Перейти к содержимому

Как поставить степень в маткаде

  • автор:

Как поставить степень в маткаде

«Горячие» клавиши для ввода встроенных операторов

В этом приложении описана процедура ввода с клавиатуры ряда встроенных операторов. Приводятся только те операторы, для ввода которых требуется нажатие клавиш с отличными от обозначений операторов символами. Напоминаем, что альтернативным вариантом ввода является применение палитр математических символов.

В приведенном ниже списке операторов, вводимых с клавиатуры, используются следующие обозначения:

Операторы в Mathcad

Рекомендуется для ввода использовать палитры инструментов, т.к. клавиатурных комбинаций много, они неочевидны и трудно запоминаются.

Оператор Клавиши Комментарий
X>Y X>Y X больше Y
X<Y X<Y X меньше Y
X³Y X Ctrl )Y X больше или равно (не меньше) Y
X£Y X Ctrl (Y X меньше или равно (не больше) Y
X¹Y X Ctrl #Y X не равно Y
X=Y X=Y X равно Y

Рекомендуется для ввода использовать палитры инструментов Булева алгебра.

Примеры выполнения выражений с логическими операторами:

2 > 1 = 1 – условие выполнимо, результат 1

1 > 2 = 0 – условие невыполнимо, результат 0.

4.3. Цепкие операторы

Операторы деления ( / ), возведения в степень ( X Y ) и извлечения квадратного корня ( Ö ) называются «цепкими». При их вводе все далее вводимое воспринимается,

соответственно, как знаменатель , показатель степени ,

подкоренное выражение , продлевается голубая рамка.

4.4. Операторы пользователя

Оператор пользователя создается подобно функции пользователя, только вместо имени функции употребляется символ.

Для употребления оператора нужно ввести его шаблон из палитры Вычисление. Иначе он будет восприниматься как функция.

Возможны шаблоны четырех операторов:

1. fx — префиксный оператор. Оператор f перед аргументом x

2. xf — постфиксный оператор. Оператор f после аргумента y

3. xfy — инфиксный оператор. Оператор f между аргументами x,y

4. x f y — оператор дерева. Используется при двух аргументах

Создаем инфиксный оператор «процент»:

4.5. Операторы и функции

Они выполняют одно и то же. Разница в способе записи. Можно записать функцию, как оператор. Шаги создания операторов и функций пользователя одинаковые.

Функции в Mathcad.

5.1. Встроенные элементарные функции

Функции задаются своим именем и списком аргументов в круглых скобках. Аргументы в списке отделяются запятыми. В Mathcad порядка 200 функций.

В ответ на обращение функции возвращают свое значение.

Аргументы и значение могут быть комплексными или вещественными числами.

Углы задаются в радианах

sinh(z) — гиперболический синус,

cosh(z) — гиперболический косинус,

tanh(z) — гиперболический тангенс,

coth(z) — гиперболический котангенс,

sech(z) — гиперболический секанс

csch(z) — гиперболический косеканс.

asinh(z) — арксинус гиперболический,

acosh(z) — арккосинус гиперболический,

atanh(z) — арктангенс гиперболический

Показательные и логарифмические

ln(z) — натуральный логарифм,

log(z) — десятичный логарифм.

Re(z) — вещественная часть,

Im(z) — мнимая часть,

arg(z) — фаза (для формата экспоненты),

5.2. Функции с условиями сравнения

ceil(x) наибольшее целое ³ х,

floor(x) наименьшее целое £ х,

mod(x,y) остаток от x/y со знаком х,

round(x) округление x до ближайшего целого.

if(условие, выражение1, выражение2)

Если условие выполняется, то вычисляется выражение 1, в противном случае — выражение 2.

Например, для заданной функции f(x) функция условных выражений имеет вид:

Возможные условия можно выбирать из палитры «Булева алгебра»:

=— равно,

< — меньше,

> — больше,

£ — меньше или равно,

³ — больше или равно.

Встроенные функции можно ввести в документ с помощью команды Вставка / Функции…Из одноименного диалогового окна выбрать нужную категорию, а в ней соответствующую функцию.

Все функции представлены

в списке в алфавитном порядке, что облегчает их поиск.

Альтернатива кнопка f(x)

Формат задания функции

Описание действия функции

Например, условие праздничные дни с 1.01 по 10.01 будет выглядеть в Mathcad следующим образом:

где m – переменная месяц, d – переменная день

Итерационных (циклических) вычислений – с неизвестным числом повторений

until(выражение1, выражение2)

Если выражение 1 больше или равно 0, то возвращается значение выражения 2.

В противном случае, цикл прекращается.

Задача. Задать функцию, в виде ряда с точностью Е. Определить минимальное число членов ряда, сами члены ряда и их сумму, обеспечивающих представление функции с заданной точностью.

5.3. Функции пользователя

Формат записи функции:

Имя(формальные параметры) := Выражение

При обращении к функции указываются фактические (глобальные по отношению к функции) параметры, которые подставляются вместо формальных параметров, и относительно их осуществляется вычисление функции.

Примеры задания функций:

Формальные переменные – локальные. Они могут употребляться только в теле функции.

Имена локальных переменных могут совпадать с именами глобальных переменных. Однако в этом случае при выходе из функции глобальные переменные сохранят свои значения.

z:=0 присвоение значения.

f(z)=1 обращение к функции и вывод результата

5.4. Многозначные функции

Это функции, имеющие несколько значений. Для комплексных чисел Mathcad возвращает значение с самым малым углом (главное значение).

Дата добавления: 2019-12-09 ; просмотров: 661 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Редактирование выражений в MathСad

Для работы с Mathcad на высоком уровне необходимо освоить навыки редактирования выражений.

Подготовка

Программа Mathcad отличается стабильной работой и изменения небольшого масштаба можно проводить сразу. Но при крупных изменениях (копирование, вставка, вырезание, перемещение больших выражений) безопаснее всего будет сделать следующие действия:

  1. Проведите сохранение файла, для того, чтобы в случае проблем вернуться к предыдущей версии.
  2. Нажмите Расчет -> Остановить все расчеты, чтобы во время редактирования файла не проводились никакие вычислительные операции (индикатор слева внизу станет с зеленого серым)

После внесения изменений нажмите на кнопку Автоматический расчет.

Внутри математического выражения

сделайте масштаб равным 150%, чтобы вы могли видеть все операторы, в том числе и оператор возведения в степень, который обозначается символом ^.

Вставка

Нажав на любое место внутри выражения, вы увидите синий курсор. Все, что вы будете набирать, будет появляться в этом месте. Нажмите мышкой после числа 4 и добавьте цифру 7. Получится вместо числа 4 число 47.

Вы могли обратить внимание, что редактирование выражений напоминает по своим принципам редактирование текста.

Удалите число 7, используя клавишу [Backspace]. Опять переведите курсор на место после числа 4 и нажмите знак умножение [*]. Вы увидите, что около оператора появилось место для заполнения. Сюда вы можете ввести константу, числа или целые выражения. Наберите sin(a). Для ввода a нужно нажать на комбинацию [a][Ctrl+G].

Изменение оператора

Если вы нажмете на значок корня, он подсветится синим цветом. А выражение под корнем приобретет серый фон как при редактировании. Нажатием клавиши [Delete] вы сможете удалить сам оператор корня, но выражение под ним останется.

Когда вы нажмете на знак умножения между 2 и а, оператор умножения подсветится синим. А числа и переменные около него приобретут серый фон.

При нажатии на клавишу [Delete], точка замениться на мигающий знак ◦.

Когда вы уберет выделение этого места путем нажатия на любое другое место в рабочей области, то оператор умножения не будет отображаться на экране, но он будет подразумеваться.

Оператор степени также не отображается до тех пор, пока вы не выделите само выражение (не перейдете к его редактированию).

Нажав на оператор степени, вы увидите, что основание и степень подсветятся серым. На примере это b и 2.

Теперь вы можете ввести другой оператор, который заменит старый. Выделите оператор степени, нажав на ^, и введите оператор деления [/].

Потренируйтесь самостоятельно редактировать выражения.

Операция отрицания, факториал и модуль, которые являются унарными, редактируются по тому же принципу. Для того, чтобы удалить оператор, нужно нажать на клавишу [Delete].

Для возврата оператора отрицания нужно нажать перед требуемым объектом и набрать на клавиатуре знак «минус» [-]. Для установки факториала нужно поставить курсор после требуемой переменной и ввести знак факториала [!]. Установить оператор модуля несколько сложнее, необходимо сначала выделить саму переменную. Как сделать это, мы обговорим дальше.

Выделение перетаскиванием указателя мыши

Для выделения части выражения нужно нажать перед ним и, не отпуская кнопку мыши, протянуть ее указатель над всей нужной частью. Фон за выражением окраситься в серый цвет. Попробуйте выполнить такую операцию, выделив часть выражения как на рисунке, не зацепив знак корня.

Все, что вы выделили таким образом, можно вырезать, копировать, удалять. Все, как и при работе с текстом. Скопируйте часть выражения, которую вы выделили, в пустую область.

Умение выполнять эту процедуру поможет вам в приведении выражений к нужному виду. Об этом мы будем говорить в другом уроке. Часть, которая выделена, можно перепечатать. Это используется при исправлении выражений.

После того, как вы перетащите часть выражения, курсор будет находиться там, где вы отпустили указатель мышки.

Важно это знать, так как местонахождение курсора имеет значение при вставке некоторых операторов. Для того чтобы привести все выражение к факториалу, необходим выделить все выражение слева направо и набрать знак факториала [!]. Заметьте, что появление скобок автоматизировано. Для установки корня выражение выделять нужно справа налево, тогда курсор будет перед выражением.

Форматирование выражений

Редактирование выражений можно выполнять в отдельности от текста, но выполняется это с помощью тех же операций. Редактирование выражений доступно с версии Prime 3.0. Зайдите во вкладку Редактирование формул и нажмите на выражение, которое мы рассматривали выше. По умолчанию для выражений используется шрифт Mathcad UniMath размером в 11 точек.

Вы можете по своему усмотрению менять цвет шрифта и цвет фона. Второе очень удобно при потребности визуально выделить выражение.

Также вы можете менять шрифт для каждого выражения отдельно. Изменение шрифта не будет изменять переменную, это касается и шрифта Symbol (для ввода греческих букв).

В десятом уроке мы будем говорить об обозначениях. Они меняют формат, но кроме этого, меняют и саму переменную. Например с применением обозначения можно отделить переменную m, которая будет обозначать массу, от переменной m, которая означает длину (метры).

Можно настроить шрифт для выражений по умолчанию. Для этого щелкните на любой пустой области, а затем выберите шрифт, который вам нужен. Это также можно сделать и для шаблонов, если вы используете их в работе. Если вы поменяете шрифт по умолчанию, то все выражения, созданные ранее, будут со старым шрифтом.

Резюме

Чтобы внести изменения в выражения:

  1. Для редактирования больших выражений сначала нужно сохранить файл и отключить расчет в автоматическом режиме.
  2. Увеличьте масштаб до 150-200% для удобного просмотра мелких операторов.
  3. Изменять оператор можно нажав на него и введя другой оператор.
  4. Для выбора переменной, выражения или константы для дальнейшего изменения необходимо нажать на левую кнопку мыши и протащить указатель с зажатой кнопкой. После этого можно переписать выражение или переменную на новую.
  5. Если вы при выделении протаскиваете указатель слева направо, то курсор мыши останется активным в конце выражения. Если справа налево, то в начале.
  6. Использование буфера обмена для копирования, вырезания и вставки выражений работает так же, как и для текста.
  7. Не забудьте включить автоматически расчеты после того, как закончите редактирование.

Для форматирования математических областей нужно использовать те же принципы, что и для текста, но делать это отдельно.

Лекция №1 — Основы работы в математическом пакете Mathcad

MathCAD является интегрированной системой, ориентированной на проведение математических и инженерно-технических расчетов. Он объединяет понятность, ясность, простоту в обращении при вычислениях и т.п. с простотой в обращении, свойственной электронным таблицам.

Использоваться как калькулятор для простых вычислений.

Определять значения выражений, заданных в символьном виде.

Производить матричные и векторные преобразования.

Решать линейные, нелинейные уравнения и системы уравнений.

Заменять справочные таблицы.

Производить дифференцирование, интегрирование, статистические расчеты и анализ данных.

Строить двумерные и трехмерные графики и т.п.

Документ MathCAD, на котором могут быть совмещены текст, графика и формулы, выглядит как страница научной статьи или учебника, при этом формулы являются «живыми» – стоит внести изменения в одну из них, как MathCAD пересчитает результаты, перерисует графики и т.д.

После запуска приложения MathCAD открывается окно, как это показано на рис. 1.1.

Главное окно оформлено стандартным для Windows-приложений образом: заголовок, главное меню, панель инструментов, окно редактирования, строка состояния.

Рис. 1.1. Рабочее окно системы MathCAD

1.1. Основные команда MathCad

Главное меню системы MathCAD представлено набором команд, общим для большинства приложений операционной системы MS Windows, а также командами, представляющими специфические возможности:

Меню File (Файл) — работа с файлами.

Меню Edit (Правка) — редактирование документов.

Меню View (Вид) — настройка элементов окна. Команды меню View представлены на рис. 1.2.

ToolBars – содержит кнопки панелей инструментовStandard, Formatting, Math. Если отсутствует какая-либо из панелей, то следует включить соответствующую опцию, например, командой ViewToolbarsMath.

Status Bar – позволяет включать и отключать отображение строки состояния.

Ruler – позволяет включать и отключать отображение горизонтальной линейки для точного позиционирования документов на листе.

Regions – делает видимыми/невидимыми границы областей.

Zoom – изменение масштаба.

Refresh – обновить содержимое экрана.

Animate – анимация.

PlayBack – воспроизведение.

Preferences – настройки.

Рис. 1.2. Команды меню View (Вид) – редактирование документов

Меню Insert (Вставка) — позволяет помещать в MathCAD – документ графики, функции, матрицы, гиперссылки, компоненты и настраивать объекты.

Меню Format (Формат) — содержит команды, предназначенные для задания различных параметров, определяющих внешнее представление чисел, формул, текста, абзацев, колонтитулов и т.д.

Меню Math (Математика) — позволяет установить режимы и параметры вычислений.

Меню Symbolics (Символы) — реализует символьные вычисления.

Меню Window (Окно) — содержит команды для упорядочения взаимного расположения нескольких окон и позволяет активизировать одно из них.

Меню Help (Помощь) — информационный центр и справочники. Команда Help открывает окно, представленное на рис. 5.3. На вкладке «Содержание» справочные сведения распределены по темам. На вкладке «Указатель» темы представлены в алфавитном порядке. Вкладка «Поиск» позволяет находить конкретное понятие.

Рис. 1.3. Окно меню справки

1.2. Кнопки панели Math

Одна из сильных сторон MathCAD – это представление и ввод математических символов и выражений в привычной для человека форме. Это обеспечивается развитым графическим интерфейсом и инструментами, располагающимися на панелях инструментов приложения MathCAD (Math, Graph …). Открыть соответствующую панель инструментов можно с помощью команды главного меню ViewToolbars. Для удобства работы ссылки на них объединены на панели Math.

На панели Math расположены 9 кнопок. Каждая из кнопок, в свою очередь, открывает панели инструментов специального назначения. Это следующие кнопки (в развернутом виде эти панели представлены на рис. 5.4):

Calculator (Калькулятор). На этой панели находятся кнопки для задания математических операций, а также некоторых часто используемых функций. Эту кнопку можно использовать как калькулятор.

Boolean (Булева) – для ввода операторов сравнения и логических операций.

Evaluation (Вычисление) – содержит кнопки для ввода операторов присвоения значений переменных и функций.

Graph (Графика) – инструменты для построения графика.

Vector and Matrix (Векторы и Матрицы) – инструменты для работы с векторами и матрицами.

Calculus (Исчисление) – представляет математические выражения с элементами интегрирования, дифференцирования в привычном виде. Кнопки этой панели позволяют вычислять значения пределов, сумм, произведений.

Programming (Программирование) – инструменты для написания программ.

Greak Symbol (Греческий алфавит).

Symbolic (Символы) – для символьных вычислений.

Рис. 1.4. Рабочее окно системы MathCAD с развернутыми панелями инструментов панели Math

1.3. Запись команд в рабочем документе системы MathCad

Запись команд в системе MathCAD на языке очень близка к стандартному языку математических расчетов выполняемых на бумаге, что значительно упрощает постановку и решение задач. В результате главные аспекты решения математических задач смещаются с их программирования на алгоритмическое и математическое описание.

MathCAD реализует вычисления в строго определенном порядке, как это делает человек: читая страницу книги, т.е. слева направо и сверху вниз. Правильный порядок выполнения блоков — основа правильного функционирования системы при обработке документа. Например, если в некотором блоке содержатся операции, требующие данных из другого блока, то этот «другой» блок обязательно должен выполняться первым и располагаться перед использующим его блоком. Иначе ошибка. Сигнал ошибки в системе имеет вид всплывающей надписи, заключенной в прямоугольник.

1.4. Используемые типы констант

В системе MathCAD предусмотрены следующие типы данных:

Целые ( 2, –543, +13).

Вещественные (1.876, –375.08).

Комплексные (2.5+3i). Следует иметь в виду, что при записи мнимой единицы следует использовать специальную кнопку панели Calculator.

Строковые. Обычно это комментарий «Вычисление суммы».

Системные. Системная константа – это предварительно определенная переменная, значение которой задается в начале загрузки системы. Примерами таких констант являются числа e или .

1.5. Простые вычисления

Результат арифметического выражения отображается, если после него стоит знак «=» или знак «». В первом случае результат представляется в численном виде, а во втором – в символьном. Например, если записать арифметическое выражение в виде:

то в результате будем иметь: 123 + 256 = 379.

Пример символьного вычисления:

При выполнении вычислительной системой арифметического выражения используются знаки арифметических операций с приоритетами, принятыми в обычной математике. Для изменения порядка используются круглые скобки. Выражение может содержать также другие операции:

возведения в степень;

интегрирования и дифференцирования;

знаков факториала и суммирования и т.д.

Часть из этих операций можно «взять» на панели Calculator (Калькулятор). Примером записи выражения может быть:

В качестве операндов выражение может использовать любые константы, в том числе, системные константы и функции.

Если набрать выражение=, то в окне документа будет отображено значение этой константы в виде: =3.141592.

Количество значащих цифр, отображаемых при вычислении, можно регулировать с помощью команды главного меню FormatResult. В этом случае команда предоставит диалоговое окно, как это показано на рис. 5.5, в котором следует переустановить параметры для вывода результата.

Рис. 1.5. Рабочее окно команды главного меню Format (формат Result )

Ниже приведен результат символьного вычисления арифметического выражения:

После знака «» отображен результат символьного вычисления. Для замены результата символьного вычисления численным значением применена команда float, расположенная на панели Symbolic. Эта команда предоставляет шаблон, в котором пользователю предлагается задать количество знаков (цифр) для отображения результата.

1.6. Использование встроенных функций

Важным понятием в математике является функция, т.е. некоторая зависимость одной переменной от другой или ряда других переменных и констант. В системе MathCAD имеется множество встроенных функций. Для избегания возможных ошибок не рекомендуется имя функции вводить с клавиатуры. Наиболее часто используемые функции, такие как: sin,cos, ln,… можно задать, используя их обозначение на панели инструментов Calculator. К другим функциям можно обратиться с помощью команды главного меню Insert (вставка функции), либо с помощью команды (кнопки) f(x). В окне, которое предоставляет команда (рис. 5.6), пользователь может установить категорию функции, познакомиться с примером ее записи и спецификацией (описанием), а затем произвести нужный выбор. После этого система предоставляет пользователю шаблон, в который требуется вписать необходимые параметры.

Рис. 1.6. Рабочее окно команды вставка функции: InsertFunction

Особенностью функции является возврат значения, т.е. функция в ответ на обращение к ней по имени с указанием её аргументов должна возвратить свое значение. Например, если где-то используется функция sin(0.452·), то вместо нее будет подставлено число, равное значению синуса с аргументом, равным значению выражения 0.452·.

1.7. Определение переменных и пользовательских функций

Если мы не хотим ограничиться элементарными вычислениями с константами, то нам потребуется резервировать ячейки памяти для хранения значений констант и переменных. В системе MathCAD, как и в любых других языках программирования, каждой такой ячейке памяти соответствует имя-идентификатор, которое выбирается в соответствии с установленным синтаксисом системы. Идентификаторы в MathCAD могут состоять из букв латинского или греческого алфавита и цифр, но в начальной позиции может стоять только буква. Идентификатор не должен совпадать со служебными словами, предусмотренными в системе. Следует иметь в виду, что MathCAD различает малые и заглавные буквы .

1.8. Локальные и глобальные переменные

Как и в других языках программирования в MathCAD различают локальные и глобальные переменные. Присваивание локальным переменным своего значения в системе MathCAD реализуют с помощью знака «:=». Для этого достаточно ввести знак двоеточие. Если ввести «X:5» то на экране появится «X:=5» (т.е. переменной X присваивается значение 5).

X := 1

sin(X) = 0.841

X := 1

Y := sin(X)

Y= 0.841

Глобальная переменная вводится следующим образом: “переменная

выражение”. Вид, который принимает в документе введенное таким образом присваивание: “переменнаявыражение”. Отличие глобальных переменных от локальных переменных в том, что глобальные переменные могут использоваться в любом месте документа (в том числе, слева от их определения и над ним).

Пример введение глобальной переменной.

1.9. Определение и использование пользовательских функций

Важным инструментом в математических вычислениях являются пользовательские функции. Функции особенно целесообразно использовать, когда приходится производить многократные вычисления по одним и тем же формулам, но с разными исходными данными.

Чтобы воспользоваться собственной функцией, нужно:

Вызвать описанную функцию для выполнения.

Очевидно, что описание/определение функции должно быть расположено выше, чем ее использование. Для определения функции используются идентификаторы: имя функции и имена формальных параметров функции. Формальный параметр – это идентификатор, конкретное значение которого определяется путем замены его на соответствующее емузначение фактического параметра при обращении к функции. Функции однозначно ставят в соответствие значениям аргументов (формальным параметрам) значения фактических параметров функции.

Формат определения функции:

Имя_функции(список формальных параметров) := выражение

Вызов пользовательской функции производится подобно тому, как и в случае вызова любой стандартной функции.

Можно поместить результат в отдельную переменную:

Имя_переменной_результата:=Имя_функции(список_фактических параметров)

Имя_функции(список_фактических параметров)=

Пример 1. Требуется определить функцию Dist, которая будет возвращать расстояние заданной точки от начала координат. Использовать эту функцию для вычисления расстояний от точек А(1.96; –3.8) и В(6; 42.5) до начала координат.

Решение. Из курса линейной алгебры известно, что расстояние от начала координат до некоторой точки A(x, y) определяется по формуле . Здесь (x, y) – координаты заданной точки. Эта формула и будет составлять основу функцию Dist. При описании функции следует предусмотреть два формальных параметра — координаты точки. На место этих параметров должны будут вписаны фактические координаты заданных точек.

В соответствии с формулой определения расстояния от точки на плоскости до начала координат функция Dist может быть записана в виде: . А обращение к функцииDist для вычислений расстояний от заданных точек может быть представлено в виде:

Во втором случае результат помещается во вспомогательную переменную.

Пример 2. Дана функция вида: . Требуется найти ее максимальное и минимальные значения.

Решение. Для решения поставленной задачи целесообразно воспользоваться функцией поиска максимального значенияmaximize(f, var1, var2, . ), которая имеется в библиотеке стандартных функций системы MathCAD. Первым параметром у этой функции должно быть имя пользовательской функции, максимальные значения которой требуется найти. Следующие параметры задают имена переменных, в которых будут помещены искомые значения. В нашем случае это будет одна переменная х. Чтобы воспользоваться этой функцией, необходимо поставить перед ней блок решения с ключевым словом Given (Дано). Кроме этого итерационный алгоритм, обеспечивающий решение поставленной перед функцией maximize задачи, требует задания начальных значений искомого аргумента. Установку начальных значений следует произвести до блока решения. Аналогичное описание у функции minimize которая предназначена для поиска минимального значения определенной функции. Фрагмент с решением задачи представлен на рис. 5.7.

Рис. 1.7. Поиск максимального и минимального значений заданной функции

1.10. Определение переменных, принимающих значения из заданного промежутка

В системе MathCAD предоставлена возможность определения переменных, принимающих значения из заданного промежутка, причем соседние значения удалены на равные расстояния друг от друга. При этом задается только начальное значение, следующее значение (второе значение, неявно задающее шаг изменения значения переменной) и конечное значение.

Строго говоря, переменные, принимающие значения из промежутка, представляют собой векторы с равноудаленными значениями компонент.

В качестве переменных, принимающих значения из промежутка, можно использовать только идентификаторы без индексов.

Формат определения переменной:

Имя_переменной := начальное_значение,начальное_значение + шаг .. конечное_значение

Заметим, что при наборе знак «:=» проявляется после набора «:» , а знак «..» проявляется после набора «;».

Если конечное значение при данном значении шага не достигается точно, последним значением переменной будет наибольшее значение из заданного промежутка, не превышающее конечное значение.

Кроме этого MathCAD предоставляет возможность не задавать следующее значение, если шаг по величине совпадает со значением 1 или –1.

В этом случае формат определения переменной можно представить в виде:

Имя_переменной := начальное_значение .. конечное_значение

Пример 3. Требуется определить переменную р, принимающую значения на интервале [0, 1] с шагом 0,1.

Решение. На рис. 5.8 представлены два фрагмента с решением поставленной задачи. На рис. 5.8, а представлено решение в соответствии с форматом, принятым для определения заданной переменной. А на рис. 5.8, b – такое же определение, но с введением вспомогательных переменных для обозначения и задания границ интервала, и величины шага, необходимых для определения переменной.

Рис. 1.8. Определение переменной, принимающей значения на интервале

Пример 4. Требуется получить таблицу значений функции на интервале [a, b] с шагом h.

Решение. Решение задачи можно свести к выполнению следующих шагов:

Определить функцию .

Задать переменную (например, t), принимающую значения из промежутка [a, b] с шагом h.

Получить таблицу значений функции для переменной t.

На рис. 5.9 представлен фрагмент документа с решением задачи 4.

Рис. 1.9. Получение таблицы значений функции на заданном интервале с постоянным шагом

1.11. Построение графиков в декартовой системе координат

Все основные типы графиков и инструменты работы с ними расположены на рабочей панели Graph (График) семействаMath (Математические). На этой панели вы можете найти ссылки на семь типов графиков. В данном разделе остановимся на декартовой системе координат.

В MathCAD существует несколько способов построения графиков, однако, первый шаг для всех способов будет один и тот же. Этим первым шагом является введение специальной заготовки для будущего графика – так называемой графической области. Ввести графическую область, как для декартового, так и для любого другого графика можно либо с панели Graph (Графические), либо командой одноименного подменю меню Insert (Вставка).

Графическая область представляет собой две вложенные рамки, как это показано на рис. 5.10, а. Во внутренней области отображаются непосредственно кривые зависимостей. Пространство между рамками служит для визуализации разного рода служебной информации. Графическую область можно увеличивать и уменьшать с помощью специальных маркеров, расположенных на ее внешней рамке. Перемещать по документу и удалять графические области можно точно так же, как простые формулы.

Рис. 1.10. Графическая область в декартовой системе координат

После того как графическая область будет введена, в общем случае требуется задать два соразмерных вектора, определяющих значения координат точек. Сделать это можно различными способами. Наиболее простым и часто используемым методом задания координатной сетки является так называемый быстрый метод. При его применении пользователь задает только имя переменной и вид функции, а шкалы осей и величину шага между узловыми точками автоматически определяет система.

Для построения графика функции по быстрому методу, необходимо выполнить следующую последовательность действий:

Введите графическую область.

В специальном маркере, расположенном в центре под внутренней рамкой графической области, задайте имя независимой переменной.

В центральный маркер, расположенный слева от внутренней рамки, введите функцию или имя функции (если функцию определить раньше переменной, то работа даже упрощается, так как независимая переменная будет задана автоматически).

На рис. 1.10, b показан график функции y=sin(t), построенный по быстрому методу.

К недостаткам рассматриваемого метода относится, прежде всего, то, что область изменения переменной для всех функций определяется одна и та же: от –10 до +10. В большинстве же случаев такие пределы будут неприемлемы по целому ряду причин. Например, если амплитуда экстремумов мала по сравнению с изменением величины функции на промежутке, что они становятся просто незаметными.

Чтобы справиться с возникшими трудностями, нужно просто уменьшить интервал изменения либо переменной, либо функции. Для этого выделите графическую область щелчком левой кнопкой мыши. При этом визуализируются все элементы, которые до этого были скрыты (рис. 1.11, а).

Рис. 1.11. Графическая область в декартовой системе координат

Непосредственно под крайними значениями (для оси X) или слева от них (для оси Y) появятся цифры, отражающие максимальные и минимальные величины координат узловых точек графика. Чтобы изменить их значения, просто удалите (точно так же, как при редактировании формул) старые величины и введите новые. Изменения пределов по осиX вызывает автоматический пересчет крайних значений по Y. Однако если вы переопределите область по оси Y, то область изменения переменной останется старой.

Графическую область можно отформатировать – изменить внешний вид и цветовую гамму. Для этого можно воспользоваться командой Properties (Свойства) из контекстного меню графика (вызывается щелчком правой кнопкой мыши на графической области), как это показано на рис. 1.11, b.

В окне Properties (Свойства) для подавляющего большинства пользователей объективно могут быть полезны два параметра, расположенных на вкладке Display (см. рис. 1.11, b):

Highlight Region (Цветная область). Установив этот флажок, вы сможете на палитре Choose Color (Выбор цвета) определить наиболее подходящий цвет заливки для вашей графической области.

Show Border (Показать границу). Параметр отвечает за отображение внешней границы графической области. По умолчанию она не визуализируется.

При исследовании функции большое применение находит команда Trace (След) из контекстного меню графика. Эта команда позволяет считать с графика текущее значение аргумента и соответствующего ему значение функции. В результате выполнения этой команды открывается окно «XY Trace», как это показано на рис. 1.12. Чтобы активизировать трассировку, нужно мышью щелкнуть по графику. В результате на графике появляются две линии – вертикальная и горизонтальная, которые легко с помощью мыши перемещаются по графической области, а координаты точки пересечения линий отражается в окне трассировки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *