части:
Формат/Результат…/Формат чисел
14. 8. Вычисление выражений, операция вывода результата.
Точность вычислений определяется системной переменной TOL
(по умолчанию =0,001) :
Сервис/Опции рабочего листа/Встроенные переменные
Либо переопределяется прямо
в документе:
TOL : = 10
-– 9
15. 8. Встроенные функции.
MathCad поддерживает
огромное
множество встроенных функций,
определенных в самой системе и
готовых к использованию.
Ввод функции можно выполнять
вручную, или воспользоваться
специальным мастером:
Вставка/Функция…
16. 8. Встроенные функции.
В выражениях можно использовать следующие математические функции:
1) Тригонометрические (аргумент в радианах): sin(x), cos(x), tan(x)
2) Обратные тригонометрические (результат в радианах): asin(x), acos(x), atan(x)
3) Гиперболические: sinh(x), cosh(x), tanh(x)
4) Обратные гиперболические: asinh(x), acosh(x), atanh(x)
5) Другие:
exp(x) экспонента
ln(x) натуральный логарифм
log(x) десятичный логарифм
Re(z) вещественная часть числа z
Im(z) мнимая часть числа z
arg(z) аргумент комплексного числа z
floor(x) наибольшее целое < x (x — вещест.)
ceil(x) наименьшее целое > x (x — вещест.)
mod(x,y) остаток от деления x на y (x,y — вещественные)
rnd(x) случайное число из промежутка [0,x]
И.т.д.
17. 8. Встроенные функции.
18. 8. Встроенные функции.
«Округление в большую сторону» ceil( ),
«Округление в меньшую сторону» floor( ),
«Округление до определённого знака
запятой» round( , )
«Отсечение дробной части» trunc( )
Например,
после
19. Построение графиков функций и поверхностей.
20. 1. Построение графиков, заданных уравнением y = f(x).
Система MathCad позволяет быстро и легко
строить графики различных функций
(процессов), что очень часто используется при
решении задач.
0.63
1
0.5
y ( x)
0
0.217 0.5
40
50
20
0
x
20
40
50
21. 2. Построение нескольких графиков в одной системе координат.
В одной системе координат можно построить и
отобразить несколько графиков
одновременно.
1.2
1
f1( x)
f2( x)
0
0.994
1
4
4
3
2
1
0
x
1
2
3
4
4
22. 3. Графики с параметрическим заданием функций.
В системе MathCad допускается строить
двумерные графики с параметрическим
заданием функций: y=f(t), x=f(t)
7.915
10
5
y ( t)
0
5
5.44
10
10
9.473
8
6
4
2
0
x( t )
2
4
6
8
6.356
23. 4. Построение графиков в полярной системе координат.
В системе MathCad допускается строить
графики функций в полярной системе
координат, заданных уравнением R=f(a).
90
120
6
4
150
6.25
60
30
2
R( a)
180
0
0
210
330
240
300
270
a
0
24. 5. Анимация графика.
Анимация позволяет наглядно представить
график некоторого процесса в динамике
(изменяющийся во времени, в зависимости от
системной переменной FRAME).
Источник: ppt-online.org
Mathcad — это. Описание, возможности и назначение
На сегодняшний день в мире имеется немало программных продуктов, ориентированных на расчет алгебраических задач. Однако лишь малое их количество имеет на своем борту систему автоматизированного проектирования расчетных данных. Mathcad — это программа с передовыми технологиями в этой сфере. По факту она является монополистом на рынке расчетно-программного софта.
В представленной статье подробно изучим, что собой представляет «Маткад», какими функциями обладает этот софт, как в нем работать. Также выясним, чем отличается эта программа от других расчетных приложений.
Вам будет интересно: Классы ООП. Объектно-ориентированное программирование
Что такое Mathcad?
Для того чтобы выяснить, что такое система Mathcad, прежде всего стоит дать определение этой программе. Тем самым удастся разобраться, что она собой представляет. Также стоит обратить внимание, на что ориентирована работа представленного софта. Mathcad — это, прежде всего, софт для проведения расчетов, ориентированный на систему автоматизированного проектирования.
Основной спектр действия направлен на подготовку интерактивных документов, с вычислениями и визуализированным сопровождением. Одним из самых весомых достоинств программы является ее совместимость на одном рабочем листе с текстом, расчетами, графиками и изображениями.
Вам будет интересно: Что лучше: VirtualBox или VMWare. Описание, сравнение и особенности
Как вы могли понять из предшествующего абзаца, приложение применяется для расчета различных данных, формул и графиков. К слову, софт незаменим в технических университетах. С его помощью выполняются многие расчеты, связанные с проектированием моделей и работой с инженерными вычислениями. Приложение является эффективным инструментом не только в образовательной программе, оно также весьма актуально для ведущих инженеров различных отраслей промышленности.
Главные отличия Mathcad от других расчетных программ
Для того что выяснить главные отличия «Маткада» от софта подобного спектра действия, достаточно обратится к достоинствам рассматриваемой в этом обзоре программе. Ссылаться на достоинства можно прежде всего потому, что аналоги не имеют тех функциональных и визуальных сочетаний, которые сочетает в себе Mathcad.
Итак, давайте изучим основные преимущества Mathcad над аналогами:
Вам будет интересно: MS Excel — это уникальное мощное приложение для дома и офиса
Вышеприведенные достоинства отражают лишь малую часть инновационного функционала, сосредоточенного в одной программе. Отметим тот факт, что приведенная в списке цифра в 2 млн является весомой. Ведь основными пользователями являются образовательные учреждения, промышленные компании, а также различные проектировочные центры.
Предшествующие и текущие версии программы
Первый выпуск программы «Маткад» был произведен в 1986 году. Первая версия софта 1.0 осуществляла свою работу в операционной системе DOS. Уже начальные версии программы позволяли осуществлять построение 2D-графиков и использовать размерности в расчетах. Начиная со второй версии, была доступна Mathcad и для Windows.
Вплоть до версии 13.1 математические возможности программы основывались на подмножестве компьютерной алгебры Maple Kernel Mathsoft (MKP). Начиная с версии 14, «Маткад» получил новое символьное ядро MuPAD. В 2006 году Mathsoft Inc. была приобретена компанией Parametric Technology Corporation (PTS), под крылом которой произошел релиз 14-й версии — PTC Mathcad. Обновление софта окончилось на 15-й модели, после чего у него появилась новое название – Prime. Изменения претерпела и оболочка интерфейса.
На сегодняшний день уже имеется пятая версия Mathcad Prime. В новой оболочке — «Прайм», «Маткад» получил новый интерфейс, схожий с MS Office, тем самым приобреья полную программную совместимость сначала с седьмой операционной системой от компании «Майкрософт». Пятую же версию программы можно подвести под шаблон Mathcad для Windows 10.
Основные возможности программы Mathcad
Среди всех возможностей программы выделим самые основные. Перечислим некоторые функции Mathcad в нижеприведенном списке:
Вам будет интересно: Rtl120.bpl — что это такое? Исправление ошибки
Это лишь малая часть всего функционала программы. Для того чтобы прочувствовать все возможности решений Mathcad, следует самому попробовать воспользоваться софтом.
Интеграция Mathcad с другими программами
Основной принцип интеграции в Mathcad завязан на взаимном документообороте среди различных продуктов, пользователей и систем для осуществления работы на одном активном листе. «Маткад»- это программа, без проблем работающая с другим официальным софтом от компании PTC Creo, который основывается на системах автоматизированного проектирования (CAD), управления (CAM), конструирования (CAE).
Программное обеспечение «Маткад» также легко интегрируется с ПО других производителей, например, с такими программами, как «МС Эксель», «МатЛаб», «МатВеркс», «СмартСкетч» и др. Это обеспечивает удобство при работе с расчетами, которые можно переносить в другие приложения и наоборот. Это обеспечивает, в свою очередь, еще большую эффективность при выполнении работы с расчетами, графиками и разного рода моделями построения величин и систем координат.
Системные требования программы Mathcad
Для того чтобы понимать, сможете вы работать с этим программным обеспечением, следует знать его системные требования. Естественно, в первых версиях требования к системе были незначительны, как и возможности компьютера в те времена, который именовался электронно-вычислительной машиной. Более новые версии, в свою очередь, стали куда более требовательными к железу ПК, однако не критичными, как требования многих приложений в сфере обработки изображений и проектировки объектов. К слову, можно отметить, что имеется русская версия Mathcad со всеми доступными инструментами для работы в программе.
Итак, давайте выясним системные требования, которые должны соответствовать имеющимся версиям «Маткада»:
Основные инструменты в программе Mathcad
Как и в каждой программе, в Mathcad имеется панель инструментов. Выше в статье были описаны функции и возможности приложения. Теперь же стоит выяснить, какими основными инструментами для работы оно обладает. Панель инструментов состоит из четырех основных компонентов:
Математическая панель инструментов в Mathcad
Помимо основной панели инструментов, в «Маткаде» имеется также развернутая математическая панель для работы с различными вычислительными операциями. В нее входят:
- «Калькулятор» — осуществляет вставку основных математических операций.
- «График» — служит для вставки графиков.
- «Матрица» — необходим для вставки матричных операторов и непосредственно матриц.
- «Выражения» — служит для работы операторов управления вычислениями.
- «Вычисления» — дает доступ для вставки операторов интегрирования, дифференцирования, суммирования.
- «Булевы логические операторы» — для размещения в документе логических операторов.
- «Программирование» — для осуществления программирования средствами «Маткад».
- «Греческие символы» — для работы с греческими символами.
- «Символический» — для работы с символьными операторами.
Таким образом, вы узнали, из чего состоят панели инструментов в программе «Маткад». Теперь можете без особого труда разобраться с работой в среде описываемого программного обеспечения.
Внедрение и обучение работе в программной среде Mathcad
Mathcad — это программа, имеющая широкое распространение во всем мире в первую очередь за счет своей функциональности. Множество компаний, занимающихся программированием различного ПО, также проводят обучение и внедрение своего продукта. Компания Parametric Technology Corporation (PTS) — не исключение. Именно она производит ознакомление с продуктом сотрудников фирмы или компании, согласившейся на применение софта.
Parametric Technology Corporation — это признанная во всем мире и сертифицированная компания для обучения, а также распространения своего продукта. Обучение осуществляется по запатентованной методике (PTC), а также адаптированной под особенности предприятия. Руководителем в направлении обучения и внедрения является Дмитрий Кирьянов, имеющий 15-летний опыт работы с таким программным обеспечением. В Сети доступны курсы с видеообучением работе с описываемым ПО.
Как работать в Mathcad
Mathcad — это не самая простая, однако и не самая сложная программа. Определенные навыки по работе с подобным софтом необходимо иметь. Если опыт у вас отсутствует, как было сказано выше, существуют курсы и видеоуроки. Для того чтобы использовать функции программы, необходимо овладеть умениями пользоваться панелью инструментов и встроенными операторами. Естественно, прочитав несколько предложений, научиться работать в такой программе у вас не получится, поэтому следует приложить усилия для освоения всех тонкостей работы с функционалом «Маткада».
Заключение
Исходя из информации, приведенной выше, вы смогли узнать о том, что собой представляет программа для решения задач компьютерной алгебры, ориентированная на систему автоматизированного проектирования. Также в представленном материале были рассмотрены вопросы функциональности «Маткада» и его системные возможности для выполнения тех или иных задач. Подытожив, можно сказать, что ключевой вопрос о том, что такое Mathcad, был подробно рассмотрен в статье.
Источник: ruud.ru