2. Програма MathCad

Програма MathCAD є автоматизованою системою, яка дозволяє динамічно обробляти дані в числовому та аналітичному вигляді.

В програмі працюють з двома видами об‘єктів: формулами та текстовими блоками. Графіки, які автоматично будуються за результатами обчислень, розглядаються як формули. Уведені формули автоматично зводяться до стандартної науково-технічної форми запису. Для запису формул використовують числові константи, змінні, функції (стандартні або визначені користувачем), а також загальноприйняті позначення математичних операцій. Коментарі, ілюстрації, описи розміщують в текстових блоках, які ігноруються при проведенні розрахунків.

Літерним позначенням при розрахунках необхідно присвоїти числові значення, вони розглядаються як змінні і задаються оператором присвоєння (символ ”:” за англійським алфавітом). Як результат натиску клавіші ”:” на екрані читаємо ”:=”. Якщо усі змінні задані, то для знаходження числового значення виразу використовуємо оператор обчислення (символ ”=”). При виконанні обчислень автоматично використовуються значення змінних та визначених функцій попередньо заданих у робочому листі. Зручно спочатку задавати значення відомих параметрів, далі провести обчислення з використанням аналітичних формул, результат присвоїти деякій змінній, а потім використати оператор обчислення для виведення цієї змінної. Наприклад, фрагмент із робочого листа:

Модифікація значення будь-якої змінної чи редагування формули означає, що всі розрахунки стосовно них необхідно виконувати знову. Така необхідність виникає при виборі значень параметрів або умов, пошуку оптимального варіанту, дослідження залежності результатів від початкових умов. Електронний документ підготовлений в середовищі MathCAD до такої ситуації готовий: при зміні будь-якої формули програма автоматично виконає необхідні обчислення і значення що змінилися та графіки обновлюються.

При виконанні розрахунків ураховується розмірність змінних, значень функцій та сталих. Одиниці вимірювання приєднують до числа знаком множення ”*”. Дані автоматично приводяться в одну систему одиниць (по замовчуванню CI) і обробляються в цьому вигляді. Результати з розмірністю виводяться разом з обчисленою величиною.

При аналітичних обчисленнях результати отримують як тотожні перетворення виразів:

,

Знаки інтегралів, диференціалів, сум та ін. вибираємо на палітрах панелі інструментів.

3. Меню програми

Вікно програми

Більшість обчислень в MathCAD можна виконувати трьома способами:

– вибором операції в меню;

– за допомогою панелей інструментів;

– звертанням до відповідних функцій.

Майже всі операції, закріплені за пунктами меню, дублюються відповідними кнопками панелей інструментів. У всіх трьох випадках виконується такий порядок дій (аналогічний при роботі з програмами Word, Excel):

– вибір операції проводиться клацанням миші на пункті меню або по кнопці з панелі інструментів, після чого, якщо потрібно, користувач отримує доступ до додаткового меню або панелі;

– коли операція вибрана, користувач вводить необхідну інформацію у вікні діалогу або заповнює певні поля введення, які відкриваються в робочому документі.

Пункти головного меню листа Файл, Правка, Вид, Вставка, Формат, Вікна, Допомога мають таке ж призначення, як і в інших програмних продуктах сімейства Windows, тому для користувача вони не складатимуть особливих труднощів і їх опис поки що опускаємо. Зупинимось на пункті Математика та розглянемо його підменю.

В ычислить (F9): після виконання (натиску мишею на пункті чи клавіші F9) обчислюються вирази розташовані вище та лівіше від курсора на робочому листі, а також поновлюються виокремлені графіки.

Рабочий Лист Вычислений: перераховується весь документ.

Автоматические вычисления: якщо рядок помічений міткою , то всі дії виконуються відразу після введення арифметичного виразу, а графіки будуються після виходу з області графіка. Якщо рядок не помічений, то обчислення виконуються лише після відповідної на це команди. Відмітити рядок означає клацнути кнопкою миші на ньому, а зняти відмітку – ще раз те саме.

Оптимизация: якщо рядок помічений міткою , то увімкнено режим оптимізації обчислень. Режим оптимізації – це режим обчислень із увімкненим символьним процесором: усі вирази праворуч від знаків присвоєння ”:=” спочатку спрощуються і лише потім обробляються числовим процесором. При виключеному режимі (немає ) арифметичні вирази обробляються так як записані.

Пункт Опции відкриває тимчасове вікно для налагодження параметрів режиму обчислень з додатковими підвікнами. Розглянемо найчастіше вживану вкладку Встроенные Переменные.

По замовчуванню передбачається, що нумерація індексів у масивах, векторах, матрицях починається з нуля. Дуже часто є потреба змінити її, наприклад, почати з одиниці чи іншого номера: для цього використовуємо пункт Начало Массива (ORIGIN).

Допустимая сходимость визначає точність ітераційних обчислень при використанні вбудованих функцій.

Ограниченный доступ (CTOL) встановлює крок при наближених обчисленнях, наприклад, якщо значення CTOL зменшувати, то функція root буде збігатися повільніше, але відповідь буде більш точна. Якщо два корені рівняння знаходяться близько один від другого, то слід зменшити CTOL щоб розрізнити їх.

Наступний пункт – число, яке запускає генератор випадкових чисел.

Настройки Файла PRN встановлюють формат чисел при записі даних у файл: кількість значущих цифр при записі даних (Точность (PRNPRECISION)) та ширину стовпця при записі даних (Толщина Столбца (PRNCOLWIDTH)).

Пункт меню Символьная математика містить операції символьної математики.

Рядок наступний після рядка головного меню зрозумілий користувачам, що мають досвід роботи з редактором текстів чи електронними таблицями і його опис також опускаємо.

При уведенні знаків математичних чи логічних операцій (, , , ,  та ін.), символів грецького алфавіту, команд та іншого необхідно користуватися кнопками панелі математичних інструментів.

Д оступ до палітри для вибору конкретних операторів отримуємо після натискання кнопкою миші на символ відповідного значка, після чого він переноситься у робочий лист на місце курсора–хрестика. Для прикладу висвітлено палітру математичного аналізу (Вычисл...), що з’явиться після натиску кнопки .