Министерство образования Российской Федерации

ГОУ ВПО “Уральский государственный технический университет – УПИ”

решение вычислительных задач в пакете mathcad

Методические указания к лабораторным и самостоятельным работам по курсу "Информатика" для студентов всех форм обучения всех специальностей

Екатеринбург 2003

УДК 681.3

Составитель А.В.Кибардин

Научный редактор проф., д-р техн. наук С.Л.Гольдштейн

РЕШЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ЗАДАЧ В ПАКЕТЕ MATHCAD: Методические указания к лабораторным и самостоятельным работам по курсу “Информатика”/ А.В.Кибардин. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2003. 32 с.

Методические указания предназначены для изучения основ решения научно-технических задач в среде математического пакета MathCAD.

Методические указания ориентированы на студентов, аспирантов, слушателей ФПК и подготовительного отделения, обучающихся основам современных информационных технологий.

Библиогр.: 3 назв. Рис. 6. Табл. 1.

Подготовлено кафедрой вычислительной техники.

©ГОУ ВПО “Уральский государственный технический университет – УПИ”, 2003

Введение

В настоящее время вычислительные задачи с помощью персональных компьютеров можно решать на трех основных уровнях:

1. в среде выбранной системы программирования;

2. с помощью специальных вычислительных процедур и программ;

3. с помощью математических пакетов.

На первом уровне пользователь в системе программирования может запрограммировать и выполнить практически любой вычислительный алгоритм. Такая универсальность является несомненным преимуществом работы на первом уровне. Однако этот уровень требует владения навыками программирования и соответствующим аппаратом вычислительной техники.

На втором уровне пользователь может для проведения расчетов использовать соответствующие программы, разработанные в той или иной системе программирования и настроенные на требуемый режим выполнения. В этом случае существенно снижаются затраты пользователя на получение искомых результатов вычислений. Однако данный подход, называемый иногда методом стандартных программ, в значительной степени узок и специализирован по представляемым средствам.

К средствам третьего уровня относятся развитые пакеты программ, предназначенные для решения вычислительных задач на компьютерах. К ним можно отнести следующие пакеты:

• REDUCE (для выполнения алгебраических символьных преобразований);

• EUREKA (для численного решения широкого класса математических задач);

• CSS StatGraph (для обработки статистических данных).

Среди средств третьего уровня можно выделить интегрированный многофункциональный пакет MathCAD фирмы Math Soft Inc (США): Mathematical Computer Aided Desing – математическое автоматизированное проектирование.

Пакет MathCAD – это популярная система компьютерной математики, предназначенная для автоматизации решения массовых математических задач в самых различных областях науки, техники и образования.

Помимо собственно вычислений, пакет позволяет решать сложные оформительские задачи создаваемых математических документов.

Вычислительные возможности пакета:

• вычисление математических выражений численно, в символьной форме, а также вычисления с размерными величинами;

• численное и символьное дифференцирование и интегрирование;

• построение графиков функций, в том числе двух- и трехмерных графиков в различных системах координат;

• операции с матрицами и векторами;

• решение нелинейных уравнений;

• решение систем уравнений;

• интерполяция, экстраполяция, аппроксимация функций;

• статистическая обработка данных;

• сглаживание данных.

Пакет предоставляет развитые средства работы с текстом и графикой, обмена данными с другими приложениями Windows, в том числе через файлы данных; выход пакета в Internet.

Наконец, встроенный язык программирования позволяет писать пользовательские программы обработки данных.

В состав системы MathCADвходят:

• редактор документов;

• системный интегратор MathConnex:

• система управления ресурсами пакета (Центр ресурсов);

• электронные книги с описанием типовых расчетов в различных областях науки и техники;

• справочная система;

• «быстрые шпаргалки»;

• браузер Интернета – собственное средство выхода в Интернет.