Kako pretvoriti datoteko MCD v datoteko PDF. Kako pretvoriti datoteko MCD v datoteko PDF Mathcad vadnica

1.2. Uvod v Mathcad

V tem razdelku, če pogledamo malo naprej, bomo pokazali, kako hitro začeti delati z Mathcadom, se naučiti vnašati matematične izraze in pridobiti prve rezultate izračunov.

riž. 1.1. Okno Mathcad 11 z novim dokumentom

Ko je Mathcad 11 nameščen v računalnik in zagnan, se prikaže glavno okno aplikacije, prikazano na sl. 1.1. Ima enako strukturo kot večina aplikacij Windows. Od zgoraj navzdol so naslov okna, menijska vrstica, orodne vrstice (standardna in za oblikovanje) in delovni list ali delovni list. nov dokument se ustvari samodejno, ko zaženete Mathcad. Na samem dnu okna je vrstica stanja. Ob upoštevanju podobnosti urejevalnika Mathcad z običajnimi urejevalniki besedil boste intuitivno razumeli namen večine gumbov v orodnih vrsticah.

Poleg kontrolnikov, ki jih najdete v tipičnem urejevalnik besedil, je Mathcad opremljen z dodatnimi orodji za vnos in urejanje matematičnih simbolov, med katerimi je orodna vrstica Math (slika 1.1). Z uporabo tega in številnih pomožnih številčnic je priročno vnašati enačbe.

Če želite izvesti preproste izračune s formulami, naredite naslednje:

  • določite mesto v dokumentu, kjer naj se pojavi izraz, tako da kliknete z miško na ustrezno točko v dokumentu;
  • vnesite levo stran izraza;
  • vnesite enačaj<=>.

Pustimo za zdaj pogovor o bolj zanesljivih načinih vnosa matematičnih simbolov in navedimo primer najpreprostejših izračunov. Če želite izračunati sinus števila, s tipkovnice vnesite izraz, kot je sin(1/4)=. Ko pritisnete tipko enačaja, se rezultat prikaže na desni strani izraza, kot po čarovniji (izpis 1.1).

Listing 1.1. Izračun preprostega izraza

Na podoben način lahko izvedete bolj zapletene in okorne izračune, pri tem pa uporabite celoten arzenal posebnih funkcij, ki so vgrajene v Mathcad. Njihova imena je najlažje vnesti s tipkovnice, kot v primeru računanja sinusa, vendar se izogibajte možne napake pri njihovem pisanju je bolje izbrati drugo pot. Če želite v izraz vnesti vgrajeno funkcijo:

  • Določite, kam v izrazu želite vstaviti funkcijo.
  • V standardni orodni vrstici kliknite gumb z oznako f(x) (kazalec kaže nanj na sliki 1.2).
  • Na seznamu Kategorija funkcije v pogovornem oknu Vstavi funkcijo, ki se prikaže, izberite kategorijo, ki ji funkcija pripada – v tem primeru kategorijo Trigonometrija.
  • Na seznamu Ime funkcije izberite ime vgrajene funkcije, kot je prikazano v Mathcadu (sin). Če imate težave z izbiro, sledite namigu, ki se prikaže, ko izberete funkcijo v spodnjem besedilnem polju pogovornega okna Vstavi funkcijo.
  • Kliknite V redu - funkcija se bo pojavila v dokumentu.
  • Vnesite manjkajoče argumente vnesene funkcije (v našem primeru je to 1/4).

Rezultat bo uvedba izraza iz listinga 1.1, za pridobitev vrednosti katerega preostane le vnos znaka enačaja.

Večina numeričnih metod, programiranih v Mathcadu, je implementiranih kot vgrajene funkcije. V prostem času se pomikajte po seznamih v pogovornem oknu Vstavi funkcijo, da dobite predstavo o posebnih funkcijah in numeričnih metodah, ki jih lahko uporabite pri svojih izračunih.

Vseh znakov seveda ni mogoče vnesti s tipkovnice. Na primer, ni jasno, kako v dokument vstaviti integralni ali razlikovalni znak. V ta namen ima Mathcad posebne orodne vrstice, zelo podobne orodjem za formule. Microsoftov urejevalnik Beseda. Kot smo že omenili, je ena od njih - orodna vrstica za matematiko - prikazana na sl. 1.1. Vsebuje orodja za vstavljanje matematičnih objektov (operatorjev, grafov, programskih elementov itd.) v dokumente. Ta plošča je prikazana v povečanem pogledu na sl. 1.3 že v ozadju dokumenta, ki se ureja.

Plošča vsebuje devet gumbov, s pritiskom na vsakega pa se na zaslonu prikaže druga orodna vrstica. Teh devet dodatnih plošč vam omogoča vstavljanje različnih predmetov v dokumente Mathcad. Na sl. 1.3, kot lahko zlahka vidite, sta na plošči Math ob pritisku prva dva gumba zgoraj levo (miškin kazalec se nahaja nad levim). Zato sta na zaslonu še dve plošči - Kalkulator in Graf. Z lahkoto je uganiti, kateri predmeti so vstavljeni, ko kliknete gumbe na teh ploščah.

riž. 1.2. Vstavljanje vgrajene funkcije

Več podrobnosti o namenu teh in drugih orodnih vrstic je opisanih spodaj (glejte razdelek 1.3).

Na primer, izraz iz seznama 1.1 lahko vnesete izključno s ploščo Kalkulator. Če želite to narediti, morate najprej pritisniti gumb za greh (prvi od zgoraj). Rezultat tega dejanja je prikazan na sl. 1.3 (izraz v polju). Zdaj ostane le še vtipkati izraz 1/4 znotraj oklepajev (v ogrado, označeno s črnim pravokotnikom). To storite tako, da na plošči Kalkulator zaporedoma pritisnete gumba 1, - in 4 in nato na njem gumb -, da dobite odgovor (seveda enako kot v prejšnji vrstici dokumenta).

Kot lahko vidite, lahko matematične simbole v dokumente vstavite na različne načine, tako kot na mnoge druge Windows aplikacije. Glede na izkušnje z Mathcadom in računalniške navade lahko uporabnik izbere katerega koli od njih.

riž. 1.3. Uporaba orodne vrstice za matematiko

Če šele začenjate obvladovati urejevalnik Mathcad, toplo priporočam, da formule vnašate kjerkoli je to mogoče z orodnimi vrsticami in opisanim postopkom vstavljanja funkcij v pogovornem oknu Vstavi funkcijo. Tako se boste izognili številnim možnim napakam.

Opisani koraki prikazujejo uporabo Mathcada kot običajnega kalkulatorja z razširjenim naborom funkcij. Za matematika je zanimivo vsaj to, da zna definirati spremenljivke in operacije z uporabniškimi funkcijami. Nič ni preprostejšega - v Mathcadu se ta dejanja, tako kot večina drugih, izvajajo po načelu "kot je običajno v matematiki, tako je tudi vneseno." Zato bomo podali ustrezne primere (seznama 1.2 in 1.3), ne da bi izgubljali čas s komentarji (če imate težave z razumevanjem seznamov, glejte ustrezne razdelke tega poglavja za pojasnilo). Upoštevajte le operator dodelitve, ki se uporablja za nastavitev vrednosti spremenljivk v prvi vrstici seznama 1.2. Tako kot vse druge znake ga lahko vnesete s ploščo Kalkulator. Dodelitev je označena s simbolom ":=", da se poudari njena razlika od operacije vrednotenja.

Seznam 1.2. Uporaba spremenljivk v izračunih

Seznam 1.3. Definiranje uporabniške funkcije in izračun njene vrednosti v točki x=1

Zadnji seznam definira funkcijo f(x). Njegov graf je prikazan na sl. 1.4. Če ga želite zgraditi, kliknite gumb plošče Graph z pravi tip grafiko (na sliki lebdi miškin kazalec) in v grafični predlogi, ki se pojavi, določimo vrednosti, ki se bodo izrisale po oseh. V našem primeru smo morali vnesti x v ogrado blizu osi x in f (x) - blizu osi Y.

riž. 1.4. Graf funkcije (izpis 1.3)

Primerjaj vsebino seznama 1.3 in sl. 1 4. Ta slog predstavitve bo ohranjen v celotni knjigi. Seznami so izrezki delovnih prostorov dokumentov, ki se izvajajo brez kakršne koli dodatne kode (če ni posebej navedeno). Vsebino poljubnega seznama lahko vnesete v nov (prazen) dokument in deloval bo popolnoma enako kot v delovnem zvezku. Da bi se izognili natrpanosti seznamov, so grafi prikazani na ločenih slikah. Za razliko od sl. 1.4, na naslednjih slikah koda navedbe ni podvojena in če je v naslovu povezava na navedbo, to pomeni, da se ta graf lahko vstavi v dokument za omenjeno navedbo.

Ena najbolj impresivnih lastnosti Mathcada so simbolni izračuni, ki vam omogočajo analitično reševanje številnih problemov. Pravzaprav po mnenju avtorja Mathcad "zna" matematiko, glede na vsaj, na ravni dobrega znanstvenika. Spretna uporaba inteligence simbolnega procesorja Mathcad vas bo rešila velikega števila rutinskih izračunov, na primer integralov in odvodov (izpis 1.4). Bodite pozorni na tradicionalno obliko zapisovanja izrazov, edina posebnost je potreba po uporabi simbola za simbolni izračun -> namesto enačaja. Mimogrede, vnesete ga lahko v urejevalnik Mathcad s katere koli plošče Evaluation ali Symbolic, simbole integracije in diferenciacije pa lahko vnesete s plošče Calculus.

Seznam 1.4. Simbolni izračuni

V tem razdelku je bil obravnavan le majhen del računalniških zmogljivosti sistema Mathcad. Vendar nekaj primerov, navedenih tukaj, daje dobro predstavo o njegovem namenu. Mogoče je celo, da je avtor s prezgodnjim govorjenjem o preprostosti, s katero je mogoče izvesti matematične izračune, izgubil nekaj najbolj nepotrpežljivih bralcev, ki so se že lotili reševanja svojih problemov. Svetujem jim, naj kot referenco uporabijo drugi in tretji del knjige, za najboljšo predstavitev rezultatov pa četrti del. Spodaj, v tem in naslednjih poglavjih tega dela, so podrobneje obravnavane osnove Mathcada.

V tem poglavju so opisana veljavna imena spremenljivk in funkcij Mathcad, vnaprej določene všečnosti spremenljivk in predstavitve števil.
Mathcad deluje s kompleksnimi števili enako enostavno kot z realnimi števili. Spremenljivke Mathcada lahko sprejmejo kompleksne vrednosti in večina vgrajenih funkcij je definiranih za kompleksne argumente. To poglavje opisuje uporabo kompleksnih števil v Mathcadu.

V tem poglavju so opisana polja v Mathcadu. Medtem ko navadne spremenljivke (skalarji) hranijo eno samo vrednost, nizi hranijo veliko vrednosti. Kot je navadno v linearni algebri, bodo nizi, ki imajo samo en stolpec, pogosto imenovani vektorji, vsi ostali pa matrike. Diskretni argument je spremenljivka, ki prevzame več vrednosti vsakič, ko je uporabljena. Diskretni argumenti močno povečajo zmogljivosti Mathcada, saj vam omogočajo izvajanje več izračunov ali zank s ponavljajočimi se izračuni.

V tem poglavju so opisani diskretni argumenti in prikazano, kako jih uporabiti za izvajanje iterativnih izračunov, prikaz tabel s številkami in olajšanje vnašanja številnih številskih vrednosti v tabelo.

Mathcad uporablja običajne operatorje, kot sta + in /, pa tudi operatorje, specifične za matrike, kot so transponirani in determinantni operatorji, ter posebne operatorje, kot so integrali in izpeljanke.

To poglavje vsebuje seznam operatorjev Mathcad in opisuje, kako vnašati in uporabljati posebne operatorje.

V tem poglavju so navedene in opisane številne vgrajene funkcije Mathcada. Statistične funkcije Mathcad so opisane v poglavju “Statistične funkcije”. Funkcije, ki se uporabljajo za delo z vektorji in matrikami, so opisane v poglavju “Vektorji in matrike”. V tem poglavju je seznam in opis vgrajenih funkcij paketa Mathcad. Te funkcije izvajajo širok nabor računskih nalog, vključno s statistično analizo, interpolacijo in regresijsko analizo. Mathcad PLUS vam omogoča pisanje programov. Program v Mathcadu je izraz, ki je sestavljen iz drugih izrazov. Programi Mathcad vsebujejo konstrukte, ki so v mnogih pogledih podobni programskim konstruktom v programskih jezikih: pogojni prenosi nadzora, zanke, obseg spremenljivk, uporaba podprogramov in rekurzija.

Pisanje programov v Mathcadu omogoča reševanje problemov, ki jih je na kakršen koli drug način nemogoče ali zelo težko rešiti.

V tem poglavju je opisano, kako rešiti enačbe in sisteme enačb z Mathcadom. Rešujete lahko tako eno enačbo z eno neznanko kot sisteme enačb z več neznankami. Največje število enačb in neznank v sistemu je petdeset. V tem poglavju je opisano, kako z Mathcadom rešiti redne navadne diferencialne enačbe (ODE) in parcialne diferencialne enačbe. Mathcad vsebuje široko paleto funkcij za reševanje diferencialnih enačb. Nekatere od teh funkcij uporabljajo posebne lastnosti določene diferencialne enačbe, da zagotovijo zadostno hitrost in natančnost pri iskanju rešitve. Druge so uporabne, ko ne potrebujete samo rešitve diferencialne enačbe, temveč tudi narisati graf želene rešitve. V tem poglavju so opisane simbolne transformacije v Mathcadu. Mathcad bere in piše podatkovne datoteke - ASCII datoteke, ki vsebujejo številske podatke. Z branjem podatkovnih datotek lahko vzamete podatke iz različnih virov in jih analizirate v Mathcadu. S pisanjem podatkovnih datotek lahko rezultate Mathcada izvozite v urejevalnike besedil, preglednice in druge aplikacijske programe.

Mathcad vključuje dva sklopa funkcij za branje in pisanje podatkov. PREBERI, PIŠI in PRIPODAJ preberi ali napiši eno številčna vrednost ob času. PREBERI PRN, WRITEPRN in APPENDPRN prebrati celotno matriko iz datoteke z vrsticami in stolpci podatkov ali zapisati matriko iz Mathcada kot takšno datoteko.

Grafi Mathcad so vsestranski in enostavni za uporabo. Če želite ustvariti graf, kliknite, kamor želite vstaviti graf, izberite kartezični graf iz menija Grafične umetnosti in izpolnite prazna polja. Grafe lahko oblikujete na vse možne načine, spreminjate videz osi in obrise krivulj ter uporabljate različne oznake. V nekaterih primerih je pri konstruiranju grafov bolj priročno uporabiti polarne kot kartezične koordinate. Mathcad vam omogoča izdelavo polarnih grafov. Delovni dokumenti Mathcad lahko poleg njih vključujejo 2D in 3D grafiko. Za razliko od 2D-risb, ki uporabljajo diskretne argumente in funkcije, 3D-risbe zahtevajo matriko vrednosti. To poglavje prikazuje, kako lahko matriko predstavimo kot površino v tridimenzionalnem prostoru.

To poglavje pokriva ustvarjanje, uporabo in oblikovanje površin v 3D prostoru. Naslednja poglavja opisujejo, kako delati z drugimi vrstami grafikonov.

Grafi, opisani v tem poglavju, vam omogočajo prikaz nivojskih črt. To so črte, vzdolž katerih velikost funkcije, definirane na ravnini dveh spremenljivk, ostane konstantna. V Mathcadu lahko ustvarite zemljevid ravni črte na enak način kot površinski izris: z definiranjem funkcije kot matrike njenih vrednosti, v kateri vsaka vrstica in stolpec ustrezata določenim vrednostim argumenta. V tem poglavju je opisano, kako je mogoče matriko predstaviti kot zemljevid nivojskih črt. 3D histogrami nudijo dodatne zmožnosti vizualizacije podatkov. Z njihovo pomočjo lahko matriko števil predstavimo kot niz stolpcev različnih višin. Vrstice lahko prikažete, kje so v matrici, ali jih postavite eno na drugo ali jih postavite vzdolž ene črte. Pri uporabi drugih vrst 3D grafov je treba oblikovati matriko, v kateri vrstice in stolpci ustrezajo vrednostim x in l, vrednost matričnega elementa pa določa koordinato z. Ko gradite razpršeni graf, lahko neposredno določite koordinate x, l in z morebitno zbiranje točk. Zato je ta vrsta grafov uporabna za risanje parametričnih krivulj ali za opazovanje zbirk (gruč) podatkov v tridimenzionalnem prostoru. V tem poglavju je prikazano, kako lahko tri vektorje uporabimo za ustvarjanje razpršenega grafa. V tem poglavju je opisano, kako ustvariti dvodimenzionalno vektorsko polje s predstavitvijo dvodimenzionalnih vektorjev kot kompleksnih števil. (jamesr) 25. julij 2008 7:01

Zdravo,
Imam vprašanje v zvezi s postopkom, ki ga naši inženirji za stres trenutno uporabljajo. Ko izpolnijo delovni list mathcad, natisnejo na tiskalnik Adobe PDF, ki nato prikaže pogovorno okno Shrani PDF (ne najdem načina za avtomatizacijo tega dela). Datoteko PDF poimenujejo in shranijo. Ko je ustvarjen, se odpre Acrobat standard in izberejo datoteko shrani kot .PNG. Več datotek .png se ustvari glede na število strani v datoteki pdf, ki so bile ustvarjene. Ko je to končano, se celoten niz datotek .png vstavi v dokument Word. Vstavljanje niza Datoteke .png so težavne, ker morajo s svojim trenutnim postopkom eno za drugo vstaviti datoteke .png v besedo doc.

Če imajo več datotek .mcd za pretvorbo in namestitev v besedo doc, si lahko predstavljate, kako dolgo traja celoten postopek. Zadolžen sem za razvoj novega postopka.

Predvidevam, da ustvarim orodje, ki lahko izbere več datotek mathcad in jih nato s tem postopkom poveže v pakete (MathCAD -> PDF -> PNG -> word). Prosim za predloge, kako to najbolje doseči. V bistvu je razlog, da je PDF v zanki, ta, da formatira datoteko .MCD po njihovih standardih. Vsak drug pristop z Mathcadom povzroči nepredvidljivo vedenje. Zaradi politike velikega podjetja mora biti končni rezultat v Wordovem dokumentu.

Doslej nisem našel nobenega konkretnega primera, kako to doseči.

Hvala vsem,
James

  • Re: Mathcad ->PDF->PNG->WordDoc
    Patrick Leckey 25. julij 2008 7:13 (kot odgovor na (jamesr))

    Avtomatizacija MathCAD-a za tiskanje v PDF bi bila odvisna od MathCAD-a in njegovih zmožnosti avtomatizacije. Acrobat ne more prisiliti zunanje aplikacije, da nekaj natisne v PDF.

    Zagotovo bi lahko avtomatizirali Acrobat za izpis PDF v PNG.

    Tudi Acrobat ne more pretvoriti PNG v Wordov dokument, tako da bi del avtomatizacije izpadel iz obsega avtomatizacije Acrobat. Za avtomatizacijo tega dela bi želeli preučiti VBA za Word.

  • Re: Mathcad ->PDF->PNG->WordDoc
    (jamesr) 25. julij 2008 ob 7.30 (kot odgovor na (jamesr))

    Malkyt,
    V MathCAD File->SaveAs->WordDoc ni možnosti
    Shranite lahko kot .rtf, .html ali drugo različico mathCAD.

    Avtomatizacija MathCAD-a mi je dala metodo .printall(). PrintAll tiska na privzeti tiskalnik sistema Windows. Svoj privzeti tiskalnik lahko programsko spremenim, vendar je težava, ko Adobe PDF je privzeti tiskalnik, se prikaže pogovorno okno za shranjevanje kot tiskanje PDF in zahteva posredovanje uporabnika. Ali obstaja način za avtomatizacijo tega? Videl sem tiho metodo tiskanja v knjižnicah acrobat po brskanju po brskalniku predmetov v VS 2003.

    V bistvu je mathcad videti nekoliko omejen ... Videti je, kot da moram tiskati v adobe PDF, da formatiram podatke ... čeprav nisem prepričan, kako ta postopek deluje v zakulisju. Kdaj Adobe prevzame mathcad?

    Še enkrat hvala, da ste me usmerili v pravo smer

    James
    hvala,
    James

V tem poglavju so opisana veljavna imena spremenljivk in funkcij Mathcad, vnaprej določene všečnosti spremenljivk in predstavitve števil.
Mathcad deluje s kompleksnimi števili enako enostavno kot z realnimi števili. Spremenljivke Mathcada lahko sprejmejo kompleksne vrednosti in večina vgrajenih funkcij je definiranih za kompleksne argumente. To poglavje opisuje uporabo kompleksnih števil v Mathcadu.

V tem poglavju so opisana polja v Mathcadu. Medtem ko navadne spremenljivke (skalarji) hranijo eno samo vrednost, nizi hranijo veliko vrednosti. Kot je navadno v linearni algebri, bodo nizi, ki imajo samo en stolpec, pogosto imenovani vektorji, vsi ostali pa matrike. Diskretni argument je spremenljivka, ki prevzame več vrednosti vsakič, ko je uporabljena. Diskretni argumenti močno povečajo zmogljivosti Mathcada, saj vam omogočajo izvajanje več izračunov ali zank s ponavljajočimi se izračuni.

V tem poglavju so opisani diskretni argumenti in prikazano, kako jih uporabiti za izvajanje iterativnih izračunov, prikaz tabel s številkami in olajšanje vnašanja številnih številskih vrednosti v tabelo.

Mathcad uporablja običajne operatorje, kot sta + in /, pa tudi operatorje, specifične za matrike, kot so transponirani in determinantni operatorji, ter posebne operatorje, kot so integrali in izpeljanke.

To poglavje vsebuje seznam operatorjev Mathcad in opisuje, kako vnašati in uporabljati posebne operatorje.

V tem poglavju so navedene in opisane številne vgrajene funkcije Mathcada. Statistične funkcije Mathcad so opisane v poglavju “Statistične funkcije”. Funkcije, ki se uporabljajo za delo z vektorji in matrikami, so opisane v poglavju “Vektorji in matrike”. V tem poglavju je seznam in opis vgrajenih funkcij paketa Mathcad. Te funkcije izvajajo širok nabor računskih nalog, vključno s statistično analizo, interpolacijo in regresijsko analizo. Mathcad PLUS vam omogoča pisanje programov. Program v Mathcadu je izraz, ki je sestavljen iz drugih izrazov. Programi Mathcad vsebujejo konstrukte, ki so v mnogih pogledih podobni programskim konstruktom v programskih jezikih: pogojni prenosi nadzora, zanke, obseg spremenljivk, uporaba podprogramov in rekurzija.

Pisanje programov v Mathcadu omogoča reševanje problemov, ki jih je na kakršen koli drug način nemogoče ali zelo težko rešiti.

V tem poglavju je opisano, kako rešiti enačbe in sisteme enačb z Mathcadom. Rešujete lahko tako eno enačbo z eno neznanko kot sisteme enačb z več neznankami. Največje število enačb in neznank v sistemu je petdeset. V tem poglavju je opisano, kako z Mathcadom rešiti redne navadne diferencialne enačbe (ODE) in parcialne diferencialne enačbe. Mathcad vsebuje široko paleto funkcij za reševanje diferencialnih enačb. Nekatere od teh funkcij uporabljajo posebne lastnosti določene diferencialne enačbe, da zagotovijo zadostno hitrost in natančnost pri iskanju rešitve. Druge so uporabne, ko ne potrebujete samo rešitve diferencialne enačbe, temveč tudi narisati graf želene rešitve. V tem poglavju so opisane simbolne transformacije v Mathcadu. Mathcad bere in piše podatkovne datoteke- ASCII datoteke, ki vsebujejo številske podatke. Z branjem podatkovnih datotek lahko vzamete podatke iz različnih virov in jih analizirate v Mathcadu. S pisanjem podatkovnih datotek lahko rezultate Mathcada izvozite v urejevalnike besedil, preglednice in druge aplikacijske programe.

Mathcad vključuje dva sklopa funkcij za branje in pisanje podatkov. PREBERI, PIŠI in PRIPODAJ brati ali pisati eno številsko vrednost naenkrat. PREBERI PRN, WRITEPRN in APPENDPRN prebrati celotno matriko iz datoteke z vrsticami in stolpci podatkov ali zapisati matriko iz Mathcada kot takšno datoteko.

Grafi Mathcad so vsestranski in enostavni za uporabo. Če želite ustvariti graf, kliknite, kamor želite vstaviti graf, izberite kartezični graf iz menija Grafične umetnosti in izpolnite prazna polja. Grafe lahko oblikujete na vse možne načine, spreminjate videz osi in obrise krivulj ter uporabljate različne oznake. V nekaterih primerih je pri konstruiranju grafov bolj priročno uporabiti polarne kot kartezične koordinate. Mathcad vam omogoča izdelavo polarnih grafov. Delovni dokumenti Mathcad lahko poleg njih vključujejo 2D in 3D grafiko. Za razliko od 2D-risb, ki uporabljajo diskretne argumente in funkcije, 3D-risbe zahtevajo matriko vrednosti. To poglavje prikazuje, kako lahko matriko predstavimo kot površino v tridimenzionalnem prostoru.

To poglavje pokriva ustvarjanje, uporabo in oblikovanje površin v 3D prostoru. Naslednja poglavja opisujejo, kako delati z drugimi vrstami grafikonov.

Grafi, opisani v tem poglavju, vam omogočajo prikaz nivojskih črt. To so črte, vzdolž katerih velikost funkcije, definirane na ravnini dveh spremenljivk, ostane konstantna. V Mathcadu lahko ustvarite zemljevid ravni črte na enak način kot površinski izris: z definiranjem funkcije kot matrike njenih vrednosti, v kateri vsaka vrstica in stolpec ustrezata določenim vrednostim argumenta. V tem poglavju je opisano, kako je mogoče matriko predstaviti kot zemljevid nivojskih črt. 3D histogrami nudijo dodatne zmožnosti vizualizacije podatkov. Z njihovo pomočjo lahko matriko števil predstavimo kot niz stolpcev različnih višin. Vrstice lahko prikažete, kje so v matrici, ali jih postavite eno na drugo ali jih postavite vzdolž ene črte. Pri uporabi drugih vrst 3D grafov je treba oblikovati matriko, v kateri vrstice in stolpci ustrezajo vrednostim x in l, vrednost matričnega elementa pa določa koordinato z. Ko gradite razpršeni graf, lahko neposredno določite koordinate x, l in z morebitno zbiranje točk. Zato je ta vrsta grafov uporabna za risanje parametričnih krivulj ali za opazovanje zbirk (gruč) podatkov v tridimenzionalnem prostoru. V tem poglavju je prikazano, kako lahko tri vektorje uporabimo za ustvarjanje razpršenega grafa. V tem poglavju je opisano, kako ustvariti dvodimenzionalno vektorsko polje s predstavitvijo dvodimenzionalnih vektorjev kot kompleksnih števil.

MINISTRSTVO ZA IZOBRAŽEVANJE IN ZNANOST RUSKE FEDERACIJE

Državna izobraževalna ustanova višjega strokovnega izobraževanja

DRŽAVNA UNIVERZA ST. PETERSBURG

AEROSPACE INSTRUMENT INŽENIRING

A. I. Panferov, A. V. Loparev, V. K. Ponomarev

Vadnica

Sankt Peterburg 2004

UDK 681.3.068 BBK 32.973

Panferov A. I., Loparev A. V., Ponomarev V. K.

P16 Uporaba Mathcada v inženirskih izračunih : Učbenik. dodatek / SPbGUAP. Sankt Peterburg, 2004. 88 str.: ilustr.

Vadnica vsebuje opis glavnih zmožnosti aplikacijskega paketa Mathcad 2000 s podrobnimi priporočili za njegovo uporabo v inženirskih izračunih. Podani so algoritmi za reševanje standardnih problemov, primeri in potrebne informacije iz predmeta višje matematike.

Priročnik je namenjen študentom tehničnih specialnosti 1812, 1903, 1310.

Recenzenti:

Oddelek za avtomatizacijo in krmilne procese, St. Petersburg State Electrotechnical University; kandidat tehnične vede S. G. Kucherkov (SSC RF - Centralni raziskovalni inštitut "Electropribor")

Potrdil uredniški in založniški svet univerze

kot učni pripomoček

Izobraževalna izdaja

Panferov Aleksander Ivanovič Loparev Aleksej Valerievič Ponomarev Valerij Konstantinovič

UPORABA MATCADA V INŽENIRSKIH IZRAČUNIH

Vadnica

Urednik A. V. Podchepaeva

Računalniško tipkanje in postavitev N. S. Stepanova

Dostavljeno za zaposlitev 04.06.04. Podpisano za objavo 10/08/04. Format 60×84 1/16. Ofsetni papir. Offset tisk. Pogojno pečica l. 5.2. Pogojno kr.-ott. 5.3. Akademska ur. l. 5.6. Naklada 100 izvodov. Naročilo št. 444

Uredniško-založniški oddelek Oddelek za elektronske publikacije in bibliografijo knjižnice

Oddelek za operativni tisk Sankt Peterburške državne univerze za letalsko upravo

190000, Sankt Peterburg, B. Morskaya st., 67

© Državna izobraževalna ustanova za visoko strokovno izobraževanje "St. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation", 2004

Predgovor................................................. .........................................................

1. UVOD V MATHCAD .................................................. ....... ...................

1.1. Okno Mathcad ................................................. .... ........................

1.2. Primeri preprostih dejanj.................................................. .......... ...

1.3. Grafi..................................................... ....... ............................................

1.4. Območja besedila................................................ ........ .............

2. VEKTORI IN MATRIKE............................................ ....... ....................

2.1. Določanje nizov................................................. ........ ...................

2.2. Vektorski in matrični operatorji in funkcije..................

2.3. Diskretni argumenti..................................................... ... ..........

3. OPERATERJI ............................................. .... .......................................

4. VGRAJENE FUNKCIJE............................................ ........ ...............

4.1. Trigonometrične funkcije..................................................... ...

4.2. Logaritemske in eksponentne funkcije..................................

4.3. Posebne funkcije in funkcije prirezovanja.....................................

4.4. Diskretna Fourierjeva transformacija............................................. .....

4.5. Fourierjeva transformacija v realni domeni.........

4.6. Alternativne oblike Fourierjeve transformacije.................................

4.7. Podelno zvezne funkcije..................................................... .....

4.8. Statistične funkcije................................................. ... ......

4.9. Verjetnostne porazdelitvene gostote.....................................

4.10. Distribucijske funkcije..................................................... ... ......

4.11. Funkcije interpolacije in napovedovanja.....................................

4.12. Regresijske funkcije..................................................... ... ..............

5. REŠITEV ENAČB.................................................. ....... ...............

5.1. Numerična rešitev enačbe z eno neznanko......

5.2. Iskanje korenin polinoma..................................... .............

5.3. Reševanje sistemov enačb.................................................. ................... ....

5.4. Reševanje diferencialnih enačb.....................................

6. SIMBOLIČNI IZRAČUNI.................................................. ...... ......

6.1. Izračuni..................................................... ....... ...................................

6.2. Fourierjeva in Laplaceova transformacija..................................................... ....

6.3. Neposredna in inverzna z-transformacija..................................... .....

7. PROGRAMIRANJE ............................................. ..... ...................

Bibliografija................................................. ............... ...............

PREDGOVOR

Učinkovito delo inženirja si brez njega trenutno ni več mogoče predstavljati osebni računalniki(PC) in razvite telekomunikacijske zmogljivosti. Zagotovljeno je delovanje samega računalnika operacijski sistem(na primer MS-DOS, OS/2, Be OS, Linux, Windows itd.), za reševanje aplikativnih problemov pa uporabljajo posebne pakete aplikativne programske opreme.

Seveda lahko usposobljen uporabnik, ki ima zadostno znanje enega od programskih jezikov (na primer C, Pascal, Fortran, Lisp, Prolog itd.), Samostojno razvije in razhrošči ločen program ali nabor programov, ki mu omogoča implementirati algoritem svoje naloge na osebnem računalniku. Poleg tega lahko v nekaterih primerih zelo specializiran program, ki ga razvije uporabnik, deluje bistveno hitreje kot program iz programskega paketa. Vendar ta pristop običajno zahteva velike stroške dela za programiranje, odpravljanje napak in testiranje posameznega programa, kar bistveno zmanjša delež kreativnega dela pri reševanju določenega tehničnega problema.

Za skrajšanje časa programiranja je bilo izdelanih veliko število aplikacijskih paketov, katerih področja uporabe se v veliki meri prekrivajo. Za najbolj učinkovito uporabo računalniška tehnologija potrebno je pravilno izbrati najboljši programski paket že v najzgodnejši fazi reševanja aplikacijskega problema.

Najbolj znani paketi aplikacijske programske opreme, ki se trenutno uporabljajo v inženirskih izračunih, so Mathcad, Matlab, Derive, Maple V, Mathematica, VisSim znanih tujih podjetij in paketi ruskih proizvajalcev Open Source Software Dynamics in CLASSIC (razvil SPGETU).

Pri preučevanju avtomatskih krmilnih sistemov in računalniških matematičnih problemov je najučinkovitejša za uporabo programski sistem Matlab z obsežnim področjem

digitalne knjižnice (toolbox) in orodje za vizualno modeliranje Simulink. Za vizualno modeliranje in simulacijo v povezavi z resnično opremo je najbolj priročen VisSim, katerega brezplačna akademska različica je na voljo na univerzi. Za analizo in sintezo linearnih krmilnih sistemov je najbolj primeren CLASSIC.

Analitične transformacije lahko izvajajo številni programski paketi, na primer Mathcad, Matlab, Mathematica, vendar velja za najmočnejše orodje za avtomatizacijo analitičnih izračunov paket Maple V. Enostavnejši specializiran paket za analitične transformacije je Derive.

Vse zgoraj navedene pakete podpirajo in razvijajo velika podjetja. Na spletu je dovolj strani, kjer lahko po imenu paketa najdete knjižnice prosto distribuiranih programov, tutoriale, dodatke in popravke k novim različicam programov (patch) ter povezave do novičarskih skupin.

Ta vadnica predstavlja priljubljen programski paket Mathcad in vsebuje veliko število primerov. Pri preučevanju priročnika je priporočljivo, da vse primere naredite na osebnem računalniku.

1. UVOD V MATHCAD

Mathcad je izjemno enostaven za uporabo in enostaven za učenje. Večina dejanj, potrebnih za upravljanje programa, je intuitivnih in bi potrebovala osebo, ki je že delala v programski opremi, da obvlada njene osnovne zmogljivosti. okolje Windows, traja dve do tri ure.

Sistem Mathcad ima naslednje lastnosti:

Povsod se uporablja običajna metoda matematične notacije. Če obstaja splošno sprejet način za predstavitev enačbe, matematične operacije ali grafa, potem ga uporablja Mathcad;

Uporablja se načelo »What you see is what you get« (WYSIWYG). Ni skritih informacij, vse je prikazano na zaslonu. Natisnjeni rezultat je videti popolnoma enako kot na zaslonu;

preprosti izrazi se tipkajo na tipkovnici s standardnimi tipkami. Za posebni operaterji(znaki vsot, integrali, matrike itd.) na voljo so posebne palete;

veliko število dobro preizkušenih numeričnih algoritmov močno olajša reševanje aplikativnih problemov;

poleg numeričnih izračunov so možne tudi simbolne transformacije,

ima široko grafične zmogljivosti za analizo rezultatov izračuna, omogoča ustvarjanje animacij;

v celoti podpira tehnologije OLE in DDE, kar omogoča povezave z drugimi Windows aplikacijami;

priročen sistem pomoči. Če označite izjavo, funkcijo ali sporočilo o napaki in pritisnete , lahko na zaslonu prikažete razlagalne informacije pomoči. Pomoč vsebuje razlage po korakih na določeno temo in ilustrativne primere;

v oknu lahko uporabite drsne trakove, kot v katerem koli programu Windows. Tako kot drugi programi Windows tudi Mathcad vsebuje menijsko vrstico. Če želite priklicati meni, kliknite nanj z miško ali pritisnite tipko skupaj s podčrtanim znakom.

Za uporabo gumbov palete simbolov postavite kazalec na izbrano mesto v delovnem dokumentu in kliknite levi gumb miške. V delovnem dokumentu se bo pojavil majhen križec. Nato postavite kazalec na želeni gumb palete simbolov in znova pritisnite levi gumb miško in izberite želeni element (enačaj, relacije, dva oz 3D graf, integral, programska struktura itd.). Izbrani element se bo pojavil namesto križca v delovnem dokumentu.

Pod trakom gumbov palete simbolov so gumbi orodne vrstice, ki podvajajo ukaze glavnega menija. Ko postavite kazalec na gumb, se prikaže besedilo, ki opisuje, kaj gumb počne. Neposredno pod orodno vrstico je plošča s pisavami, ki omogoča spreminjanje velikosti in drugih značilnosti pisav v formulah in besedilu. Da prihranite prostor na zaslonu, lahko vsako od teh komponent prikažete ali skrijete z ustreznim ukazom v meniju Okno. Vse slike v tej vadnici prikazujejo samo delovni dokument.

1.2. Primeri preprostih dejanj

Z levim gumbom miške kliknite kjer koli na zaslonu in s tipkovnico vnesite vrstico

Po vnosu enačaja Mathcad ovrednoti izraz in prikaže rezultat

15 − 8 = 14.923

Ta primer prikazuje funkcije Mathcada.

Mathcad prikazuje formule natanko tako, kot so natisnjene v knjigah ali napisane na tabli – čez celotno površino zaslona. Mathcad spreminja velikost ulomkov, oklepajev in drugih matematičnih simbolov tako, da so na zaslonu prikazani tako, kot bi se običajno pojavili na papirju.

Mathcad razume, katero operacijo izvesti najprej. V zgornjem primeru je Mathcad "vedel", da je treba deljenje opraviti pred izračunom, in ustrezno prikazal izraz.

Izraz na zaslonu lahko urejate tako, da kazalec postavite na želeno mesto in stare znake zamenjate z novimi. Po nastavitvi kazalca na prosto polje ali drug izraz bo nov rezultat izračunan samodejno.

V tipkovnico vtipkajmo naslednje vrstice:

b:0,1 x(t):exp(–b t) sin(t) x(t)=

Po kliku zunaj enakosti za x(t) bo delovni dokument videti takole:

t:= 0,5,0,6..20 b:= 0,1

x(t):= exp(–b t) sin(t) x(t)=

Prva vrstica zagotavlja zaporedno dodelitev števil 0,5 argumentu t; 0,6; 0,7 itd. do 20. Upoštevati je treba, da dvopičje [:] na zaslonu samodejno nadomesti znak za dodelitev [:=], piko z

vejica [;] – znak [..]. Tretja vrstica predstavlja definicijo funkcije. Četrta vrstica prikazuje vrednost funkcije za dane vrednosti argumenta v obliki tabele. Privzeti zaslon prikazuje prvih 16 vrstic tabele. Za ogled nadaljnjih elementov lahko z miško kliknete kamor koli v tabeli in uporabite drsni trak, ki se prikaže, ali "raztegnete" tabelo.

Mathcad lahko nastavi obliko prikaza števil, tj. spremeni število prikazanih decimalnih mest, spremeni eksponentno predstavitev števil v običajni zapis z decimalno vejico itd. To se naredi na naslednji način:

Levi klik na mizo, da jo označite s polno konturno črto;

v meniju Oblika izberite Rezultat; V pogovornem oknu, ki se prikaže, nastavite potrebne parametre.

Na primer, privzeti "Prag" je 3. To pomeni, da so števila, večja od 103 in manjša od 10–3, prikazana v znanstvenem zapisu. Če želite zamenjati 3 s 6, morate klikniti desno od 3, pritisniti tipko in vnesti 6 ali uporabiti gumbe za povečanje.

1.3. Grafikoni

Mathcad lahko gradi dvodimenzionalne grafe v kartezičnih in polarnih koordinatah, slike nivojskih črt, prikazuje površine in prikazuje številne druge tridimenzionalne grafe.

Razmislimo o ustvarjanju preprostega dvodimenzionalnega grafa, ki prikazuje funkcijo, predstavljeno v prejšnjem razdelku. Če želite ustvariti graf v Mathcadu, morate klikniti na prosti prostor, kamor ga želite postaviti, in izberite element Graf - Odvisnost X-Y iz menija Vstavi. Prikazal se bo prazen graf z vnosnimi polji za podatke. V polje pod sredino x-osi morate vnesti ime spremenljivke t. Zdaj morate klikniti polje nasproti sredine osi y in tukaj vnesti x(t). Preostala polja so namenjena vnosu meja na oseh - največje in najmanjše vrednosti, ki so narisane na oseh. Če jih pustite prazne, jih bo Mathcad pri ustvarjanju grafa samodejno izpolnil. Po kliku zunaj grafa Mathcad izračuna in nariše točke na grafu, kot je prikazano na sl. 2.