Методические указания к лабораторным работам по курсу “Информатика” (пакет MathCAD, часть 1)

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

Комсомольский-на-Амуре государственный

технический университет

Кафедра "Судовые энергетические установки"

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам по курсу “Информатика”

(пакет  MathCAD, часть  1)

Комсомольск-на-Амуре  2001

УДК  519.6

Методические указания к лабораторным работам по курсу "Информатика"(пакет MathCAD, часть 1)/Сост. Н.Н. Случанинов, А.Ю. Попов.- Комсомольск-на-Амуре: Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т, 2001.- 22 с.

Содержится набор задач различного уровня, предназначенных для выполнения лабораторных работ по информатике с помощью математического пакета МаthCAD и теоретический материал, необходимый для их выполнения.

Предназначены для студентов специальностей 10.05, 55.09, 14.02 всех форм обучения.

Печатается по постановлению редакционно-издательского совета Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета.

Согласовано с отделом стандартизации.

ВВЕДЕНИЕ

Пакет MathCAD, изучаемый в курсе информатики, является интегрированной системой, предназначенной для проведения математических и инженерно-технических расчетов. MathCAD содержит текстовый редактор (ввод текста и расчетных формул), вычислитель (вычисление по формулам) и графический процессор (построение двух- и трехмерных графиков). Запись команд в системе MathCAD осуществляется на языке, близком к обычному языку математических расчетов, что упрощает постановку и решение технических задач.

ТЕБОВАНИЯ ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ОТЧЕТУ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Студент, выполнявший лабораторную работу по МаthCADy, должен средствами пакета сформировать отчет, включающий в себя следующие разделы:

1) наименование и цель работы;

2) описание исходного задания;

3) результаты выполнения задания в виде формул и графиков с текстовыми комментариями;

4) анализ результатов и вывод.

Сформированный отчет сохраняется в файле или распечатывается на устройстве печати или вызывается на экран компьютера для защиты лабораторной работы преподавателю.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1

ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО ИНТЕРФЕЙСА                ВЫЧИСЛЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ И ИНТЕГРАЛОВ.

Под интерфейсом пользователя подразумевается совокупность средств графической оболочки MathCAD, обеспечивающих управление системой с помощью клавиатуры и мыши. Интерфейс системы построен аналогично  интерфейсам пакета Microsoft Office. С назначением элементов интерфейса можно ознакомиться, установив на соответствующий элемент (например кнопку) курсор мыши и задержав его на несколько секунд. Появится окошко с краткой поясняющей надписью о назначении указанного элемента интерфейса.

Экран системы

Верхняя строка – титульная. Она отображает название документа. Вторая строка   -  главное меню. Основные пункты главного меню дублируются кнопками быстрого управления. Панели (строки) с ними находятся под строкой главного меню. Их можно убрать с помощью опций позиции View(Вид).

Следующая строка  - панель  инструментов. Содержит кнопки управления с пиктограммами, дублирующих одну из операций главного меню. Панель инструментов можно мышью свернуть в наборную панель и поместить в любом месте экрана. Ее можно закрыть. Четвертая строка – панель шрифтов.

Палитры операторов и символов системы можно располагать в удобном месте окна редактирования и пользоваться сразу несколькими панелями. Панели можно перемещать по экрану с помощью мыши.

Большинство кнопок на палитрах выводят общепринятые и специальные математические знаки и операторы, помещая их шаблоны в месте расположения курсора, и дополнительных разъяснений не требуют.

Интерфейс системы модифицируется и пользователь может настроить его по своему желанию.

Задание 1.

Вычислить определенный интеграл.

1.                                        

2.                                       

3.                                         

4.                                         

5.                                            

6.                                                

7.                                                

8.                                     

9.                                                     .       10.                         

Задание 2. Вычислить значение производных в точке х.

1. ;       2. ;                           3. ;              4.           

х  = 1; 5. ;                          х = 3 6. ;           7. ;                              8. ;                                                                                  

9. ;                   10.           ;            , x = 4

Контрольные вопросы:

1)  Каковы назначения и возможности системы MathCAD.

2)  Расскажите об основных элементах интерфейса пользователя MathCAD.

3)  В каких режимах может работать системах может работать система.

4)  Как вычисляются производные и интегралы в системе.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2

ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ ФУНКЦИЙ

Результаты расчетов в системе MathCAD могут быть представлены в виде графиков. Эта функция реализуется программным графическим процессором. Для построения графиков используются шаблоны. Их перечень содержит подменю Graph в позиции Insert главного меню. Большинство параметров графического процессора, необходимых для построения графиков, по умолчанию задается автоматически. Поэтому для начального построения графика того или иного вида достаточно задать тип графика. В подменю Graph содержится список основных типов графиков. Вид окна системы с подменю Insert Graph показан нарис. 1.

Графики любого вида, как  любые объекты документа можно выделять, заносить в буфер обмена, вызывать их оттуда и переносить в любое новое место этого или другого документа. Их можно перетаскивать мышкой, а также растягивать по горизонтали, по вертикали и диагонали, цепляясь за специальные маркеры выделенных графиков курсором мыши.

Рис 1.

Основные типы графиков приведены на рис. 2.

X-Y Plot              -двумерный график в  декартовых координатах;

Polar Plot            -график в полярных координатах;

Surface Plot        -трехмерный график;

Contour Plot       -контурный график трехмерной поверхности;

3D Scatter Plot   -график в виде точек в трехмерном пространстве;

3D Bar Plot         -пространственная гистограмма;

Vector Field Plot-график векторного поля на плоскости;

Установка форматов графиков.

Под форматом графика подразумевается некоторый набор его характеристик – тип графика, углы, под которыми он рассматриваются, вид обрамления, вывод координатных осей и т.д.

Все операции  изменения формата сведены в подменю позиции Format – Graph  главного меню.

Вид окон для настройки графиков отличается в зависимости  от того, какого типа график выбран для построения. На рис 3. показаны  панели для настройки графика в декартовых координатах.

Варианты графиков

Рис.2. Основные типы графиков в MathCAD.

Рис.3. Панели настройки графика в декартовых координатах.

Log Scale – логарифмический масштаб,Grid Lines –линии сетки, Numbered – пронумеровать, Autoscale – автомасштаб, Show Markers – нанести риски, Auto Grid – автосетка.

Опция Symbol(маркер)                       Опция Line – задает типы задает отметки базовых точек графика                      линий          

none – без метки                                       none – линия не строится

x’S     - наклоннный крестик                    solid -  непрерывная линия

+’S     - прямой крестик                            dash  - пунктирная линия

box     - квадрат                                          dadot- штрих-пунктирная

dmnd  - ромбик                                                     линия

o’S      - кружки

Опция Type задает типы графиков(line – построение линией, points–точками, bar – в виде столбцов гистограммы, step – ступенчатойлинией).

Панель меток Label (надписи) позволяет наносить   на график поясняющие надписи(общую и отдельно по осям Х и Y).

Эта панель появляется если график уже создан.    

Кнопка Default устанавливает опции графиков принятые по умолчанию.

Просмотр части графиков с увеличение реализуется операцией