Кирьянов. Самоучитель MathCad 11. Кирьянов д в
 Скачать 10.75 Mb.
|
|
1.1. Расчет простого выражения — 0 . 2 4 7 Примечание Здесь и далее во всей книге в листинги вынесено содержание рабочей области документа Mathcad вместе с полученными результатами вычислений. Подобным образом можно проводить и более сложные и громоздкие вычисления, пользуясь при этом всем арсеналом специальных функций, которые встроены в Mathcad. Легче всего вводить их имена с клавиатуры, как в примере с вычислением синуса, но, чтобы избежать возможных ошибок Глава 1. Начинаем работу в их написании, лучше выбрать другой путь. Чтобы ввести встроенную функцию в выражение. Определите место в выражении, куда следует вставить функцию. Нажмите кнопку с надписью f(x) на стандартной панели инструментов (на нее указывает курсор на рис. 1.2). 3. В списке Function Category (Категория функции) появившегося диалогового окна Insert Function (Вставить функцию) выберите категорию, к которой принадлежит функция, — в нашем случае это категория Trigono- (Тригонометрические. В списке Function Name (Имя функции) выберите имя встроенной функции, под которым она фигурирует в (sin). В случае затруднения с выбором ориентируйтесь на подсказку, появляющуюся при выборе функции в нижнем текстовом поле диалогового окна Insert Function. 5. Нажмите кнопку — функция появится в документе. Заполните недостающие аргументы введенной функции (в нашем случае это Результатом будет введение выражения из листинга 1.1, для получения значения которого осталось лишь ввести знак равенства. Примечание Большинство численных методов, запрограммированных в Mathcad, реализовано в виде встроенных функций. Пролистайте на досуге списки в диалоговом окне Insert Function (Вставить функцию, чтобы представлять себе, какие специальные функции и численные методы можно использовать в расчетах (им полностью посвящена часть а подробный перечень встроенных функций приведен в приложении Конечно, не всякий символ можно ввести с клавиатуры. Например, неоче- видно, как вставить в документ знак интеграла или дифференцирования. Для этого в Mathcad имеются специальные панели инструментов, очень похожие на средства формульного редактора Microsoft Word. Как уже было отмечено ранее, одна из них панель инструментов Math — показана на рис. 1.1. Она содержит инструменты для вставки в документы математических объектов (операторов, графиков, элементов программ и т. п. Этапа- нель показана более крупным планом на рис. 1.3 уже на фоне редактируемого документа. Панель содержит девять кнопок, нажатие каждой из которых приводит, в свою очередь, к появлению на экране еще одной панели инструментов. С помощью этих девяти дополнительных панелей можно вставлять в документы разнообразные объекты. На рис. 1.3, как легко увидеть, на панели Math в нажатом состоянии находятся две первые сверху слева кнопки (над левой из них находится указатель мыши. Поэтому на экране присутст- Часть I. Общие сведения вуют еще две панели — Calculator (Калькулятор) и Graph (График. Легко догадаться, какие объекты вставляются при нажатии кнопок на этих панелях Function Function Special Statistics String and defined and J an sec Return* г be in radians. 1.2. Вставка встроенной функции Примечание Подробнее о назначении этих и других наборных панелей инструментов рассказано ниже (см. разд. 1.3). примеру, можно ввести выражение из листинга 1.1 исключительно с помощью панели Calculator. Для этого нужно сначала нажать кнопку (самую первую сверху. Результат данного действия показан на рис. 1.3 (выражение в рамке. Теперь остается лишь набрать выражение 1/4 внутри скобок (в обозначаемом черным прямоугольником. Для этого нажмите последовательно кнопки 1, — и 4 на панели Calculator и затем, на ней же, кнопку =, чтобы получить ответ (разумеется, тот же самый, что ив предыдущей строке документа). Как видите, вставлять в документы математические символы можно по- разному, как и во многих других приложениях Windows. В зависимости от опыта работы си привычек работы на компьютере, пользователь может выбрать любой из них Глава 1. Начинаем работу ' — = 0.247 sin cos In tag i |x| n 7 9 / IT 4 5 6 x 1 2 3 + З. Использование панели инструментов Math Совет Если вы только начинаете осваивать редактор Mathcad, настоятельно рекомендую, где это только возможно, вводить формулы, пользуясь наборными панелями инструментов и описанной процедурой вставки функций с помощью диалога (Вставить функцию. Это позволит избежать многих возможных ошибок. Описанные действия демонстрируют использование Mathcad в качестве обычного калькулятора с расширенным набором функций. Для математика же интерес представляет, как минимум, возможность задания переменных и операций с функциями пользователя. Нет ничего проще — в Mathcad эти действия, как и большинство других, реализованы по принципу "как принято в математике, таки вводится. Поэтому приведем соответствующие примеры (листинги 1.2 и 1.3), не теряя времени на комментарии (если у вас возникнут проблемы с пониманием листингов, обратитесь за разъяснением к соответствующим разделам главы Обратите внимание только на оператор присваивания, который применяется для задания значений переменным впервой строке листинга 1.2. Его, как и все остальные символы, можно ввести с помощью панели Calculator. Присваивание обозначается символом ":=" , чтобы подчеркнуть его отличие от операции вычисления. Листинг 1.2. Использование переменных в расчетах z : = х 1.2 l n ( z я) 4 0 8 . 8 1 4 Часть I. Общие сведения Листинг 1.3. Определение функции пользователя и расчет ее значения в точке а : = 2 f t \ , ( х ) : = х f ( 1 ) = 0 . В последнем листинге определяется функциях. Ее график показан на рис. 1.4. Чтобы построить его, следует нажать на панели Graph кнопку с нужным типом графика (на нее на рисунке наведен указатель мыши) ив появившейся заготовке графика определить значения, которые будут отложены по осям. В нашем случае потребовалось ввести х в местоза- полнитель возле оси хи (х) — возле оси Y. D Symbolics (Normal a:= 2 - 1 [ 1 ) x - 5 -5 X-Y Plot 0 50 - 10 1.4. Построение графика функции (листинг 1.3) Глава 1. Начинаем работу 13 ( Примечание Сравните содержание листинга 1.3 ирис. Такой стиль подачи материала будет сохранен во всей книге. Листинги представляют собой фрагменты рабочих областей документа, которые работают без какого-либо дополнительного кода (если это не оговорено особо. Можно ввести содержание любого листинга в новый (пустой) документ, ион будет работать точно также, как в книге. Чтобы не загромождать листинги, графики выведены в отдельные рисунки. В отличие от рис в следующих рисунках код листингов не дублируется, а если имеется ссылка на листинг в подрисуночной надписи, то это подразумевает, что данный график может быть вставлен в документ после упомянутого листинга. Одной из самых впечатляющих возможностей Mathcad являются символьные вычисления, позволяющие решить многие задачи аналитически. Фактически, по мнению автора, Mathcad "знает" математику, по крайней мерена уровне неплохого ученого. Умелое использование интеллекта символьного процессора Mathcad избавит вас от огромного количества рутинных вычислений, к примеру, интегралов и производных (листинг 1.4). Обратите внимание на традиционную форму написания выражений, единственная особенность заключается в необходимости применения символа символьных вычислений вместо знака равенства кстати, можно ввести в редакторе Mathcad с любой из панелей Evaluation (Выражения) или Символика, а символы интегрирования и дифференцирования — с панели (Вычисления). Листинг 1.4. Символьные вычислениях d x f a ) - ( a ) + 1 ) х • { х- t x • n) У В этом разделе была рассмотрена лишь небольшая часть вычислительных возможностей системы Mathcad. Тем не менее, несколько приведенных здесь примеров дают неплохое представление о его назначении. Возможно даже, что преждевременно рассказав о простоте, с которой можно проводить математические расчеты, автор потерял некоторую часть самых нетерпеливых читателей, которые уже перешли к решению своих задач. Имя хочу посоветовать воспользоваться в качестве справочника второй и третьей частями книги, а для наилучшего оформления результатов — четвертой частью. Ниже, в этой и последующих главах данной части основы Mathcad освещены более подробно Часть I. Общие сведения. Интерфейс пользователя В Mathcad интерфейс пользователя интуитивен и сходен с другими приложениями. Его составные части верхнее меню, или строка меню (menu bar); панели инструментов (toolbars) Standard (Стандартная Форматирование Resources (Ресурсы) и Controls (Элементы управления панель инструментов Math и доступные через нее дополнительные математические панели инструментов; О рабочая область (строка состояния (status line или status bar); всплывающие, или контекстные, меню (pop-up menus или context О диалоговые окна или диалоги (Большинство команд можно выполнить как с помощью меню (верхнего или контекстного, таки панелей инструментов или клавиатуры. Меню Строка меню располагается в самой верхней части окна Mathcad. Она содержит девять заголовков, щелчок мышью на каждом из которых приводит к появлению соответствующего меню с перечнем команд File (Файл) — команды, связанные с созданием, открытием, сохранением, пересылкой по электронной почте и распечаткой на принтере файлов с документами Edit (Правка) — команды, относящиеся к правке текста (копирование, вставка, удаление фрагментов и т. п View (Вид) — команды, управляющие внешним видом документа в окне редактора Mathcad, а также команды, создающие файлы анимации Insert (Вставка) — команды вставки различных объектов в документы Format (Формат) — команды форматирования текста, формул и графиков Tools (Инструменты) — команды управления вычислительным процессом и дополнительными возможностями Symbolics (Символика) — команды символьных вычислений Window (Окно команды управления расположением окон с различными документами на экране Help (Справка) — команды вызова справочной информации, сведений о версии программы, а также доступа к ресурсами электронным книгам Глава 1. Начинаем работу 15 С Примечание Состав каждого меню, снабженный описанием действий каждого пункта, вы можете отыскать в приложении Чтобы выбрать нужную команду, щелкните мышью на содержащем ее меню и повторно на соответствующем элементе меню. Некоторые команды находятся не в самих меню, а в подменю, как это показано на рис. 1.5. Чтобы выполнить такую команду, например команду вызова на экран панели инструментов, наведите указатель мыши на пункт Toolbars (Панели инструментов) выпадающего меню View (Вид) и выберите в появившемся подменю пункт Symbolic. Примечание Далее в книге, говоря о совершении того или иного действия с помощью меню, последовательность выбора пунктов меню будем приводить сокращенно, разделяя их косыми чертами. Например, рассмотренная команда обозначается как / Toolbars / Symbolic. - [1 Header and Footer fiegions Controls graph Greek toolbar AUTO 1 1.5. Работа сменю Обратите внимание, что пункты меню, которые содержат подменю, снабжены стрелками (как пункт Toolbars на рис. 1.5). Кроме того, некоторые пункты меню имеют (или не имеют) флажки проверки, указывающие на включение (или выключение) соответствующей опции в текущий момент. Так, на рис. 1.5 флажки проверки выставлены в пунктах Status (Строка состояния) и имен трех панелей инструментов, что говорит о наличии в данный момент на экране строки состояния и трех панелей. Флажки же в Часть I. Общие сведения пунктах Ruler (Линейка Regions (Регионы) и имен математических панелей инструментов отсутствуют, те. в данный момент эти опции выключены. Назначение пунктов меню, на которые наведен указатель мыши, появляется в виде подсказки слева на строке состояния (в нижней части окна Mathcad). На 1.5 указатель наведен на пункт Symbolic, поэтому подсказка гласит "Show or hide the symbolic keyword toolbar" (Показать или скрыть панель символики). Помимо верхнего меню, схожие функции выполняют всплывающие меню (рис. 1.6). Они появляются, как ив большинстве других приложений Win- dows, при нажатии в каком-либо месте документа правой кнопки мыши. При этом состав данных меню зависит от места их вызова, поэтому их еще называют контекстными. Mathcad сам "догадывается, в зависимости от контекста, какие операции могут потребоваться в текущий момент, и помещает вменю соответствующие команды. Поэтому использовать контекстное меню зачастую проще, чем верхнее, т. к. не надо вспоминать, где конкретно в верхнем меню находится нужный пункт. Как и верхнее меню, контекстное также может иметь подменю (на рис. 1.6 показан участок документа с примером изменения отображения знака умножения в формуле; примечательно, что эту операцию в Mathcad можно осуществить только при помощи контекстного меню As Cut Disable Dot Dot Space Space 1.6. Контекстное меню. Панели инструментов Панели инструментов служат для быстрого (за один щелчок мыши) выполнения наиболее часто применяемых команд. Все действия, которые можно выполнить с помощью панелей инструментов, доступны и через верхнее меню. На рис. 1.7 изображено окно Mathcad, содержащее четыре основные панели инструментов, расположенные непосредственно подстрокой меню. Кнопки в панелях сгруппированы по сходному действию команд — служит для выполнения большинства операций, таких, как действия с файлами, редакторская правка, вставка объектов и доступ к справочным системам Глава 1. Начинаем работу — для форматирования (изменения типа и размера шрифта, выравнивания и т. п) текста и формул Math — для вставки математических символов и операторов в документы для вызова ресурсов Mathcad (примеров, справок и т.п.). Группы кнопок на панелях инструментов разграничены по смыслу вертикальными линиями — разделителями При наведении указателя мыши на любую из кнопок рядом с кнопкой появляется всплывающая подсказка короткий текст, поясняющий назначение кнопки (см. рис. 1.3 и 1.4). Наряду со всплывающей подсказкой более развернутое объяснение готовящейся операции можно отыскать на строке состояния. о] Insert . 1 "I" 1.7. Основные панели инструментов Панель Math предназначена для вызова на экран еще девяти панелей (рис. 1.8), с помощью которых, собственно, и происходит вставка математических операций в документы. В прежних версиях Mathcad эти математические панели инструментов назывались палитрами (palettes) или наборными панелями. Чтобы показать какую-либо из них, нужно нажать соответствующую кнопку на панели Math (см. рис. 1.3). Перечислим назначение математических панелей Calculator служит для вставки основных математических операций Graph (График) — для вставки графиков Matrix (Матрица) — для вставки матриц и матричных операторов Часть I. Общие сведения (Выражения) — для вставки операторов управления вычислениями (Вычисления) — для вставки операторов интегрирования, дифференцирования, суммирования Boolean (Булевы операторы) — для вставки логических (булевых) операторов О Programming (Программирование) — для программирования средствами Greek (Греческие символы для вставки греческих символов Symbolic — для вставки символьных операторов Insert Farmat (Normal nt := i X 7 4 1 tan (.) 8 5 2 Г 6 3 - / X + = N ffi EL ft f x Add Line otherwise for while break continue return . on error 0! A I P к a В К • Л т Г Л т m 5 А М Y 3 Р Е N X 2 X 0 Н 0 в в П = < Л V float solve factor collect Ш o m p l e x s i m p l i f y e x p a n d s e r i e s l a p l a c e M o d i f i e r s a s s u m e s u b s t i t u t e p a r f r a c z t r a n s Press F1 tot 1.8. Математические панели инструментов При наведении указателя на многие из кнопок математических панелей появляется всплывающая подсказка, содержащая еще и сочетание "горячих нажатие которых приведет к эквивалентному действию Глава 1. Начинаем работу 19 1.3.3. Настройка панели инструментов В подобно другим программам Windows, пользователь может настроить внешний вид панелей инструментов наиболее оптимальным для него образом. Вы можете показывать или скрывать панели перемещать панели в любое место экрана и изменять их форму делать панели плавающими, и наоборот настраивать основные панели, те. определять набор их кнопок. Присутствие панелей на экране Вызвать любую панель на экран или скрыть ее можно с помощью меню / Toolbars, выбирая в открывающемся подменю имя нужной панели (см. 1.5). Убрать любую панель с экрана можно еще и посредством контекстного меню, которое вызывается щелчком правой кнопкой мыши в любом месте панели (например на любой кнопке. В контекстном меню следует выбрать пункт Hide (Скрыть. Кроме того, если панель плавающая, т. е. не прикреплена к основному окну (как, например, все панели на рис. 1.8), то ее можно отключить кнопкой закрытия (на рис. 1.8 указатель мыши наведен на эту кнопку панели Математические панели, в отличие от основных, можно вызвать или скрыть нажатием соответствующей кнопки панели Math. Присутствие или отсутствие математических панелей показано в виде нажатой (или отжатой) соответствующей кнопки (см. рис. 1.3, 1.4 или Создание плавающих панелей Чтобы открепить любую из панелей от границ окна Mathcad: 1. Поместите указатель мыши над первым (см. рис. 1.7) или последним разделителем панели (первый разделитель имеет характерный объемный вида последний — обычный. Нажмите и удерживайте левую кнопку мыши — вы увидите характерный профиль очертаний панели. Не отпуская кнопку, перетащите панель (для чего переместите указатель мыши в любое место экрана, ориентируясь на перемещение профиля панели. Отпустите кнопку мыши — панель станет плавающей и переместится туда, где находился ее профиль. Результат перетаскивания основных панелей показан на рис. 1.9. Обратите внимание, что у плавающих панелей инструментов появляется заголовок с Часть I. Общие сведения названием панели. Чтобы снова прикрепить панель кокну, перетащите ее за этот заголовок к границе окна. При подведении панели на некоторое расстояние к границе можно увидеть, что панель "притягивается" ею. Следует отпустить в этот момент кнопку мыши, и панель перестанет быть плавающей. Можно прикреплять панели не только к строке меню в верхней части окна, но и к любой его границе. |