Методика применения пакета Mathcad для решения научных и типовых общетехнических задач, страница 2

Введение

Предлагаемое пособие является методикой применения пакета Mathcad для решения научных и типовых общетехнических задач, дополненного разработанными программными средствами на основе  Mathcad многопараметрических вычислений и представления результатов для рядных и векторных параметров.  В пособии приводятся также способы финишного редактирования и оформления результатов вычислений инструментами пакета Word.

Это новый тип учебного пособия – инструктивно-исполнительский, когда его освоение в обязательном порядке предполагает решение задач по эталонным примерам и правилам. Пособие оснащено набором индивидуальных задач и построено так, чтобы в процессе решения каждой из них возникла подлинная оценка вычислительной мощности осваиваемого средства Mathcad.

Пакет Mathcad является средой решения задач, представляющей широкий выбор инструментов и методов анализа и визуализации.

 Mathcad сочетает в себе интерфейс работающего «документа-калькулятора» с интерфейсом ВИЧД (Вижу Что Делаю – WYSIWYG) текстового процессора.

Расчетные выражения, текст и графика могут быть размещены в любом месте маткадовского документа, находятся в состоянии ВИЧД и всегда в активном (работающем) режиме, т.е.визуальное выражение  видится так, как будто используется учебная доска или справочник с магическим свойством: стоит только изменить что-либо в выражениях или исходных данных для них,  то происходят обновление результатов вычислений и корректировка связанных с ними ранее построенных графиков.

Возможности пакета демонстрируются на версиях Mathcad: 2001, 12 и 13 (основная).

Рассматриваемые вычислительные средства описываются на основе выполнения примерных задач. Для закрепления учебного материала каждое средство снабжено упражнениями из 48 индивидуальных задач. Из упражнений сформирован цикл заданий с возможностью параллельного выполнения 48 учащимися, охватывающий все темы Пособия. Задания разбиты на занятия, каждое из которых рассчитано на выполнение в течение 2…3 час. в зависимости от степени компьютерной подготовки обучающихся.

Исходные ресурсы Mathcad дополнены “производными” на основе программного расширения исходных. В состав “производных” входят: методы многопараметрического исследования формул и уравнений, построение многостолбцовых таблиц параметрических результатов, оценка точности вычисления корней, поиск вещественных корней трансцендентного уравнения, методика уточнения величин вещественных корней полиномиальных уравнений, методика преобразования нулевых начальных условий при решении задачи Коши для обыкновенных дифференциальных уравнений систем автоматического управления  при начальном  задающем воздействии.

Основной метод работы с Пособием – это выполнение на компьютере примеров или задач для пакета Mathcad, руководствуясь приведенными примерами и алгоритмами. Для этого после каждого раздела даны два типа упражнений: выборочные и системные. Выборочные упражнения  относятся собственно к изучаемому средству и его локальному разработанному программному расширению в рамках пакета, а системные – дополняют выборочные упражнениями на применение средств пакета визуализации данных и возможностей редактора Word для представления результатов, адекватного решаемой задаче.

Например, выборочное упражнение к разд. 2 «Вычисление по формулам» содержит собственно расчет по формулам с двумя рядными параметрами и получение выходной таблицы значений формулы и её локальное расширение на составление Итоговой таблицы вычислений (ИТВ) ручным или программным способом, в которой каждому значению формулы приведена строка значений аргументов. В системном упражнении выборочные упражнения дополняются задачами: построение графиков расчета по формулам, их редактирование в пакете Mathcad, вставка их в Word, дополнительное оформление, редактирование в редакторе Word  с целью наложения рисунков с графиками друг на друга для получения большей выразительности рисунка с графиками и снятия маткадовского ограничения на количество графиков в одном рисунке (не более 16).