Основные средства программы MathCAD

Цель лекции. Познакомить с основными технологическими приемами работы в среде MathCAD и научить производить настройку системных параметров среды.

1.1. Общие сведения о программе

MathCAD – это многофункциональная интерактивная вычислительная система. Отличается простым и удобным интерфейсом, написанием выражений стандартными математическими символами, хорошей двух- и трехмерной графикой, возможностью подключения к распространенным офисным и конструкторским программам, а также к Internet. MathCAD обеспечивает вычисление по сложным математическим формулам, имеет большой набор встроенных математических функций, позволяет вычислять ряды, суммы, произведения, интегралы, производные, работать с комплексными числами, решать линейные и нелинейные уравнения [1-4].

Представляет интерес историческое развитие MathCAD. MathCAD – это разработка компании MathSoft Inc. Версии MathCAD с 1.0 по 4.хх работали в операционной системе DOS, имели небольшой общий размер исполняемых файлов (до 1 Мб) и незначительные (по современным меркам) системные требования (оперативная память до 1 МБ). Начиная уже с 3 версии. MathSoft Inc объединяется с фирмой Waterloo Maple Software , в систему внедряется ядро мощной системы символьной математики Maple V. Версии с 5-й и выше уже работали на платформе Windows. В MathCAD 7.0 PRO интерфейс существенно переработан и приближен к интерфейсу текстового процессора Word 95/97. В MathCAD 8.0 PRO добавлено около 50 новых математических функций (элементарных, специальных статистических и др.); новые функции оптимизации maximize и minimize; решения задач линейного программирования, новые функции контроля типа данных; улучшенный блок решения систем нелинейных уравнений. MathCAD 2000 (версия 9) добавила к существующим возможностям интеграцию с Интернетом, введен ряд новых функций для финансово-экономических расчетов, создания матриц трехмерных поверхностей. В версии MathCAD 2001 еще более возросла производительность вычислений и расширенные возможности. Внедрена поддержка Windows 2000. MathCAD 2001i (интерактивный) получил полную поддержку Windows XP, расширены возможности сбора данных от внешних устройств, повышенную защищенность MathCAD-документов введением современной криптографии. При создании MathCAD 11 основное внимание было обращено на увеличение скорости и мощности работы системы. Цель состояла в том, чтобы улучшить ядро MathCAD, расширить и улучшить удобства работы. Версии пакета MathCAD 12 -13 получили более совершенное математическое ядро, а также дополнительные опции, позволяющие сохранять и публиковать документы MathCAD в различных форматах, что было проблемой в предыдущих версиях. [3], [4]. С 2006 года MathSoft Inc становится частью корпорации PTC (Parametric Technology Corporation). MathCAD 14 (2007 г) - первая версия с момента приобретения Mathsoft Inc. компанией PTC. MathCAD теперь использует символьную систему MuPAD (фирма SciFace Software). (MuPAD - интегрированная система для математических вычислений, подобная системам Maple и Mathematica, но распространяемая бесплатно.) Работа в MathCAD 14 оказалась проблематичной. Задачи, решаемые средствами символьной математики в MathCAD 11/12/13, не решаются в MathCAD 14 или решаются медленнее. Это связано, по-видимому, с несовместимостью символьных алгоритмов с предыдущими версиями. Любителей и приверженцев MathCAD волнует эта проблема. Вопрос о судьбе MathCAD обсуждается в интересной статье В.Ф.Очкова "MathCAD – что это такое и какова его судьба" [1].

В 2010 году компания PTC официально анонсировала выпуск новой версии MathCAD 15.0. Новая версия предлагает более 25 новых функций, обновленный набор справочных материалов и расширенную интеграцию со сторонними продуктами, в том числе с новейшей версией электронной таблицы Microsoft Excel. Предлагается улучшенная интеграция пакета MathCAD 15.0 с такими известными платформами инженерного проектирования, как Pro/ENGINEER, а также с собственными продуктами компании PTC – Windchill, Windchill PDMLink и Windchill ProductPoint.

1.2. Структура программы

Пользовательский интерфейс системы внешне имеет структуру программ MS Office. Пользователь, имеющий элементарные навыки работы с Windows-приложениями, может сразу начать работу с MathCAD [3], [4].

Oкно редактирования

Сразу после запуска система готова к созданию документа с необходимыми вычислениями. Окно содержит строку заголовка с именем системы и текущего документа, строку с пунктами меню, открывающими доступ к подменю с различными командами, рабочую область (worksheet), строку состояния, всплывающие или контекстные, меню, диалоговые окна. Панели инструментов разделены на стандартные, обеспечивающие быстрое выполнение наиболее важных команд при работе с системой; инструменты форматирования, обеспечивающие быстрое форматирование текстовых и формульных блоков в документе, и математические панели. При нажатии соответствующих кнопок математических панелей появляются панели математических объектов. Вид окна и математические панели показаны на Рис. 1.1 и Рис. 1.2.

Рис. 1.1. Окно программы MathCAD 14

Рис. 1.2. Вид окна MathCAD с панелями

Математические панели

Ввод формул и операций производится при помощи математической панели инструментов View/Toolbars/Math - (Вид/Панель инструментов /Математика). Панель Math(Математика) содержит девять панелей (Рис. 1.3).

Рис. 1.3. Панель Математика

Ниже представлены девять математических панелей.

Рис. 1.4. Калькулятор

Рис. 1.5. Инструменты графиков

Рис. 1.6. Векторные и матричные операции

Рис. 1.7. Инструменты знаков операций

Рис. 1.8. Операторы математического анализа

Рис. 1.9. Панель логики

Рис. 1.10. Инструменты программирования

Рис. 1.11. Смволы греческого алфавита

Рис. 1.12. Cимволические операторы

Рассмотрим операции.