- •Среднее профессиональное образование Методическое пособие по MathCad по учебной дисциплине «Математические пакеты программ»
- •Воронеж 2013
- •Пояснительная записка
- •1 Основы работы в среде MathCad
- •1.1 Запуск и выход из программы
- •1.2 Экран дисплея при работе в среде Mathcad
- •1 Строка меню Панель форматирования.2.1 Строка заголовка окна
- •1.2.2 Строка меню программы
- •1.2.3 Панель инструментов Стандартная
- •1.2.4 Панель инструментов Форматирование
- •1.2.5 Панель инструментов Математика
- •1.2.6 Панель инструментов Калькулятор
- •1.2.7 Строка состояния
- •1.3 Сохранение документа и завершение работы с программой
- •2 Вычисление математических выражений
- •2.1 Упражнения к теме 2
- •3 Решение уравнений
- •3.1 Упражнения к теме 3
- •4 Дифференцирование
- •4.1 Упражнения к теме 4
- •5 Интегрирование
- •5.1 Упражнения к теме 5
- •6 Системы уравнений и неравенства
- •6.1 Упражнения к теме 6
- •7 Работа с матрицами
- •7.1 Векторные и матричные операции
- •7.2 Функции, возвращающие специальные характеристики матриц
- •7.3 Упражнения к теме 7
- •8 Построение графиков функций
- •8.1 Построение двумерного графика функции
- •8.2 Упражнения к теме 8.1
- •8.3 Построение графиков поверхностей
- •8.4 Упражнения к теме 8.3
- •8.5 Построение параметрически заданных поверхностей
- •8.5.1 Построение сферы
- •8.5.2 Построение трехмерных фигур с вырезом
- •8.6 Построение поверхностей, полученных вращением кривых вокруг осей
- •8.7 Упражнения к теме 8.5 – 8.6
- •9 Анимация
- •9.1 Упражнения к теме 9
- •10 Математическое моделирование
- •10.1 Основные понятия моделирования
- •10.1.1 Назначение и цели моделирования
- •10.1.2 Основные виды моделей и их свойства
- •10.1.3 Основные принципы моделирования
- •10.1.4 Технология моделирования
- •10.2 Примеры моделирования
- •10.2.1 Имитация Броуновского движения частиц в плоскости
- •10.2.2 Имитация Броуновского движения частиц в пространстве
- •11 Программирование
- •11.1. Задание операторов пользователя
- •11.2 Задание программных модулей
- •11.2.1 Инструкция Add Line
- •Список литературы
- •MathCad
2.1 Упражнения к теме 2
Вычислить арифметические выражения:
5! =
cos =
ln2=
|7*3-6*4|=
Сохранить документ и завершить работу с программой.
Пример выполнения упражнения 1. Загружаем Mathcad. На экране появляется окно вида, как на рисунке 1.1.
Для вычисления арифметического выражения 1.1 выполним следующие действия: наберем с клавиатуры «=», «1», «/», «13», «пробел», «+», «1», «/», «10», «пробел»,«-», «1», «/» ,«11», уведем курсор из области или нажмем клавишу F9. На экране ответ: 0.086.
3 Решение уравнений
Mathcad позволяет решать уравнения как символьно, так и численно. Рассмотрим простейшие уравнения. Для решения уравнений можно использовать меню или метод символьного решения с помощью панели Символьная. Следует обратить внимание на то, что знак “=” вводится в уравнение при помощи комбинации клавиш: “Ctrl” + “+”.
3.1 Упражнения к теме 3
Решить уравнения:
3х = 1
3х + 16 = 2х - 1
6х + 2 = 3(х - 5) + 23
sin(х) = ½
x2 + 1 = 2
x2 – x – 2 = 0
Пример выполнения упражнения 1. Введем уравнение 3х = 1, используя для ввода знака «=» комбинацию клавиш: “Ctrl” + “+”. Чтобы решить уравнение, необходимо выделить голубым следом курсора переменную, относительно которой должно быть решено уравнение. После этого выберите меню Символика, подменю Переменная, команду Решить. В результате на экране появится решение уравнения: 1/3.
Можно решать уравнения, используя панель Символьная. Используем кнопку на панели инструментов с ключевым словом Solve (Решить). Можно вначале ввести уравнение, а затем ключевое слово Solve, либо сначала воспользоваться кнопкой, а затем в первой ячейке ввести уравнение. Вторая ячейка должна содержать переменную, относительно которой решается уравнение. После щелчка на свободном участке документа на экран будет выведено решение уравнения.
4 Дифференцирование
Нахождение производных с помощью Mathcad не составляет труда. Производные в произвольной точке можно вычислять как символьно, так и численно. Для функций нескольких переменных вычисляются частные производные, могут быть вычислены и производные высших порядков.
4.1 Упражнения к теме 4
Найти производные функций:
sin t
2х2 + х - 5
е2х + lnx
(3х3 – 5х4 + а2)-5 + хarctg(х + а)
Вычислить частные производные функций двух переменных:
z = 2x2 + y3 – 4;
z = x3y4;
z = sin(x2y);
z = x2
Вычислить частные производные в заданных точках функций двух переменных:
z = , при х = 2, у = 1;
z = 3y ln(x), при x = 2, y = 0;
z = 5x4 – 3x – y – 1, при x = 2, y = 1;
z = , при x = 1, y = 1
Пример выполнения упражнения 1. Для нахождения производных включим панели инструментов Исчисление и Символьная: Вид – Панели инструментов — Исчисление и Вид — Панели инструментов – Символьная.
Выберем пиктограмму вычисления первой производной на панели Исчисление. Запишем переменную интегрирования t и функцию sin(t), далее выберем символ на панели инструментов Символьная, уведем курсор из области формул, ответ появится на экране.
Пример выполнения упражнения 3.6. Для вычисления частной производной функции двух переменных в заданной точке вначале присвоим значения переменным, а затем вычислим частные производные. После написания формулы нажать знак “=”, т.к. ответом будет число, а не функция.