- •«Математическое моделирование систем и процессов»
- •Лабораторная работа № 1
- •1. Интерфейс программного пакета MathСad
- •2. Ввод и вывод информации
- •3. Применение встроенных функций MathСad' а
- •4. Формат представления численного результата
- •5. Вычисление производных и интегралов
- •5.1. Вычисление производных
- •5.2. Вычисление интегралов заданных функций
- •6. Редактирование рабочего листа
- •6.1. Копирование, удаление и перемещение объектов рабочего листа
- •6.2. Ввод текста
- •7. Содержание лабораторной работы.
- •Варианты задания
- •8. Отчет по лабораторной работе
- •Лабораторная работа №2
- •1. Построение и редактирование двумерных графиков в декартовой системе координат.
- •1.1. Построение графиков
- •1.2. Форматирование двумерных графиков в декартовых координатах
- •1.3 Построение двумерных графиков в ортогональной системе координат для различных типов данных
- •1.3.1. Построение графиков в тексте вычислительной программы
- •1.3.2. Построение графиков по табличным данным
- •Построение гистограмм
- •1.3.4. Построение графиков дискретных функций, заданных системой неравенств
- •3. Содержание работы.
- •Лабораторная работа № 3
- •1. Системы линейных уравнений
- •1.1. Запись векторов и матриц в MathCad
- •1.2. Решение систем линейных алгебраических уравнений методом обратной матрицы
- •1.3. Решение системы линейных алгебраических уравнений встроенной функцией lsolve
- •1.4. Решение системы линейных алгебраических уравнений блоком Given…Find
- •2. Системы нелинейных алгебраических уравнений
- •2.1. Решение с помощью вычислительного блока Given…Find
- •2.2. Решение системы нелинейных алгебраических уравнений вычислительным блоком Given…Minerr.
- •3.3. Решение системы алгебраических уравнений в символьной форме
- •4. Размерные величины в решающем блоке
- •Содержание и порядок выполнения работы.
- •Варианты для самостоятельной работы.
- •Цель лабораторной работы № 4
- •1. Решение оду с помощью решающего блока Given …Odesolve
- •2. Решение оду первого порядка
- •2.3. Решение оду n-го порядка с одной неизвестной функцией
- •2. Решение систем оду первого порядка
- •2. Решение системы оду методом Рунге-Кутта
- •2.1. Решение системы оду методом Рунге-Кутта с фиксированным шагом интегрирования (функция rkfixed)
- •Решение системы оду методом Рунге-Кутта с автоматическим выбором шага интегрирования (Rkadapt)
- •3. Решение системы оду методом Булирша – Штера (функция Bulstoer)
- •5. Решение системы оду методом Розенброка (функция Radau)
- •6. Содержание лабораторной работы.
- •Библиографический список
- •«Математическое моделирование систем и процессов»
- •Самара 2008
- •«Быстрые клавиши» в MatCad.
1.3.4. Построение графиков дискретных функций, заданных системой неравенств
Чтобы построить график, когда данные представлены набором дискретных величин, например в виде таблицы, необходимо их подготовить, т.е. записать в аналитической форме.
Для этого можно воспользоваться окном Programming (программирование). Если напечатать f(x)[Shift]+[:], а затем щёлкнуть мышью опцию «Add Line(добавить строку)» в окне Programming, подвести курсор к верхнему placeholder и щёлкнуть опцию «if (если)» там же, то будет создан шаблон вида:
Заполнять следует исходя из следующих рассуждений: функция f(x)=0, если x при этом будет меньше -19, таковыми могут быть условия поставленной задачи. Ниже представлен пример такой записи.
Знаки отношения вводятся с панели Boolean. Добавляя строки, строится вся таблица данных. На рисунке 23 показана таблица исходных данных функции f(x) и график этой функции
Рис.23. График функции f(x)
Для дальнейшего форматирования графика нужно войти в окно Formatting Currently Selected X-Y Plot, вид которого представлен на рис. 25.
Рис. 24. Окно форматирования 2D-графиков в декартовых координатах
3. Содержание работы.
Изучить теоретическую часть (п.п. 1,2)
Решить примеры на рис. 18,19,21,23 данных методических указаний, записав их на рабочем листе.
Построить и отредактировать графики функции, и её первой производной для нескольких из таблицы 2 (по указанию преподавателя):
Варианты заданий.
Таблица 2
№№ |
функции |
Дополнительные данные |
№№ |
Функции |
Дополнительные данные |
1 |
10 | ||||
2 |
ln x |
11 | |||
3 |
x arcsin x |
12 | |||
4 |
x ln x |
13 |
(a x + b)2 | ||
5 |
14 | ||||
6 |
15 | ||||
7 |
16 |
е-axcos(ax) | |||
8 |
ln x *ln (1-x) |
17 |
е-1,5 tg(ax) | ||
9 |
18 |
е-0,3sin(ax) |
Отредактировать рабочий лист.
Оформить и распечатать отчёт согласно приложения 1.
Лабораторная работа № 3
Цель работы: освоение основных методов и приобретение навыков решения систем линейных и нелинейных алгебраических уравнений в среде MathCad.
В теоретической электротехнике разработан целый ряд эффективных методов разработки математических моделей разветвлённых электрических цепей постоянного тока: метод уравнений Кирхгофа, метод контурных токов, метод узловых потенциалов и др. Для анализа, а иногда и синтеза таких сложных цепей, в конечном счёте, требуется отыскивать решения систем алгебраических уравнений, как правило, высокого порядка. В MathCad имеется несколько методов решения систем линейных и нелинейных алгебраических уравнений большой размерности. Например, решение методом обратной матрицы коэффициентов, решение системы уравнений функцией lsolve, решение систем нелинейных уравнений вычислительными блоками Given…Find и Given…Minerr. Эти методы входят в стандартный список функций программного пакета. Для вызова метода из списка нужно:
на панели главного меню щёлкнуть значок f(x);
в открывшемся окне Insert Function (вставить функцию) в разделе Categjry Function (категория функции) выделить команду Solving(решатель);
выбрать метод в окне Funrtion Name(имя функции).