Л 7.2. Основы работы с системой MathCAD

Вычислительная мощь компьютера позволяет использовать его как средство автоматизации научной работы. 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 такого рода задачам относятся, например, следующие:

• подготовка научно-технических документов, содержащих текст и формулы, записанные в привычной для специалистов форме;

• вычисление результатов математических операций, в которых участвуют числовые константы, переменные и размерные физические величины;

• операции с векторами и матрицами;

• решение уравнений и систем уравнений (неравенств);

• статистические расчеты и анализ данных;

• построение двумерных и трехмерных графиков;

• тождественные преобразования выражений (в том числе упрощение), аналитическое решение уравнений и систем;

• дифференцирование и интегрирование, аналитическое и численное;

• решение дифференциальных уравнений;

• проведение серий расчетов с разными значениями начальных условий и других параметров.

К универсальным программам, пригодным для решения таких задач, относится, например, программа MathCAD, MathLAB и другие. Это автоматизированные системы, позволяющая динамически обрабатывать данные в числовом и аналитическом (формульном) виде. Программа MathCAD сочетает в себе возможности проведения расчетов и подготовки форматированных научных и технических документов. В программе MathLAB кроме математических расчетов имеется возможность производить имитационное моделирование, анализировать работу различных технических устройств по их структурным схемам и т.п. Для этого используется программа Simulink, которая является приложением к пакету MathLAB. При моделировании с использованием Simulink реализуется принцип визуального программирования, в соответствии с которым, пользователь на экране из библиотеки стандартных блоков создает модель устройства и осуществляет расчеты. При этом, в отличие от классических способов моделирования, пользователю не нужно досконально изучать язык программирования и численные методы математики, а достаточно общих знаний, требующихся при работе на компьютере и, естественно, знаний той предметной области, в которой он работает.

Настоящая лекция будет посвящена основам работы в программе на MathCAD. Описан интерфейс и правила набора формул в MathCAD. На конкретных примерах показана работа с алгебраическими выражениями, матрицами, интерпретация логических функций, дифференцирование и интегрирование, решение алгебраических и дифференциальных уравнений, построение графиков функций.

Ключевые слова: математический редактор, автоматизация научных и инженерных вычислений, символьный процессор, математические выражения, Панели инструментов MathCAD, алгебраические преобразования в MathCAD, построение графиков функций в MathCAD.

Дата добавления: 2014-01-06