Общее описание системы MathCAD

Программные системы в научных исследованиях, использование пакетов математических и инженерных расчетов

Система MathCAD (Mathematical Computer Aided Design)

Система MathCAD (Mathematical Computer Aided Design - Математическое проектирование с помощью ЭВМ) является уникальным программным средством ак с точки зрения простоты управления, так и с точки зрения возможностей выражения в естественной форме алгоритмов вычислительной математики.

Основная идея системы - предоставление пользователю возможности описывать на экране вычисления в форме, очень близкой к общепринятой математической нотации, применяемой при записи математических моделей и алгоритмов численного анализа. Например, формулы, представляемые в языках программирования, таких, как Бейсик или Паскаль, с помощью арифметических выражений, записываются на экране MathCAD так, как это нас учат делать в течение нескольких лет в школе. В этом смысле внешне экран MathCAD почти ничем не отличается от обычного листа бумаги, на котором записываются формулы и выкладки, сопровождаемые графиками и текстом. По существу же отличие в том, что формулы на экране MathCADа вычисляются. Причем при внесении изменений результаты и графики автоматически или по команде пользователя пересчитываются. Это как раз и делает MathCAD мощным инструментом в руках инженера и специалиста по прикладной математике, а также уникальным "наглядным пособием" и инструментальным средством для изучения методов и алгоритмов решения различных математических задач. Таким образом, достаточно написать формулу на экране вместо того, чтобы вычислять ее на калькуляторе или программировать с помощью алгоритмических языков. Это свойство MathCAD позволяет приступить к исследованию математических моделей технических систем либо алгоритмов численного анализа без затрат времени и энергии на изучение языков программирования, которые являются оправданными только для профессиональных программистов. Еще одним привлекательным качеством системы явлется простота управления построением графиков, которые также автоматически перестраиваются, отражая все изменения определяющих их значений и формул. Система разработана фирмой MathSoft, Inc (Кембридж, штат Массачусетс, США), которая постоянно выпускает ее новые версии. Настоящее пособие подготовлено на базе пакета The Student Edition of MathCAD,

Mathcad - уникальный, мощный способ работать с уравнениями, числами, текстом, и графиками. В отличие от любого другого математического программного обеспечения, Mathcad делает математические вычисления тем же самым способом, каким Вы делаете их. Дело в том, что они выглядят так, как будто они написаны карандашом и осуществляются при этом они сверхоперативно. Экранный интерфейс Mathcad - незаполненный рабочий лист, в которой Вы можете вводить уравнения, данные графика или функции, и аннотировать текстом - где-нибудь на странице. И вместо того, чтобы вынуждать Вас к использованию программно-подобного громоздкого синтаксиса, Mathcad позволяет Вам пользоваться изящным языком математики.

На языке программирования, например, уравнения выглядят следующим образом

x=(-B+SQRT(B*В-4*A*C))/(2*A)

В электронной таблице, уравнения, вводящие значения в ячейки, выглядят похоже на что - нибудь вроде этого:

=(-B1+SQRT(B1*B1-4*A1*C1))/(2*A1)

В Mathcad, то же самое уравнение выглядит таким, каким Вы увидели бы его в тексте учебника или справочнике:

Единственная разница - в том, что уравнения Mathcad и графики являются живыми (действующими). Измените любые данные, переменную, или уравнение, и Mathcad повторно вычисляет математически и перерисовывает графики немедленно..

С Mathcad Вы можете решать в широких пределах технические проблемы - от простого к самому сложному - численно или символьно. Вы можете также делать видимыми уравнения и данные построением двухмерных и трехмерных графиков. Вы можете даже пояснять вашу работу графиками, взятыми из другого приложения Windows.

Характеристики окна Mathcad

Прежде, чем Вы перейдете к изучению большего количества возможностей Маткада и математическому и текстовому конструированию в ваших собственных Mathcad рабочих листах, рассмотрите прикладное окно Mathcad.

Главное меню

Математическая палитра (math palette)

Если Вы позволите вашей " мыши " задержаться над каждой из кнопок на панели по очереди, вы будете видеть подсказку, сообщающую Вам, какую палитру каждая кнопка выводит:

	Arithmetic Palette/ Палитра арифметических расчетов		Vectors and Matrices Palette/Палитра матриц и векторов
	Evaluation and Boolean Palette/ Палитра вычислений..		Calculus Palette/Палитра Математического анализа
	Graphing Palette/Палитра графиков		Programming Palette (Mathcad PLUS only) / Палитра Программирования (Mathcad ПЛЮС)
			Greek Letters Palette/Палитра Греческого Алфавита

Щелчок на любой из этих кнопок в панели, выводит связанную с ней палитру операторов, которые Вы можете затем использовать, для вставки математических символов в область которая отмечена визиром (красный крестик в рабочей зоне Mathcad листа.

Панель инструментов(tool bar)

является другой, выпадающей вниз, кнопочной панелью, которая обеспечивает ярлыки для многих общих задач, от открытия рабочего листа и сохранения файла до проверки правильности написания и выдачи списков встроенных функций и единиц. В зависимости от того, что вы делаете в вашем рабочем листе, одна или большее количество этих кнопок может оказаться покрытой серой вуалью(будут неактивными). Подсказки для кнопок Инструментов напомнят Вам о функциях каждой из кнопок. Две полезных кнопки:

	Быстрый вызов QuickSheets ™, собрание бланков Mathcad рабочих листов, которые решают много общих математических задач, от составления графика до анализа данных
	Выдает интерактивную справку.

. Панель шрифтов ( font bar)

позволяет Вам, выбирать текстовые и математические шрифты, стили посредством щелчка на этой кнопке.

Навигационный регулятор Электронных Книг (Electronic Book)

Появляется всякий раз, когда Вы имеете Mathcad Электронную Книгу открытой, и дает Вам способы просмотра секций Книги, и находит объекты, представляющие интерес. Этот Учебник, который Вы читаете - фактически Mathcad Электронная Книга! Только допустите парение ваше " мыши " над каждой из навигационных кнопок вверху окна, чтобы видеть подсказку, объясняющую, что каждая делает.

В заключение, строка сообщения (message line)

внизу Mathcad окна выдает Вам сигнал тревоги, подсказки, горячую клавиатуру, и другую полезную информацию. Там также перечисляются состояния вычислений в вашем рабочем листе - "авто", здесь означает, что рабочий лист находится в автоматическом режиме, что означает, что Mathcad автоматически повторно вычислит любые математические выражения, если Вы редактируете содержание вашего рабочего листа. Вы можете сказать, когда Mathcad повторно вычисляет, потому что "ОЖИДАНИЕ", появляется на линии сообщения, и курсор изменяется на светящуюся лампочку.

Другая информация, которая появляется на линии сообщения - имеете ли Вы клавиши в активном состоянии как "Заглавные", или "Цифровые" на вашей клавиатуре, а также - номер страницы текущего рабочего листа.