- •Филиал государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования
- •Лабораторный практикум
- •050502 – Технология и предпринимательство с дополнительной специальностью 050202 – Информатика
- •Предисловие
- •Общая теоретическая справка Интерфейс пользователя
- •Панель Стандартная
- •Панель Математика
- •Обзор команд Mathcad
- •Вставка
- •Математика
- •Символы
- •Ввод, редактирование и форматирование текста Ввод и редактирование текста Создание текстовых областей:
- •Определение функции
- •Вычисление выражения
- •Вставка оператора
- •Навигация по Ресурс Центру (Resource Center)
- •Как использовать Шпаргалку
- •Редактирование в окне Шпаргалки
- •Варианты индивидуальных заданий
- •Лабораторнаяг работа 2 Решение систем линейных алгебраических уравнений
- •Р ешить систему линейных уравнений:
- •Решение системы линейных уравнений по формулам Крамера Порядок выполнения
- •Решение линейной системы методом Гаусса (метод гауссовых исключений) Порядок выполнения:
- •Порядок выполнения:
- •Варианты индивидуальных заданий
- •Лабораторная работа 4 Приближенное решение дифференциальных уравнений
- •Функции для решения дифференциальных уравнений
- •Пример решения обыкновенного дифференциального уравнения
- •Варианты индивидуальных заданий
- •Варианты индивидуальных заданий
- •Лабораторная работа 5 Построение поверхностей, заданных в явном виде в декартовой системе координат
- •Варианты заданий на построение графиков функций от двух переменных в декартовой системе координат
- •Лабораторная работа 6 Построение поверхностей в сферической и цилиндрической системах координат
- •Варианты заданий на построение поверхностей в сферической и цилиндрической системах координат:
- •Типы данных
- •Функции
- •Текстовые фрагменты
- •Графические области
- •Построение пересекающихся фигур
- •Создание анимационного клипа
- •Порядок выполнения лабораторной работы 1
- •Варианты упражнения 11
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 8 Решение уравнений средствами Mathcad
- •Численное решение нелинейного уравнения
- •Отсутствие сходимости функции root
- •Нахождение корней полинома
- •Решение систем уравнений
- •Решение матричных2 уравнений
- •Приближенные решения
- •Символьное решение уравнений
- •Варианты упражнения 1
- •Варианты упражнения 2
- •Варианты упражнения 3
- •Варианты упражнения 4
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 9 Символьные вычисления
- •Выделение выражений для символьных вычислений
- •Символьные операции Операции с выделенными выражениями
- •Операции с выделенными переменными
- •Операции с выделенными матрицами
- •Операции преобразования
- •Стиль представления результатов вычислений
- •Примеры символьных операций в командном режиме
- •Операторы вычисления пределов функций
- •Задание операторов пользователя
- •Варианты упражнения 3
- •Варианты упражнений 6 и 7
- •Контрольные вопросы
- •Приложения Приложение 1 Горячие клавиши Mathcad
- •Приложение 2 Встроенные функции
- •Приложение 3 Сообщения об ошибках
- •Приложение 4 Системные переменные
- •Приложение 5 Встроенные операторы
- •Приложение 6 Встроенные функции Тригонометрические функции
- •Литература
Варианты индивидуальных заданий
Упростите выражение
Раскройте скобки и приведите подобные выражения
Р азложите на множители выражение
Упростите выражение:
Р аскройте скобки и приведите подобные выражения
Р азложите на простейшие дроби рациональную дробь
Р аскройте скобки и приведите подобные выражения
Разложите на простейшие дроби рациональную дробь
Разложите на множители выражение
Лабораторнаяг работа 2 Решение систем линейных алгебраических уравнений
Цель работы: Получение навыков решения систем линейных алгебраических уравнений с использованием различных подходов и команды приложения.
Известно, что система линейных уравнений в матричной форме A*X=B. Вектор решения получается из X=A-1*B.
Для решения систем линейных уравнений в MathCAD существует встроенная функция lsolve(A,B), которая возвращает вектор X для системы линейных уравнений при заданной матрице коэффициентов и векторе свободных членов.
Также используются системы линейных уравнений для вычисления определителя по формулам Крамера – точный метод решения. Решение линейной системы методом Гаусса – приближенный метод.
Функции, предназначенные для решения задач линейной алгебры, можно разделить на три группы: Функции определения матриц и операции с блоками матриц, функции вычисления различных числовых характеристик матриц, и функций, реализующие численные алгоритмы решения задач линейной алгебры.
Пример:
Р ешить систему линейных уравнений:
Решение системы линейных уравнений по формулам Крамера Порядок выполнения
Переменной ORIGIN присваивается значение равное единице.
Ввод матрицы системы и столбца правых частей.
Вычисление определителя матрицы системы. Система имеет единственное решение, если определитель отличен от нуля.
Вычисление определителей матрицы, полученных заменой соответствующего столбца - столбцом правых частей.
Определение решения системы по формулам Крамера.
Решение линейной системы методом Гаусса (метод гауссовых исключений) Порядок выполнения:
Переменной ORIGIN присваивается значение равное единице.
Ввод матрицы системы и матрицы-столбца правых частей.
Формирование расширенной матрицы системы – функция augment(A,b).
Приведение расширенной матрицы системы к ступенчатому виду – функция rref(Ar).
Формирование столбца решения системы – функция submatrix(Ag,1,3,4,4).
Проверка правильности решения умножением матрицы системы на вектор-столбец решения.
Задание к работе
1. Исследуйте и, если решение существует, найдите по формулам Крамера решение системы.
2. Найдите методом Гаусса решение системы линейных алгебраических уравнений.
Варианты индивидуальных заданий предназначены для двух задач.
Варианты индивидуальных заданий
Лабораторная работа 3
Численное решение нелинейных уравнений
Цель работы: Получение навыков работы с функциями для решения нелинейных уравнений.
Решения нелинейных уравнений
Многие уравнения, например трансцендентные, не имеют аналитических решений. Однако они могут решаться численными методами с заданной погрешностью. Для простейших уравнений вида F(x)=0 решение находится с помощью функции root(Выражение, Имя переменной). Эта функция возвращает значение переменной с указанным уровнем, при котором выражение дает 0.Функция реализует вычисления итерационным методом, причем можно задать начальное значение переменной. Это особенно полезно, если возможно несколько решений.
Пример: Вычисление корней кубического полинома. Кубическое уравнение обязательно имеет хотя бы один кубический корень x1. Он определяется с помощью функции root.