Назад лабораторная работа № 5 Символьные вычисления в Mathcad

(Работа выполняется в компьютерном Классе)

Системные требования (минимальные).

80486 (66 МГЦ или быстрее) или Pentium

или IBM совместимый компьютер.

ОС Windows 98 или выше.

По крайней мере, 55 мегабайтов

дискового пространства для типичной

(заданной по умолчанию) инсталляции.

I. Цель работы.

Ознакомить студентов с методами работы в среде Mathcad.

Введение

Пакет Mathcad создан разработчиками как инструмент для работы расчетчиков- инженеров. Он не предназначен для профессиональных математиков. Для них есть другие системы, ориентированные на области символьной математики и математической статистики. Пакет Mathcad в том виде, в котором он создан, не предназначен и для программирования сложных задач. Для этого есть система Mathlab, традиционные языки программирования.

Пакет Mathcad создавался как мощный микрокалькулятор, позволяющий легко справляться с рутинными задачами инженерной практики, ежедневно встречающимися в работе. Сюда можно отнести решение алгебраических и дифференциальных уравнений с постоянными и переменными параметрами, анализ функций, поиск их экстремумов, численное и аналитическое дифференцирование и интегрирование, вывод таблиц и графиков при анализе найденных решений.

• Главным достоинством пакета Mathcad и его колоссальным преимуществом перед подобными системами являются: легкость и наглядность программирования задач;

• запись сложных математических выражений в том виде, в котором они обычно записываются инженерами на листе бумаги (то есть отсутствие специального языка программирования);

• простота в использовании;

• возможность создания встроенными средствами высококачественных технических отчетов с таблицами, графиками, текстом.

Пакет Mathcad завоевал популярность во всем мире. Им пользуются свыше 5 млн. человек. Ежегодно выпускаются новые версии.

Поддержка дискретных переменных, позволяющих одновременно вычислять функции для целого ряда значений аргумента, что обеспечивает возможность построения таблиц и графиков без применения операторов программирования, стала настоящим украшением Mathcad. Почти до совершенства доведены средства построения графиков поверхностей, позволяющие создавать из графиков произведения искусства. В версии 2001i доработана до логического завершения великолепная функция решения дифференциальных уравнений Odesolve.

Раздел программирования Mathcad как инструмент создания не- сложных программных модулей, необходимых для многократного вычисления небольших расчетных блоков из нескольких операторов позволяет программировать и решать задачи абсолютно любой сложности. Пакет Mathcad может стать наилучшим инструментом программирования сложных задач для студентов и инженеров практиков.

Программирование сложных задач в Mathcad выполняется значительно проще, понятнее и в несколько раз быстрее.

Так, программа решения упругопластической плоской задачи методом конечных элементов на языке FORTRAN представляет собой свыше 1000 операторов на 15 листах. В Mathcad это всего 2 страницы понятных подпрограмм, написанных в виде формул, и объединяющая их головная программа. Фактически это формульный алгоритм решения задачи и вытекающие из него результаты расчета.

Кроме мелких недоработок есть два существенных недостатка, ограничивающих применение Mathcad в качестве средства программирования.

• Отсутствие встроенных средств отладки программ, которые есть в других средах программирования.

• Недостаточная скорость расчетов.

В математически сложных курсах, таких как теория пластичности, теоретическая электротехника, сопротивление материалов, экономика и др., численное решение любой, даже самой простой задачи можно получить только на компьютере, и удобнее всего это делать в Mathcad.

Ни одна серьезная разработка в любой отрасли науки и производства не обходится без трудоемких математических расчетов. Настоящее методическое пособие посвящено одной из самых мощных и эффективных математических систем — Mathcad v8.0. Система Mathcad v8.0 работает под управлением графических операционных системы - под Windows 95/NT, XP. Система Mathcad предоставляет мощное, удобное и наглядное средство описания алгоритмов решения математических задач. Система имеет достаточные возможности для выполнения наиболее массовых символьных (аналитических) вычислений и преобразований. Грамотное применение системы обеспечивает повышение фундаментальности математического и технического процесса разработки проекта.