МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К лабораторным занятиям
По дисциплине
«Информатика»
Раздел «Решение задач в Mathcad»
для студентов
направлений 26.030.00
«Техника и технологии кораблестроения и водного транспорта »
13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника »
дневной формы обучения
Севастополь
УДК 519.6
Методические указания к лабораторным занятиям по дисциплине «Информатика» Раздел «Решение задач в Mathcad» для студентов направлений 26.030.00 «Техника и технологии кораблестроения и водного транспорта »
13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника » дневной формы обучения/ Сост. Л.А. Литвинова. – Севастополь: Изд-во СевГУ, 2015. – 55 с.
Целью методических указаний является оказание помощи студентам в выполнении лабораторных работ с использованием программы Mathcad по дисциплине «Информатика».
Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры информационных технологий и компьютерных систем, протокол №10 от 27 июня 2015 г.
Допущено учебно-методическим центром СевГУ в качестве методических указаний.
Рецензент:
Ответственный за выпуск:
Скатков А.В., доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой информационных технологий и компьютерных систем
Содержание
| 1. | Лабораторная работа №1.Создание документов в программе Mathcad | |
| 1.1. | Цель работы | |
| 1.2. | Краткие теоретические сведения | |
| 1.3. | Содержание задания | |
| 1.4. | Содержание отчета | |
| 1.5. | Контрольные вопросы | |
| 2. | Лабораторная работа №2. Построение графиков в программе Mathcad | |
| 2.1. | Цель работы | |
| 2.2. | Краткие теоретические сведения | |
| 2.3. | Содержание задания | |
| 2.4. | Содержание отчета | |
| 2.5. | Контрольные вопросы | |
| 3. | Лабораторная работа №3. Вычисления с векторами и матрицами в Mathcad | |
| 3.1. | Цель работы | |
| 3.2. | Краткие теоретические сведения | |
| 3.3. | Содержание задания | |
| 3.4. | Содержание отчета | |
| 3.5. | Контрольные вопросы | |
| Библиографический список | ||
| Лабораторная работа №4. Основы логического программирования в Mathcad | ||
| 4.1. | Краткие теоретические сведения | |
| 4.2. | Содержание задания | |
| 4.3. | Содержание отчета | |
| 4.4. | Контрольные вопросы | |
| Лабораторная работа №5. Решение уравнений с использованием численных методов | ||
| 5.1. | Краткие теоретические сведения | |
| 5.2. | Содержание задания | |
| 5.3. | Содержание отчета | |
| 5.4. | Контрольные вопросы | |
| Лабораторная работа №6. Решение систем уравнений с использованием численных методов | ||
| Краткие теоретические сведения | ||
| Содержание задания | ||
| Содержание отчета | ||
| Контрольные вопросы | ||
| Приложение А | ||
| Приложение Б | ||
| Приложение В | ||
| Приложение Г | ||
| Приложение Д | ||
| Приложение Е | ||
| Приложение К |
Лабораторная работа №1. Создание документов в Mathcad
Цель работы
- изучение основных способов ввода и редактирования формул в Mathcad;
- изучение основных правил ввода и редактирования текста при создании документа в Mathcad;
- получение навыков в использовании встроенных математических функций и функций пользователя в Mathcad.
Краткие теоретические сведения
Для создания документа в Mathcad необходимо из меню File выбрать команду New. В документе Mathcad можно создавать области трех типов:
- область формул;
- область текста;
- графическая область.
Создание в документе текстовой области
Текстовая область в документе предназначена для пояснения вычислений или алгоритма решения задачи. Mathcad игнорирует текст, помещенный в текстовую область, при вычислениях. Текст в Mathcad распознается по шрифту Arial, заданному по умолчанию.
Для создания области текста в документе Mathcad необходимо нажать клавишу [ “ ]. После нажатия указанной клавиши открывается окруженная черной рамкой текстовая область. В текстовой области курсор имеет вид вертикальной красной черты. В созданную текстовую область вводится необходимый текст
Закрыть текстовую область можно щелчком мыши на свободном участке документа.
Вычисления
С помощью Mathcad можно производить численные расчеты. Для этого необходимо указать последовательность действий, выполняемых над числами. После этого нужно нажать ввести знак = (выполнить щелчок на соответствующей пиктограмме панели инструментов Calculator), и Mathcad автоматически вычислит значение выражения. Например,
Определение переменных
В Mathcad можно производить не только элементарные вычисления с константами, но и резервировать ячейки памяти для хранения значений констант и переменных. В Mathcad, как и в языках программирования, каждой ячейке памяти соответствует имя-идентификатор.
Идентификаторы могут состоять из латинских и греческих символов,
цифр и некоторых специальных символов. Идентификатором пользователя не может быть зарезервированное слово. В идентификаторах различаются прописные и строчные буквы.
В Mathcad различают глобальные и локальные переменные. Определяется локальная переменная посредством оператора присваивания.
Кнопку локального присвоения можно найти на панели инструментов Calculator.
Пример 1.
В примере локальным переменным a и b присваиваются числовые значения, а локальной переменной c значение постоянной 
. Для этого можно использовать соответствующие кнопки панели инструментов Calculator.
Ввод формул
Для ввода формул необходимо курсор-крестик установить в ту позицию, начиная с которой должны располагаться вычисления. Указатель мыши в виде крестика принимает форму вертикальной черты голубого цвета при вводе формулы или при выборе уже существующей формулы. Далее вводится последовательность символов, составляющая формулу.
Пример 2.
В Mathcad можно определить локальную переменную, значение которой вычисляется по формуле.
Пример 3.
Ввод переменной y и нажатие кнопки = (вывести результаты) на панели инструментов Calculator позволит увидеть вычисленное по формуле значение переменной у.
Определение функции
В Mathcad встроены все известные элементарные функции, а именно:
возведение в степень, экспоненциальные функции и логарифмы, тригонометрические функции и обратные к ним, гиперболические функции и специальные математические функции.
В Mathcad можно определить функцию, которая однозначно ставит в соответствие значениям аргументов значения функции. Функция должна быть задана пользователем. Для определения функции необходимо задать ее имя, т.е. идентификатор, и список параметров. Список параметров представляет собой список аргументов, которые в Mathcad задаются переменными. Для определения функции следует в документе Mathcad записать:
<имя функции>(<переменная 1>,<переменная 2>, …):=<выражение.>.
Например, если задать функцию, то можно получить ее значение при заданном значении аргумента.
Пример 4.
В Mathcad можно определить переменную, принимающую значения из заданного отрезка. В качестве переменных, принимающих значения из заданного отрезка можно использовать только переменные без индекса. Такие переменные могут быть локальными и глобальными. Локальную переменную можно задать
<переменная>:=<нач. знач.>,<нач.знач.+шаг> .. <кон. знач.>.
Если переменные из списка параметров функции определены как переменные, принимающие значения из отрезка, то в документе можно получить последовательность значений функции.
Пример 5.
При определении переменной можно пренебречь заданием шага. Mathcad автоматически будет использовать приращение +1 или -1. В этом случае переменную задают в виде
<переменная>:=<нач. знач.> .. <кон. знач.>.
Пример 6.
Значение функции отображается в документе при вводе знака равенства.
Содержание задания
Создать Mathcad -документ решения вычислительной задачи (см. приложение А). Вариант определяется преподавателем.
Содержание отчета
- цель работы;
- задание;
- результаты вычислений, оформленные в виде документа Mathcad;
- выводы.
1.5. Контрольные вопросы
1. Опишите структуру Mathcad -документа. Назовите основные области Mathcad -документа и объясните их назначение.
2. Дайте определение идентификатора, константы и переменной.
3. Объясните, как задается тип переменной.
4. Укажите правила ввода значений локальной и глобальной переменной.
5. Дайте определение арифметического выражения и назовите знаки арифметических операций.
6. Что такое стандартные математические функции и назовите известные Вам.
7. Объясните назначение и правила использования функций пользователя в Mathcad -документе.
Лабораторная работа №2. Построение графиков в Mathcad
Цель работы
- изучение основных способов построения графиков функций в Mathcad;
- изучение основных правил редактирования и форматирования графиков при создании графической области в документе в Mathcad;
- получение навыков в создании Mathcad -документа с включением графического материала.