Обзор программ математических вычислений, их возможности и особенности

Прикладных программ в РЭО

Проблемно-ориентированные пакеты

Иркутский филиал МГТУ ГА

Иркутск, 2010 г.

Прикладных программ в РЭО

Проблемно-ориентированные пакеты

ЛЕКЦИЯ № 3

по дисциплине

для студентов специальности 160905

РАЗДЕЛ 3. Программы математических вычислений и обработки информации

кафедра_ ________________ РЭО _____________________________________

(наименование кафедры)

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой

____________________________

(уч. степень, уч. звание, подпись, фамилия)

__ ____ 2010 г.

Лекция № 3

По дисциплине

Раздел 3. Программы математических вычислений и обработки информации

СОДЕРЖАНИЕ

1. Обзор программ математических вычислений, их возможности и особенности.

2. Сравнительные характеристики широко используемых программ математических расчетов: MathCad, Mathematica, MathLab, Statgraphics и др.

3. Программа MathCad: команды и функции, построение графиков, вывод результатов.

4. Программирование функций в программе MathCad. Создание и использование электронных книг в инженерных расчетах.

5. Расчеты в курсовом и дипломном проектировании. Использование прикладных программ в оформлении.

ЛИТЕРАТУРА

1. MathCad 2001: специальный справочник. – В. П. Дъяконов – СПб.: Питер, 2002, стр. 25-305.

НАГЛЯДНЫЕ ПОСОБИЯ, ПРИЛОЖЕНИЯ, ТСО

1. ПО PowerPoint, проектор мультимедиа, ПЭВМ

Обсуждено на заседании кафедры

«___» ____ ___ 200 г., протокол №__

Символьная, или, как еще говорят, компьютерная, математика либо компьютерная алгебра, – большой раздел математического моделирования. В принципе, программы такого рода можно отнести к инженерным программам автоматизированного проектирования. Таким образом, в области инженерного проектирования выделяют три основных раздела:

CAD – Computer Aided Design;

CAM – Computer Aided Manufacturing;

CAE – Computer Aided Engeneering.

Сегодня серьезное конструирование уже не может обойтись без систем автоматизированного проектирования (САПР), производства и расчетов. А математические пакеты являются составной частью мира CAE-систем, но эта часть никак не может считаться второстепенной, поскольку некоторые задачи вообще невозможно решить без помощи компьютера.

Так что же умеют программы математического моделирования? Неужели они требуют от ученых умения программировать на тех или иных алгоритмических языках, отлаживать программы, отлавливать ошибки и тратить массу времени на получение результата? Нет, те времена давно прошли, и теперь в математических пакетах применяется принцип конструирования модели, а не традиционное «искусство программирования». То есть пользователь лишь ставит задачу, а методы и алгоритмы решения система находит сама.

Современные математические пакеты можно использовать и как обычный калькулятор, и как средства для упрощения выражений при решении каких-либо задач, и как генератор графики или даже звука!

Рассказывать о программах математического моделирования и возможных областях их применения можно очень долго, но мы ограничимся лишь кратким обзором ведущих программ, укажем их общие черты и различия. В настоящее время практически все современные CAE-программы имеют встроенные функции символьных вычислений. Однако наиболее известными и приспособленными для математических символьных вычислений считаются Maple, MathCad, Mathematica и MatLab. Но, делая обзор основных программ символьной математики, мы укажем и на возможные альтернативы, идеологически схожие с тем или иным пакетом-лидером.

С помощью описываемого ПО можно сэкономить массу времени и избежать многих ошибок при вычислениях. Естественно, CAE системы не ограничиваются только этими возможностями, но в данном обзоре мы сделаем упор именно на них.

Отметим только, что спектр задач, решаемых подобными системами, очень широк:

проведение математических исследований, требующих вычислений и аналитических выкладок;

разработка и анализ алгоритмов;

математическое моделирование и компьютерный эксперимент;

анализ и обработка данных;

визуализация, научная и инженерная графика;

разработка графических и расчетных приложений.

При этом отметим, что поскольку CAE-системы содержат операторы для базовых вычислений, то почти все алгоритмы, отсутствующие в стандартных функциях, можно реализовать посредством написания собственной программы.

Дата добавления: 2014-01-11