Глава 1. Основные возможности и интерфейс системы MathCAD

MathCAD – это популярная система компьютерной математики, предназначенная для автоматизации решения массовых математических задач в самых различных областях науки, техники и образования.

Название системы происходит от слов – Math ematica (математика) и CAD (Computer Aided Design – системы автоматического проектирования).

MathCAD может:

использоваться в качестве калькулятора для простых вычислений;

заменить компьютерные программы, выполняющие более сложные вычисления. Начиная с версии 7.0, в MathCAD предусмотрена возможность программирования с использованием таких управляющих структур, как ветвление, циклы, подпрограммы и т.д., что существенно расширяет возможности пользователей;

определять значения выражений, заданных в символьном виде (символьное исчисление), определять вид производной сколь угодно сложной функции, а не только находить ее численные значения в отдельных точках, вычислять определенные и неопределенные интегралы или выражать одну переменную через остальные в уравнении с несколькими неизвестными и т.д.;

заменить справочные таблицы (например, таблицу интегралов или таблицы значений стандартных распределений в прикладной статистике);

строить графики, которые как визуальное вспомогательное средство могут существенно облегчить дальнейшие вычисления, а также гистограммы и трехмерные столбчатые диаграммы для представления статистической информации;

создавать документы, качество оформления которых позволяет непосредственно включать их в отчеты;

разнообразными способами вступать в контакт с внешним компьютеризированным миром. Это может быть обмен данными с другими приложениями (например, Excel, MATLAB и др.) или с использованием MathCAD-документов, полученных через Internet.

В состав MathCAD входят следующие основные компоненты:

редактор документов – редактор с возможностью вставки математических выражений, шаблонов графиков и текстовых комментариев;

центр ресурсов – интегратор ресурсов системы;

электронные книги – электронные книги с описанием типовых расчетов в различных областях науки и техники;

справочная система – система для получения справочных данных по тематическому и индексному каталогу, а также для поиска нужных данных по ключевому слову или фразе;

«быстрые шпаргалки» - короткие примеры с минимальными комментариями, описывающие применение всех встроенных операторов и функций системы;

браузер Интернета – собственное средство выхода в Интернет.

Запуск программы MathCAD осуществляется выбором команды Mathcad 2000 (или, к примеру, MathCAD 12, MathCAD 13, MathCAD 14, в зависимости от установленной версии) в подменю MathSoft Apps меню Программы. При частом использовании данной программы целесообразно создать соответствующий ярлык на рабочем столе. После запуска программы на экране появится окно, представленное на рис. 1.

Рис. 1. Элементы интерфейса системы MathCAD 2000 Professional

В строке меню системы MathCAD 2000 представлены следующие пункты меню:

File (Файл) – работа с файлами, Интернетом и электронной почтой;

Edit (Правка) – редактирование документов;

View (Вид) – изменение способов представления документов и скрытие/отображение элементов интерфейса;

Insert (Вставка) – вставка объектов и их шаблонов (включая графику);

Format (Формат) – изменение формата объектов;

Math (Математика) – управление процессом вычислений (начиная с версии MathCAD 11 данный пункт заменен на Tools (Инструментарий));

Graphics (Графика) – работа с графическим редактором;

Symbolic (Символьные вычисления) – выбор операций символьного процессора;

Window (Окно) – управление окнами системы;

Help (Справка) – работа со справочной базой данных о системе, центром ресурсов и электронными книгами.

Одна из сильных сторон MathCAD – это представление и ввод математических символов и выражений в привычной форме. Наиболее простой способ ввода математических символов и выражений заключается в использовании панели Math (Математика), которая состоит из элементов, представленных на рис. 2.

Рис. 2. Элементы панели Math

Calculator (Калькулятор) – вызов панели для задания арифметических операций, а также некоторых часто используемых функций, например факториала, логарифма и т.п. Эту панель можно использовать как калькулятор. Кнопка с пиктограммой «:=» предназначена для ввода оператора локального присвоения, задающего определенное значение для переменной или функции.

Boolean (Булева) – вызов панели, содержащей кнопки для ввода операторов сравнения (больше, меньше и т.д.) и кнопки ввода логических операторов (и, или, не).

Evaluation (Вычисление) – вызов панели, содержащей кнопки ввода операторов локального и глобального присвоения значений переменных и функций, кнопку со стрелкой для символьного вычисления выражений и четыре кнопки, позволяющие самостоятельно определять операторы.

Graph (Графики) – вызов панели, содержащей инструменты для построения графиков.

Matrix (Матрицы) – вызов панели, содержащей инструменты для ввода векторов и матриц, а также для вычислений, связанных с матрицами.

Calculus (Исчисление) – вызов панели, содержащей инструменты для дифференцирования, интегрирования, а также определения суммы и произведения, вычисления пределов. На этой же панели находится кнопка ввода символа бесконечность.

Greek (Греческий алфавит) – вызов панели, предназначенной для ввода греческих букв.

Programming (Программирование) – вызов панели инструментов, позволяющих встраивать в документ собственные запрограммированные функции.

Symbolic (Символы) – вызов панели инструментов, предназначенных для осуществления символьных вычислений.

Все вышеперечисленные панели инструментов представлены на рис. 3.