Програмирование в математической среде mathcad

Рабочий лист Mathcad

Документ программы  Mathcad называется рабочим листом. Он содержит объекты – формулы и текстовые блоки. В ходе расчетов формулы обрабатываются последовательно, слева направо и сверху вниз, а текстовые блоки игнорируются.

Ввод информации осуществляется в месте расположения курсора. Программа Mathcad использует три вида курсоров. Если ни один объект не выбран, используется крестообразный курсор, определяющий место создания следующего объекта. При вводе формул используется уголковый курсор, указывающий текущий элемент выражения. При вводе данных в текстовый блок применяется текстовый курсор в виде вертикальной черты.

Перемещение курсора  любого типа производится щелчком левой  кнопки мыши или стрелками на клавиатуре, что чаще удобнее, так как повышается точность позиционирования. При наборе или редактировании формул нажатие  клавиши пробела изменяет (расширяет) область текущего элемента выражения.

На рисунке 2 для демонстрации блочной структуры рабочего листа все элементы выделены, поэтому блоки в прямоугольных рамках из пунктирных линий.

Рис. 2. Операции с блоками

• любой блок можно выделить, щелкнув в области этого блока левой кнопкой мыши;
• блок можно перетащить мышью в любое место рабочего листа (курсор мыши на границе блока превращается в черную "лапку");
• группу блоков можно выделить протягиванием мыши, а затем произвести групповые операции (удалить, переместить, выровнять по горизонтали или вертикали соответствующими кнопками на панели инструментов "Стандартная" и пр.);
• размеры текстового блока можно изменить, перетащив за границы за засечки на двух сторонах и правом нижнем углу.

 

Стандартная панель инструментов.

Третью строку окна системы занимает панель инструментов (Toolbox). Она содержит несколько групп кнопок управления с пиктограммами, каждая из которых дублирует одну из важнейших операций главного меню. Стоит только остановить курсор мыши на любой из этих пиктограмм, как в желтом окошечке появится текст, объясняющий функции пиктограмм. Рассмотрим действие кнопок быстрого управления системой.(Рис. 3).

Рис. 3. Кнопки операций с файлами.

Документы системы  MathCAD являются файлами, т.е. имеющими имена блоками хранения информации на магнитных дисках. Файлы можно создавать, загружать (открывать), записывать и распечатывать на принтере. Возможные операции с файлами представлены в панели инструментов первой группой из трех кнопок:

New Worksheet (Создавать) – создание нового документа с очисткой окна редактирования;

Open Worksheet (Открыть) – загрузка раннее созданного документа из диалогового окна;

Save Worksheet (Cохранить) – запись текущего документа с его именем.

Печать  и контроль документов.

Print Worksheet (Печать) – распечатка документа на принтере;

Print Preview (Просмотр) – предварительный просмотр документа;

Check Speling (Проверка) – проверка орфографии документа.

 

Кнопки  операций редактирования.

Во время подготовки документов их приходится редактировать, т.е. видоизменять и дополнять.

Cut (Вырезать) – перенос выделенной части документа в буфер обмена с очисткой этой части документа;

Copy (Копировать) – копирование выделенной части документа в буфер обмена с сохранением выделенной части документа;

Paste (Вставить) – перенос содержимого буфера обмена в окно редактирования на место, указанное курсором мыши;

Undo (Отменить) – отмена предшествующей операции редактирования;

Три последние операции связаны с применением буфера обмена. Он предназначен для временного хранения данных и их переноса из одной  части документа в другую, либо для организации обмена данными  между различными приложениями.

 

Кнопки  размещения блоков.

Документы состоят  из различных блоков: текстовых, формальных, графических и т.д. Блоки просматриваются  системой, интерпретируются и исполняются. Просмотр идет справа налево и снизу  вверх.

- Align Across (Выровнять по горизонтали) – блоки выравниваются по горизонтали.

- Align Down (Выровнять вниз) – блоки выравниваются по вертикали, располагаясь сверху вниз.

Пиктограммы этих кнопок изображают блоки и указанные  варианты их размещения.

 

Кнопки  операций с выражениями

Формульные блоки  часто являются вычисляемыми выражениями  или выражениями, входящими в  состав заданных пользователем новых  функций. Для работы с выражениями  служат пиктограммы

Следующие группы кнопок являются специфичными именно для системы  MathCAD. (Рис.4).

Рис.4. Cпециальные кнопки системы MathCad

Insert Function (Вставить функции) – вставка функции из списка, появляющегося в диаологовом окне;

Insert Unit (Вставить единицы) – вставка единиц измерения;

Calculate (Пересчитать) – вычисление выделенного выражения;

 

Доступ  к новым возможностям MathCAD.

Начиная с версии MathCAD 7.0 появились новые кнопки, дающие доступ к новым возможностям системы:

Insert Giperlink (Включение гиперссылки) – обеспечивает создание гиперссылки;

Component Wizard (Мастер компонентов) – открывает окно Мастера, дающего удобный доступ ко всем компонентам системы;

Ran Math Connex (Запуск системы Math Connex) – запуск системы для стимулирования блочно-заданных устройств.

Кнопки  управления ресурсами.

Resource Center (Центр ресурсов) – дает доступ к центру ресурсов;

Help (Справка) – дает доступ к ресурсам справочной базы данных системы.

 

Панель  форматирования.

Четвертая строка верхней  части экрана содержит типовые средства управления шрифтами:

Style – Переключатель выбора стилей;

Font – Переключатель выбора набора символов;

Point Size – Переключатель выбора размеров символов;

Bold – Установка жирных символов;

Italik – Установка наклонных символов;

Underline – Установка подчёркнутых символов;

Left Align – Установка левостороннего выравнивания;

Center Align – Установка выравнивания по центру;

Right Align – Установка правостороннего выравнивания.

До тех пор, пока не начат набор элементов документа, часть описанных кнопок и иных объектов пользовательского интерфейса находится в пассивном состоянии. В частности, в окнах переключателей панели форматирования нет надписей. Пиктограммы и переключатели  становятся активными, как только появляется необходимость в их использовании.

Внизу экрана кроме  полосы горизонтальной прокрутки расположена  ещё одна строка – строка состояния. В ней выводится служебная  информация, краткие комментарии, номер  страницы и др. Эта информация полезна  для оперативной оценки состояния  системы в ходе работы с нею.

 

Наборные  математические панели инструментов.

Для ввода математических знаков в MathCAD используются удобные перемещаемые наборные панели со знаками. Они служат для вывода заготовок – шаблонов математических знаков (цифр, знаков арифметических операций, матриц, знаков интегралов, производных и т. д.). Для вывода панели Math необходимо выполнить команду View -> Toolbar -> Math. Наборные панели появляются в окне редактирования документов при активизации соответствующих пиктограмм – первая линия пиктограмм управления системой. Используя общую наборную панель, можно вывести или все панели сразу или только те, что нужны для работы. Для установки с их помощью необходимого шаблона достаточно поместить курсор в желаемое место окна редактирования (красный крестик на цветном дисплее) и затем активизировать пиктограмму нужного шаблона, установив на него курсор мыши и нажав ее левую клавишу.

Многие функции  и операции, которые вставляются  в документ с помощью наборных математических панелей, могут быть помещены в документ с помощью "быстрых  клавиш". При этом работа в системе  MathCAD становится более продуктивной. Рекомендуем запомнить сочетания клавишь хотя бы для некоторых наиболее часто употребляемых команд.

Более подробно работа с дополнительными панелями, включаемыми  кнопками панели Math, будет описана в соответствующих разделах.

Работа  с пакетом MathCAD

MathCAD представляет собой совокупность следующих основных компонентов:

• редактор текста (с возможностью вставки математических выражений, шаблонов графиков и текстовых комментариев);
• графический редактор (вставка графических областей двухмерных и трехмерных графиков с использованием шаблонов);
• редактор формул (вставка математических выражений);
• центр ресурсов (интегратор ресурсов системы);
• электронные книги (книги с описанием типовых расчетов в различных областях науки  и техники);
• справочная система (система для получения справочных данных);
• “быстрые” шпаргалки (короткие примеры с комментариями, описывающие применение встроенных в систему операторов и функций системы).

Документ  программы MathCAD называется рабочим листом. Он содержит объекты: формулы и текстовые блоки. В ходе расчетов формулы обрабатываются последовательно, слева направо и сверху вниз, а текстовые блоки игнорируются. Ввод информации осуществляется в месте расположения курсора. Программа MathCAD использует три вида курсоров. Если ни один объект не выбран, используется крестообразный курсор, определяющий место создания следующего объекта. При вводе формул используется уголковый курсор, указывающий текущий элемент выражения. При вводе данных в текстовый блок применяется текстовый курсор в виде вертикальной черты.

Под интерфейсом  пользователя подразумевается совокупность средств графической оболочки MathCAD, обеспечивающих легкое управление системой как с клавишного пульта, так и с помощью мыши. Под управлением понимается и просто набор необходимых символов, формул, текстовых комментариев и т. д., и возможность полной подготовки в среде MathCAD документов (Worksheets) и электронных книг с последующим их запуском в реальном времени.

Пользовательский  интерфейс системы создан так, что  пользователь, имеющий элементарные навыки работы с Windows-приложениями, может  сразу начать работу с MathCAD. Интерфейс системы внешне очень напоминает интерфейс широко известных текстовых процессоров Word 7. 0/8. 0 под Windows 95. Это, в частности, позволило несколько сократить описание общепринятых для Windows-приложений деталей работы с ними.

 

 

Редактор  формул

Формулы — основные объекты рабочего листа. Новый объект по умолчанию является формулой. Чтобы начать ввод формулы, надо установить крестообразный курсор в нужное место и начать ввод букв, цифр, знаков операций. При этом создается область формулы, в которой появляется уголковый курсор, охватывающий текущий элемент формулы, например имя переменной (функции) или число. При вводе бинарного оператора по другую сторону знака операции автоматически появляется заполнитель в виде черного прямоугольника. В это место вводят очередной операнд.

Для управления порядком операций используют скобки, которые можно вводить вручную. Уголковый курсор позволяет автоматизировать такие действия. Чтобы выделить элементы формулы, которые в рамках операции должны рассматриваться как единое целое, используют клавишу ПРОБЕЛ. При  каждом ее нажатии уголковый курсор «расширяется», охватывая элементы формулы, примыкающие к данному. После ввода знака операции элементы в пределах уголкового курсора автоматически заключаются в скобки.

Элементы  формул можно вводить с клавиатуры или с помощью специальных  панелей управления. Панели управления (рис. 18.2) открывают с помощью меню View (Вид) или кнопками панели управления Math (Математика). Для ввода элементов формул предназначены следующие панели:

панель управления Calculator (Счет) для ввода чисел, знаков типичных математических операций и наиболее часто употребляемых стандартных функций;

• панель управления Evaluation (Вычисление) для ввода операторов вычисления;
• панель управления Boolean (Логика) для ввода знаков отношения и логических операций;
• панель управления Graph (График) для построения графиков;
• панель управления Matrix (Матрица) для ввода векторов и матриц и задания
• матричных операций;
• панель управления Calculus (Исчисление) для задания операций, относящихся
• к математическому анализу;
• панель управления Greek (Греческий алфавит) для ввода греческих букв (их можно также вводить с клавиатуры, если сразу после ввода соответствующего латинского символа нажимать сочетание клавиш CTRL+G, например [a][CTRL+G] — a, [W][CTRL+G]-Q);
• панель управления Symbolic (Аналитические вычисления) для управления аналитическими преобразованиями.
• Введенное выражение обычно вычисляют или присваивают переменной. Для вывода результата выражения используют знак вычисления, который выглядит как знак равенства и вводится при помощи кнопки Evaluate Numerically Вычислить выражение) на панели инструментов Evaluation (Вычисление). Знак присваивания изображается как «:=», а вводится при помощи кнопки Definition.
• (Определить) на панели инструментов Evaluation (Вычисление). Слева от знака присваивания указывают имя переменной. Оно может содержать латинские и греческие буквы, цифры, символы «'», «__» и «∞», а также описательный индекс. Описательный индекс вводится с помощью символа «.» и изображается как нижний индекс, но является частью имени переменной, например Vinit. «Настоящие» индексы, определяющие отдельный элемент вектора или матрицы, задаются по-другому.
• Переменную, которой присвоено значение, можно использовать далее в документе в вычисляемых выражениях. Чтобы узнать значение переменной, следует использовать оператор вычисления. Особенности работы Mathcad при выполнении простых вычислений:
• MathCAD отображает формулы так, как их печатают в книгах.
• MathCAD самостоятельно подбирает размеры дробных черт, скобок и других математических символов пропорционально написанной формуле;
• MathCAD понимает порядок действий;
• некоторые комбинированные операторы ( например, :=) вводятся одним символом (нажатием клавиши <:>);
• MathCAD вставляет пробелы до и после арифметических операторов;
• MathCAD понимает наиболее распространенные константы (например, число π=3,14159526, ускорение свободного падения g=9,8 м/с и т.п.);
• математические выражения можно редактировать внутри формульного блока, используя для этого курсор ввода и типовые приемы редактирования.