SlideShare a Scribd company logo
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Северный (Арктический) федеральный университет
имени М.В. Ломоносова»
Институт Энергетики и транспорта
Методическое пособие по дисциплине «Информатика»
часть 2 Использование системы Mathcad
Архангельск 2014
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рассмотрена и рекомендована к изданию кафедрой Транспортно-технологических
машин, оборудования и логистики 6 ноября 2014 г.
Составители:
А.В. Сысоева, ассистент;
Т.Е. Цехмистрова, ассистент;
М.В. Меньшиков, ассистент
Д.В. Лебедев, ассистент
М.В. Витязев, старший преподаватель.
Ю.М. Лукин, старший преподаватель
В.Е. Шехурин, старший преподаватель
Рецензент
М.Ю. Марушкей, доцент, кандидат технических наук
УДК 004
Методическое пособие по дисциплине «Информатика» часть 2
Использование системы Mathcad/ составители: А.В. Сысоева, Т.Е. Цехмистрова,
М.В. Меньшиков, В. Лебедев, М.В. Витязев, Ю.М. Лукин, В.Е. Шехурин.
Подготовлено кафедрой транспортно-технологических машин, оборудования
и логистики института энергетики и транспорта
В методическом пособии приведена необходимая информация для
самостоятельной подготовке к практическим занятиям по работа с системой
Mathcad и варианты заданий для лабораторных работ по Mathcad.
Предназначены для студентов направления подготовки бакалавров
Библиогр. 2
© Северный (Арктический)
федеральный университет
имени М.В. Ломоносова,
2014
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ВВЕДЕНИЕ
Для выполнения сложных математических расчетов и проведения научных
изысканий требуется иметь надежный и многопрофильный инструмент.
Mathcad – это математический редактор, принадлежащий классу систем
автоматизированного проектирования. Он позволяет производить расчеты разной
сложности и строить графики и диаграммы по полученным результатам в простом
и понятном графическом виде. Запись выражений в Mathcad мало отличается от
привычной рукописной записи, что значительно ускоряет процессы адаптации и
освоения программы.
Вычисления в Mathcad происходят в режиме реального времени, что
позволяет сразу увидеть изменение конечного результата после внесения
корректировок, в том числе и на графиках.
Важной особенностью системы является принцип WYSIWYG. Благодаря
ему формулы, программный код и положение текста на экране монитора
полностью соответствует положению на листе при печати. Это позволяет
производить необходимое оформление результатов работы без использования
сторонних программ.
Цель данного раздела пособия – дать представление о возможностях
проведения математических расчетов и построении графиков в системе Mathcad,.
Пособие может использоваться для получения необходимой информации и
подготовки к выполнению лабораторных работ
Данное методическое пособие предназначено для бакалавров технических
специальностей Института энергетики и транспорта.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Структура рабочего окна Mathcad.
Рабочее окно программы Mathcad включает в себя:
1. Верхнее меню со вкладками (рисунок 1)
Рисунок 1 Верхняя часть окна системы Mathcad.
2. Рабочую область в виде белого листа, разделенного на области по
параметру печати.
3. Строка состояния (рисунок 2)
Рисунок 2 Строка состояния
Важной частью верхнего меню является панель «Математические функции»
(рисунок 3)
Рисунок 3 Панель «Математические формулы»
Эта панель содержит основные инструменты, используемые при работе с
программой (рисунок 4):
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 4 Окно Mathcad со всеми палитрами математических знаков
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лабораторная работа 23
Решение системы уравнений с использование MathCad.
Пример:
Дана система уравнений вида











421.0
81.0
3323
62432
dcba
dcba
dcba
dcba
1. Решение системы уравнений матричным методом
При этом способе нам необходимо составить 2 матрицы А и В. Матрица А
будет содержать коэффициенты перед неизвестными, а матрица В – результаты,
которые должны получаются в расчетах (свободные члены).
Решаем систему уравнений по формуле
BAL  1
:
На следующей строчке ставим букву L и нажимаем кнопку «=» на клавиатуре.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Решение системы уравнений матричным методом с использованием
функцией lsolve.
При этом способе нам необходимо составить 2 матрицы А и В. Матрица А
будет содержать коэффициенты перед неизвестными, а матрица В – результаты,
которые должны получаются в расчетах (свободные члены). После этого
переменной Х необходимо присвоить значение lsolve(A,B) и посмотреть еѐ
значение:
Примечание
Обратите внимание, что для решения уравнения такими способами нет
необходимости записывать сами зависимости.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. Решение системы уравнений с использованием связки Given – Find
Для решения уравнения этим способом, необходимо переписать его в среде
MathCad, используя вместо знаков = специальный знак , который находится в
панеле инструментов Булевая алгебра.
Над уравнением нужно написать команду Given, а выше ее задать начальные
значения переменных в нем используемых, например 0.
После уравнения запишем команду Find(a,b,c,d) и нажмем кнопку «=» на
клавиатуре:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. Решение системы уравнений с использованием связки Given – Minerr
Для решения уравнения этим способом, необходимо переписать его в среде
MathCad, используя вместо знаков = специальный знак , который находится в
панеле инструментов Булевая алгебра.
Над уравнением нужно написать команду Given, а выше ее задать начальные
значения переменных в нем используемых, например 0.
Для получения более точных значений, команда Minerr(a,b,c,d)
присваивается переменной k. На следующей строчке после k ставим специальный
знак → и получаем результат вычислений.
Примечание.
Стоит отметить, что таким же образом можно получить уточненный результат
командой Find:
И наоборот – получить результат с округлением у команды Minerr:
Решить систему линейных уравнений 4-мя способами, выполнить проверку
по одному из равенств.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1.
8:22
5:33
9:322



cba
cba
cba
2.
6:324
5:33
6:23



cba
cba
cba
3.
4:23
5:232
9:322



cba
cba
cba
4.
4:222
6:22
2:362



cba
cba
cba
5.
8:634
5:293
2:32



cba
cba
cba
6.
4:38.0
0:3
1:322



cba
cba
cba
7.
2:36
5:33
9:322



cba
cba
cba
8.
4:22
6:
5:2



cba
cba
cba
9.
0:
1:83
2:422



cba
cba
cba
10.
2:25.0
1:3
0:32



cba
cba
cba
11.
6:422
0:
4:283
2:422




dcba
dcba
dcba
dcba
12.
0:3
1:3
2:42



cba
cba
cba
13.
`1:
4:83
3:422



cba
cba
cba
14.
5:222
1:
3:3
9:6442




dcba
dcba
dcba
dcba
15.
1:422
3:4
6:2823
6:3422




dcba
dcba
dcba
dcba
16.
6:22
0:
4:83
2:422




cba
cba
cba
cba
17.
6:462
0:5
4:83
2:6422




dcba
dcba
dcba
dcba
18.
6:4224
0:2
4:63
1:42




dcba
dcba
cba
cba
19.
1:22
3:3
2:4



cba
cba
cba
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
20.
8:622
0:2
4:483
6:3422




dcba
dcba
dcba
dcba
21.
1:223
2:3
4:283
0:42




dcba
dcba
dcba
dcba
22.
2:2
5:23
2:42



cba
cba
cba
23.
6:42
0:
4:23



dba
dba
dba
24.
6:42
0:
2:422



dca
dca
dcba
25.
2:422
3:3
6:23
1:422




dcba
dcba
dcba
dcba
26.
4:38.0
0:3
1:322



cba
cba
cba
27.
5:222
1:
3:3
9:6442




dcba
dcba
dcba
dcba
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лабораторная работа 24
Построение двумерного графика одной функции
Построить график функции в MathCad можно 2-мя способами.
1. Способ
Нужно ввести функцию и ее ограничения, на панели инструментов выбрать 2-х
мерный график и подписать оси абсцисс и ординат Х и F(X) соответственно
(рисунок 5):
Рисунок 5 Построение двумерного графика функции
2. Способ
Нужно ввести саму функцию в подписи оси ординат. Ось абсцисс пометить
так же Х (рисунок 6):
Рисунок 6 Построение двумерного графика функции
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В приведенных способах мы вводили ограничение переменной Х путем
ограничения видимой области графика (от 0 до 2π). Для того, чтобы создать
ограничение самой переменной, нужно над формулой записать строчку
 2..0:X
Две точки подряд нужно ставить специальной кнопкой в панели Матрица
(рисунок 7)
Рисунок 7 Организация ввода двух точек.
Вот что в этом случае получится (рисунок 8):
Рисунок 8 Результаты построения двумерного графика
Такой вид графиков обусловлен тем, что MathCad по умолчанию берет шаг
равным единице. Для изменения шага нужно произвести нехитрые изменения
формулы уточнения – после нуля поставить запятую и ввести следующее число с
учетом шага (рисунок 9):
 2..001.0,0:X
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тогда получится так:
Рисунок 9 Результаты построения двумерного графика с измененным шагом
построения
Если бы нам было необходимо получить интервал от 1до 2π то запись выглядела
бы так:  2..001.1,1:X , т.е. к 1 мы прибавили тот же шаг в 0,001 и получили 1,001
Нужно обратить внимание, что в MathCad'е разделение числа осуществляется не
«,» а «.»
Задание:
Построить график функции двумя способами и поставить ограничения двумя
способами (всего 4 графика).
1. )2sin( xY   2...0X
2. )2cos( xY   2...0X
3. )2sin(
4
1
xY   2...0X
4.
)sin(
1
x
Y   2...0X
5. )tan(xY   2...0X
6. )2ln( xY   2...0X
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7. x
e
Y
1
  12...6X
8.
x
Y 5.0  2...0X
9. )(sin2
xY   2...0X
10.
2
)sin(xY   2...0X
11. )(tan2
xY   2...0X
12.
x
x
Y
2
)ln(
  3.12...6.8X
13.
2
54 xaY    1.2,3.12...6.8  AX
14. )2sec( xY   2...0X
15.
3
xY   12...6X
16. AXctgY  )
4
(

 2...0X
17. AXctgY  )
4
(

 2...0X
18.
 1
1


X
Y  3.12...6.8X
19.
22
AXY    1.2,3.12...6.8  AX
20.  12...6X
21. XAXY  )ln(   1.2,3.12...6.8  AX
22. AXctgY  )
4
(

 2...0X 1.2A
23. AXY  )
4
sin(

 2...0X 1.2A
24.
1
 x
eY  2...0X
25.
x
AY 2
sin
1
  2...0X
)
4
(cos

 XecY
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
26. xxY  )2ln(  2...0X
27. )cos(
1
x
e
Y x
  12...6X
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лабораторная работа 25
Построение графиков ряда функций
Для того, чтобы построить в на одном графике несколько функций, нужно при
определение оси ординат задать их через запятую (рисунок 10):
Рисунок 10 Построение графиков нескольких функций
Для того, чтобы изменит тип и вид линий на графике, нужно дважды кликнуть
левой кнопкой мыши в его область и выбрать вкладку трассировка (рисунок 11).
Рисунок 11 Окно форматирования двумерных графиков
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Поиск точки пересечения
Имеем 2 функции:
y:=x2
y:=8+3∙x
Строим их графики на одной области
Ищем точку пересечения на участке (-∞;0)
Ищем точку пересечения на участке [0;+∞].
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Результат представлен на рисунке 12
Рисунок 12 Определение точек пересечения графиков
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Варианты заданий
Построить график функции:
1.  1ln  XY , )2sin( xY   2...0X
2. ]...0[,)2(],2.5...1[,)2(
2
 XXctgYAXA
x
e
Y
x
3. ]4...5.2[,]2...0[)cos(,)ln(*
1 2
2
 AXAxYXx
x
Y 
4. )*5.0tan(6,]10..1[)(*93
XYBXXBXY 
5. )2cos(],2.5...1[,]5...1[)(
2
5.0 2
XYAXeA
x
Y x
x

6. ]4...5.2[,]2...0[)
2
cos(,)2ln(*
*2
2
5.
 AXA
x
Yx
x
x
Y 
7. )*5.0(6,]10..1[)(*5.02 3
XctgYBXeBXY x

8. 2,]10..1[)ln(*5,]1..5.0[)cos( 2
 AXXxAYAXAeY x
9. A
x
ctgYAXe
x
A
Y x
*2)
2
(3,]15...2[)ln(*
*2 2
2

10. x
exYAXAXAY  )2sec(5,]4..1[2)*ln( 3
11. x
e
X
YXX
X
X
Y  )
4
cos(,]8..2[
)ln(
3
12. 2,
)cos(
4,]20...1[*25.0
2
3
 A
X
A
YBXBY x
13. 322
5.0)5.0sin(2,]3...5.2[)ln(5*4  XYAXXXAY
14. ,)
3
cos(],2.5...1[,]5...1[)8.0(
2
23
X
YAXA
x
A
Y x

15. 2
)ln(*5,]1..5.0[*2)(cos X
A
X
AYAXAeecY x

16. ,)sin()2(],2.5...1[,]5.2...1[))ln(2(*
2
xXtgYAXXA
A
e
Y
x


17. 32
*2)
2
sin(3,]5...2[)ln(*
)ln(
**2
A
x
YAXe
x
AX
Y x
 
18. 2
)*ln(*5,]1..5.0[*2)sin( XxAAYAXAeY x

19. ,)
3
2(],2.5...1[,]5...1[)(
2
X
ctgYAXXA
x
e
Y
x

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
20. XXAAYAXAeY x
 
)**4ln(*5,]1..5.0[*2)cos( 2
21. ,)
4
cos(],2.5...1[,]5...1[)8.0(
*5.0
23
X
YAXA
X
X
Y x

22.
)cos(
4,]20...1[*25.0
2
3
X
A
YBXBY x

23.
4
)2(
7,]10.0[*5*4
2
Xtg
YAX
A
X
AY 
24. BxYBX
B
X
eY x
*2)2sin(4,]5.2...5.0[
*5.03

25. ,)3sin(],2.5...1[,]5...1[)*2(
2
8.0 22
XYAXeA
x
Y x
x

26. 1.2,)
2
cos(,]5...0[)2ln(*
*2
2
5.
 AA
x
YXx
x
x
Y
27. ]2...0[,)
3
cos(],2.5...1[,)8.0(
2
23
 X
X
YAA
x
A
Y x
28. ]2...0[,)
3
cos(],2.5...1[,)8.0(
2
23
 X
X
YAA
x
A
Y x
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лабораторная работа 26
Построение графика поверхностей.
Рассмотрим три способа построения графика поверхности в MathCad'е.
1. Способ
Достаточно записать функцию в MathCad'е, выбрать график поверхности и
ввести букву функции:
В этом способе все параметры подбираются автоматически, и мы не можем
оперативно их изменять. В итоге мы видим функцию, повторенную несколько раз.
Результат представлен на рисунке 13
Рисунок 13 Результат построения поверхности первым способом
2. Способ
Указываем, что параметры х и у будут иметь, например, 20 значений,
которые будут изменяться по определенной формуле. После этого указываем нашу
функцию и приравниваем ее к результирующей переменной Z. В графике так же
указывается переменная Z.
Достоинством данного способа является простота изменения параметров,
что позволяет легко выделять нашу функцию из поля еѐ повторений. Результат
представлен на рисунке 14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 14 Результат построения поверхности вторым способом
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. Способ с использованием функции CreateMesh
После введения функции F(x,y), присваиваем переменной К значение CreateMesh,
которая имеет следующие параметры:
СreateMesh(F, x0, x1, y0, y1, xgrid, ygrid, fmap) - создание вложенного
массива, представляющего х-, у- и z-координаты параметрической поверхности,
заданной функцией F;
F(x,y) — векторная функция из трех элементов, заданная параметрически
относительно двух аргументов x и y;
x0, y0 — нижние пределы аргументов x, y (по умолчанию -5);
x1, y1 — верхние пределы аргументов x, y (по умолчанию 5);
xgrid, ygrid — число точек сетки по переменным x и y (по умолчанию 20);
fmap — векторная функция из трех элементов от трех аргументов, задающая
преобразование координат.
Изменяя параметры функции CreateMesh можно также легко выделить
искомую функцию из поля ее повторений. Результат построения представлен на
рисунке 15
Рисунок 14 Результат построения поверхности с использованием функции
CreateMesh
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для наглядности поверхность можно залить цветом. Для этого нужно
дважды кликнуть левой кнопкой мыши на график функции и во вкладке
оформление выбрать пункты (рисунок 16) Поверхность с заливкой и Карта
цветов
Рисунок 16 Использование заливки цветом
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Варианты заданий
Построить объемные графики поверхностей:
1. )sin(),( 44
YXyxf 
2. )(),( 44
YXtgyxf 
3. )sin()cos(),( 244
XYXyxf 
4. )*5.0cos(),( 44
YXyxf 
5. )sin()sin(),( 244
XYXyxf 
6. )sin()cos(),( 244
XYXyxf 
7. )sin()sin(),( 22
XYyxf 
8. )()*5.0(),( 22
XtgYtgyxf 
9. )*sin(),( 4
YXyxf 
10. )*5.0*(),( 4
YXtgyxf 
11. )*sin()cos(),( 444
YXYXyxf 
12. )*sin(),( 4
YXyxf 
13. )
3
2
sin()sin(),( 22
XYyxf 
14. )sin()cos(),( 244
XYXyxf 
15. )()(),( 22
XtgYtgyxf 
16. )**5.0cos(),( YXyxf 
17. )*sin()cos(),( 444
YXYXyxf 
18. )*sin(),( 22
YXyxf 
19. )*5.0*5.0(),( 22
YXtgyxf 
20. )(),( 22
YXctgyxf 
21. )*5.0cos(),( 44
YXyxf 
22. )sec(),( 24
YXyxf 
23. )**5.0sin(),( 44
YXyxf 
24. )cos()sin(),( 2244
YXYXyxf 
25. )*5.0*(),( 4
YXtgyxf 
26. )sin(),( 44
YXyxf 
27. )sin()(),( 3322
YXYXtgyxf 
28. )*5.0cos(),( 44
YXyxf 
29. )*cos(),( 33
YXyxf 
30. )cos()sin(),( 44
XYyxf 
31. )*5.0*(),( 4
YXtgyxf 
32. )5.0()*5.0(),( 22
XctgYctgyxf 
33. )*sin()cos(),( 444
YXYXyxf 
34. )*5.0*(),( 4
YXtgyxf 
35. )*5.0cos(),( 44
YXyxf 
36. )
3
2
cos()cos(),( 22
XYyxf 
37. )sin()cos(),( 244
XYXyxf 
38. )()(),( 22
XtgYtgyxf 
39. )sin(),( 44
YXyxf 
40. )sin()sin(),( 22
XYyxf 
41. )*sin()cos(),( 444
YXYXyxf 
42. )*5.0cos(),( 44
YXyxf 
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лабораторная работа 27.
Использование оператор суммы, произведений, вычисления производных и
интегралов
Для вычисления суммы, произведений, производных и интегралов
необходимо ввести функцию и требуемый оператор в соответствии с условиями
задания:
Как видно из приведенных пунктов, результаты можно вычислить в общем
или числовом виде.
Задание.
Используя оператор суммы, произведений, вычисления производных и
интегралов:
Задание 1. Подсчитать сумму значений вычисленных в обеих функциях
лабораторной работе 25.
Задание 2. Подсчитать произведение значений вычисленных в обеих функциях
лабораторной работе 25.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Задание 3. Вычислить значение производных следующих функций (переменная Х):
)(sin2
xY 
)2( XtgY 
)(cos2
xY 
)*3(sin2
xY 
)ln(*8 xY 
)ln(x
x
Y 
)ln(x
e
Y
x

x
x
Y
)sin(

x
Y 5.0
2
*5*4 XAY 
2
)ln(*2 xxY 
5.0
*6 x
x
Y 
)sin( 2
xY 
)
2
(sin2 x
Y 
x
eY 
)ln(
1
x
Y 
22
*5*4 XAY 
3
xY 
)2( XctgY 
x
e
Y
2

)ln(*2 2
xY 
A
x
Y 
)
1
(sin2
x
Y 
)*3(cos 22
xY 
)ln(*8.0 xY x

2
*5*4 XAY 
)ln(x
x
Y 
)(sin2
xY 
Задание 4. Вычислить значение интегралов следующих выражений:
1. )ln(*8 xY 
2. )(sin2
xY 
3.
)ln(x
x
Y 
4. 2
*5*4 XAY 
5. x
e
Y
2

6. )
1
(sin2
x
Y 
7. )*3(sin2
xY 
8.
A
x
Y 
9. x
e
Y
1

10. )2( XctgY 
11.
)ln(x
e
Y
x

12. x
Y 5.0
13.
x
x
Y
)sin(

14. )2( xtgY 
15. )
2
(sin2 x
Y 
16. )ln(*8.0 xY x

17. x
eY 2

18. 2
*5.0 xY x

19. 22
*5*3 XAY 
20. )
4
(sin
2
2 x
Y 
21.
)ln(
5.0
x
Y
x

22. )22(sin2
 xY
23.
)cos(x
e
Y
x

24. )2(*8 xctgY 
25. )ln(*3.0 xY x

26. x
e
Y
1

27. )*3(sin2
xY 
28. )2( xtgY 
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лабораторная работа 28
Построение гистограммы
Чтобы построить гистограмму для массива данных
Необходимо:
1. Определить среднее значение массива
2. Найти максимальное и минимальное значение массива
3. Сформировать вектор интервалов для построения гистограмм
a. Определить число интервалов
b. Найти значение интервалов
c. Построить график распределения массива (рисунок 17)
Рисунок 17 Результаты построения графика распределения массива.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для того, чтобы получить точки, следует выбрать соответствующие пункты
в настройках графика (рисунок 18):
Рисунок 18 Настройка графика
4. Построить гистограмму (рисунок 19)
Рисунок 19 Построение гистограммы
Из гистограммы видно, что данные массива распределены неравномерно.
Для такого отображения в настройках графика выбрать этот пункт (рисунок
20):
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 20 Настройка гистограммы
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Варианты заданий
1. )2sin(5 xY 
2. )2cos(3 xY 
3. )2sin(
4
1
7 xY 
4.
)sin(
1
4
x
Y 
5. )tan(5 xY 
6. )2tan(3 xY 
7.
2
)2sin(13 xY 
8.
2
)sin(12 xY 
9.
2
)tan(8 xY 
10.
2
)2tan(73 xY 
11. )2sec(3 xY 
12. )2(25 xctgY 
13. )2(15 xctgY 
14. )(5 xctgY 
15.
2
)2(2 xctgY 
16. )2cos(5,04 xY 
17. )2cos(3,018 xY 
18. )2cos(44,03 xY 
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лабораторная работа 29.
1. Для полинома g(x) выполнить следующие действия:
1) разложить на множители, используя операцию Символьные операции 
Факторизовать;
2) подставьте выражение x = y + z в g(x), используя операцию Символьные
операции  Переменные  Подставить (предварительно скопировав
подставляемое выражение в буфер обмена, выделив его и нажав комбинацию
клавиш Ctrl + C);
3) используя операцию Символьные операции  Развернуть, разложите по
степеням выражение, полученное в 2);
4) используя операцию Символьные операции  переменная 
преобразовать к дробно-рациональному виду, сверните выражение,
полученное в 3), по переменной z.
Таблица 1 Варианты заданий
№ варианта g(x) № варианта g(x)
1 x4
- 2x3
+ x2
- 12x + 20 9 x4
+ x3
- 17x2
- 45x - 100
2 x4
+ 6x3
+ x2
- 4x - 60 10 x4
- 5x3
+ x2
- 15x + 50
3 x4
- 14x2
- 40x - 75 11 x4
- 4x3
- 2x2
- 20x + 25
4 x4
- x3
+ x2
- 11x + 10 12 x4
+ 5x3
+ 7x2
+ 7x - 20
5 x4
- x3
- 29x2
- 71x -140 13 x4
- 7x3
+ 7x2
- 5x + 100
6 x4
+ 7x3
+ 9x2
+ 13x - 30 14 x4
+ 10x3
+36x2
+70x+ 75
7 x4
+ 3x3
- 23x2
- 55x - 150 15 x4
+ 9x3
+ 31x2
+ 59x+ 60
8 x4
- 6x3
+ 4x2
+ 10x + 75
2. Вычислите пределы:
1) 2)
3) 4)
5) 0x
1 x( )
1
x
lim

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. Разложите выражения на элементарные дроби используя операцию
Символьные операции  переменная  преобразовать к дробно-
рациональному виду:
1)
xx
xx


3
2
16
; 2)
  11
23
2
2


xxx
x
;
3)
 3
1
1


xx
x
; 4)
   31
1645
22
2


xxx
xx
.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лабораторная работа 30
Упражнение 1.
Используя операцию Символы  Расчеты  С плавающей запятой…,
представьте:
1. число  в 7 позициях;
2. число 12,345667 в 3 позициях.
Упражнение 2.
Выведите следующие числа в комплексной форме, используя операцию Расчеты
 Комплексные меню Символы:
1. 7 ;
2. tg (a 3 );
3.
i
e 4
1


;
для выражения 3 последовательно выполните операции Расчеты  Комплексные
и Упростить меню Символы.
Упражнение 3.
Разложите выражения в ряд с заданной точностью, используя операцию Символы
 Переменные  Разложить на составляющие:
1. ln ( 1 + x), х0 = 0, порядок разложения 6;
2. sin (x)2
, х0 = 0, порядок разложения 6.
Упражнение 4.
Найти первообразную аналитически заданной функции f(x) из таблицы, используя
операцию Символы  Переменные  Интеграция.
Упражнение 5.
Определить символьное значение первой и второй производных f(x) из таблицы,
используя команду Символы  Переменные  Дифференциалы.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 2 Варианты заданий
№
варианта f(х)
№
варианта f(х)
№
варианта f(х)
1  12tg1 x 6 x2
  3arctg x 11 (2x + 3) sin x
2  52cos xx 7 xe x
3sin2
12 )3cos1(3cos xx 
2
3 1/(x 43
x ) 8 )2(sin2ctg xx
2
13 1/(1 + x + x2
)
4  xx sin1sin  9 (x + 1) sin x 14    xx  21
5 x2
 )2lg( x 10 5x + x lg x 15 1 e x
Упражнение 6.
1) Транспонируйте матрицу М
1
x
x
2
a
2
3
b
c
d








с помощью операции Символы  Матрицы  Транспонирование.
2) Инвертируйте матрицу
1
x
y
2






с помощью операции Символы  Матрицы  Инвертирование.
3) Вычислите определитель матрицы М
1
x
x
2
a
2
3
b
c
d








с помощью операции Символы  Матрицы  Определитель.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кирьянов Д.В. Mathcad 15/Mathcad Prime 1.0. [Текст]: БВХ-Петербург,
2012. -428 с.
1. Дьяконов В.П. Mathcad 11/12/13 в математике: Справочник. [Текст]:
Горячая линия-Телеком, 2007, 960 с.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение …………………………………………………………………………. 3
Структура рабочего окна Mathcad …………………………………………….. 4
Лабораторная работа № 23 ……………………………………………………. 6
Лабораторная работа № 24………………………………………………………. 12
Лабораторная работа № 25 ……………………………………………………. 16
Лабораторная работа № 26………………………………………………………. 21
Лабораторная работа № 27 …..…………………………………………………. 27
Лабораторная работа № 28 .……………………………………………………. 29
Лабораторная работа № 29 ….…………………………………………………. 33
Лабораторная работа № 30………………………………………………………. 35
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………………… 37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

More Related Content

Similar to 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

практические занятия по курсу коир
практические занятия по курсу коирпрактические занятия по курсу коир
регрессионный анализ в Ptc math cad
регрессионный анализ в Ptc math cadрегрессионный анализ в Ptc math cad
регрессионный анализ в Ptc math cad
khishigbayar ider
 
оп.05 основы программирования
оп.05 основы программированияоп.05 основы программирования
оп.05 основы программирования
Stepan1234
 
использование пакета Mathcad для математических и инженерных расчетов с практ...
использование пакета Mathcad для математических и инженерных расчетов с практ...использование пакета Mathcad для математических и инженерных расчетов с практ...
использование пакета Mathcad для математических и инженерных расчетов с практ...
Иван Иванов
 
Презентация по разработке схем в пакете OrCAD 9.2.ppt
Презентация по разработке схем в пакете OrCAD 9.2.pptПрезентация по разработке схем в пакете OrCAD 9.2.ppt
Презентация по разработке схем в пакете OrCAD 9.2.ppt
Sachin160667
 
Формирование технологической и информационной компетентности школьников при и...
Формирование технологической и информационной компетентности школьников при и...Формирование технологической и информационной компетентности школьников при и...
Формирование технологической и информационной компетентности школьников при и...balin777
 
Запись алгоритмов на языках программирования
Запись алгоритмов на языках программированияЗапись алгоритмов на языках программирования
Запись алгоритмов на языках программирования
ssusere39acb
 
применение системы Matlab + simulink в технике связи задания и методические у...
применение системы Matlab + simulink в технике связи задания и методические у...применение системы Matlab + simulink в технике связи задания и методические у...
применение системы Matlab + simulink в технике связи задания и методические у...
Иван Иванов
 
Тема: программа самотехнического моделирования
Тема: программа самотехнического моделированияТема: программа самотехнического моделирования
Тема: программа самотехнического моделирования
nurgulaofficial
 
Конспект "Работа с графиками в Adobe Illustrator" - Надя Кельм
Конспект "Работа с графиками в Adobe Illustrator" - Надя КельмКонспект "Работа с графиками в Adobe Illustrator" - Надя Кельм
Конспект "Работа с графиками в Adobe Illustrator" - Надя Кельм
Internews Ukraine
 
Диаграммы в Microsoft Office Excel
Диаграммы в Microsoft Office ExcelДиаграммы в Microsoft Office Excel
Диаграммы в Microsoft Office Excel
ALEXANDER SOLODOVNIKOV
 
654.базы данных создание отчетов в субд ms access 2007
654.базы данных создание отчетов в субд ms access 2007654.базы данных создание отчетов в субд ms access 2007
654.базы данных создание отчетов в субд ms access 2007ivanov1566353422
 
654.базы данных создание отчетов в субд ms access 2007
654.базы данных создание отчетов в субд ms access 2007654.базы данных создание отчетов в субд ms access 2007
654.базы данных создание отчетов в субд ms access 2007efwd2ws2qws2qsdw
 
Midpoint-Based Parallel Sparse Matrix-Matrix Multiplication Algorithm
Midpoint-Based Parallel Sparse Matrix-Matrix Multiplication AlgorithmMidpoint-Based Parallel Sparse Matrix-Matrix Multiplication Algorithm
Midpoint-Based Parallel Sparse Matrix-Matrix Multiplication Algorithm
Alexander Pozdneev
 
Access 2
Access 2Access 2
Proverochnaya rabota 22_ksk_2015
Proverochnaya rabota 22_ksk_2015Proverochnaya rabota 22_ksk_2015
Proverochnaya rabota 22_ksk_2015
Anton Nedelin
 

Similar to 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad (20)

практические занятия по курсу коир
практические занятия по курсу коирпрактические занятия по курсу коир
практические занятия по курсу коир
 
регрессионный анализ в Ptc math cad
регрессионный анализ в Ptc math cadрегрессионный анализ в Ptc math cad
регрессионный анализ в Ptc math cad
 
оп.05 основы программирования
оп.05 основы программированияоп.05 основы программирования
оп.05 основы программирования
 
использование пакета Mathcad для математических и инженерных расчетов с практ...
использование пакета Mathcad для математических и инженерных расчетов с практ...использование пакета Mathcad для математических и инженерных расчетов с практ...
использование пакета Mathcad для математических и инженерных расчетов с практ...
 
презентация1
презентация1презентация1
презентация1
 
Презентация по разработке схем в пакете OrCAD 9.2.ppt
Презентация по разработке схем в пакете OrCAD 9.2.pptПрезентация по разработке схем в пакете OrCAD 9.2.ppt
Презентация по разработке схем в пакете OrCAD 9.2.ppt
 
Формирование технологической и информационной компетентности школьников при и...
Формирование технологической и информационной компетентности школьников при и...Формирование технологической и информационной компетентности школьников при и...
Формирование технологической и информационной компетентности школьников при и...
 
лр8
лр8лр8
лр8
 
Запись алгоритмов на языках программирования
Запись алгоритмов на языках программированияЗапись алгоритмов на языках программирования
Запись алгоритмов на языках программирования
 
применение системы Matlab + simulink в технике связи задания и методические у...
применение системы Matlab + simulink в технике связи задания и методические у...применение системы Matlab + simulink в технике связи задания и методические у...
применение системы Matlab + simulink в технике связи задания и методические у...
 
Тема: программа самотехнического моделирования
Тема: программа самотехнического моделированияТема: программа самотехнического моделирования
Тема: программа самотехнического моделирования
 
Конспект "Работа с графиками в Adobe Illustrator" - Надя Кельм
Конспект "Работа с графиками в Adobe Illustrator" - Надя КельмКонспект "Работа с графиками в Adobe Illustrator" - Надя Кельм
Конспект "Работа с графиками в Adobe Illustrator" - Надя Кельм
 
Диаграммы в Microsoft Office Excel
Диаграммы в Microsoft Office ExcelДиаграммы в Microsoft Office Excel
Диаграммы в Microsoft Office Excel
 
515
515515
515
 
654.базы данных создание отчетов в субд ms access 2007
654.базы данных создание отчетов в субд ms access 2007654.базы данных создание отчетов в субд ms access 2007
654.базы данных создание отчетов в субд ms access 2007
 
654.базы данных создание отчетов в субд ms access 2007
654.базы данных создание отчетов в субд ms access 2007654.базы данных создание отчетов в субд ms access 2007
654.базы данных создание отчетов в субд ms access 2007
 
Midpoint-Based Parallel Sparse Matrix-Matrix Multiplication Algorithm
Midpoint-Based Parallel Sparse Matrix-Matrix Multiplication AlgorithmMidpoint-Based Parallel Sparse Matrix-Matrix Multiplication Algorithm
Midpoint-Based Parallel Sparse Matrix-Matrix Multiplication Algorithm
 
Access 2
Access 2Access 2
Access 2
 
Основы MATLAB. Лекция 1.
Основы MATLAB. Лекция 1.Основы MATLAB. Лекция 1.
Основы MATLAB. Лекция 1.
 
Proverochnaya rabota 22_ksk_2015
Proverochnaya rabota 22_ksk_2015Proverochnaya rabota 22_ksk_2015
Proverochnaya rabota 22_ksk_2015
 

More from ivanov15548 (20)

100206
100206100206
100206
 
100221
100221100221
100221
 
100201
100201100201
100201
 
100200
100200100200
100200
 
100208
100208100208
100208
 
100202
100202100202
100202
 
100203
100203100203
100203
 
100205
100205100205
100205
 
100210
100210100210
100210
 
100207
100207100207
100207
 
100209
100209100209
100209
 
100211
100211100211
100211
 
100212
100212100212
100212
 
100218
100218100218
100218
 
100215
100215100215
100215
 
100219
100219100219
100219
 
100214
100214100214
100214
 
100217
100217100217
100217
 
100216
100216100216
100216
 
100222
100222100222
100222
 

429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

  • 1. МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» Институт Энергетики и транспорта Методическое пособие по дисциплине «Информатика» часть 2 Использование системы Mathcad Архангельск 2014 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 2. Рассмотрена и рекомендована к изданию кафедрой Транспортно-технологических машин, оборудования и логистики 6 ноября 2014 г. Составители: А.В. Сысоева, ассистент; Т.Е. Цехмистрова, ассистент; М.В. Меньшиков, ассистент Д.В. Лебедев, ассистент М.В. Витязев, старший преподаватель. Ю.М. Лукин, старший преподаватель В.Е. Шехурин, старший преподаватель Рецензент М.Ю. Марушкей, доцент, кандидат технических наук УДК 004 Методическое пособие по дисциплине «Информатика» часть 2 Использование системы Mathcad/ составители: А.В. Сысоева, Т.Е. Цехмистрова, М.В. Меньшиков, В. Лебедев, М.В. Витязев, Ю.М. Лукин, В.Е. Шехурин. Подготовлено кафедрой транспортно-технологических машин, оборудования и логистики института энергетики и транспорта В методическом пособии приведена необходимая информация для самостоятельной подготовке к практическим занятиям по работа с системой Mathcad и варианты заданий для лабораторных работ по Mathcad. Предназначены для студентов направления подготовки бакалавров Библиогр. 2 © Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова, 2014 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 3. ВВЕДЕНИЕ Для выполнения сложных математических расчетов и проведения научных изысканий требуется иметь надежный и многопрофильный инструмент. Mathcad – это математический редактор, принадлежащий классу систем автоматизированного проектирования. Он позволяет производить расчеты разной сложности и строить графики и диаграммы по полученным результатам в простом и понятном графическом виде. Запись выражений в Mathcad мало отличается от привычной рукописной записи, что значительно ускоряет процессы адаптации и освоения программы. Вычисления в Mathcad происходят в режиме реального времени, что позволяет сразу увидеть изменение конечного результата после внесения корректировок, в том числе и на графиках. Важной особенностью системы является принцип WYSIWYG. Благодаря ему формулы, программный код и положение текста на экране монитора полностью соответствует положению на листе при печати. Это позволяет производить необходимое оформление результатов работы без использования сторонних программ. Цель данного раздела пособия – дать представление о возможностях проведения математических расчетов и построении графиков в системе Mathcad,. Пособие может использоваться для получения необходимой информации и подготовки к выполнению лабораторных работ Данное методическое пособие предназначено для бакалавров технических специальностей Института энергетики и транспорта. Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 4. Структура рабочего окна Mathcad. Рабочее окно программы Mathcad включает в себя: 1. Верхнее меню со вкладками (рисунок 1) Рисунок 1 Верхняя часть окна системы Mathcad. 2. Рабочую область в виде белого листа, разделенного на области по параметру печати. 3. Строка состояния (рисунок 2) Рисунок 2 Строка состояния Важной частью верхнего меню является панель «Математические функции» (рисунок 3) Рисунок 3 Панель «Математические формулы» Эта панель содержит основные инструменты, используемые при работе с программой (рисунок 4): Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 5. Рисунок 4 Окно Mathcad со всеми палитрами математических знаков Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 6. Лабораторная работа 23 Решение системы уравнений с использование MathCad. Пример: Дана система уравнений вида            421.0 81.0 3323 62432 dcba dcba dcba dcba 1. Решение системы уравнений матричным методом При этом способе нам необходимо составить 2 матрицы А и В. Матрица А будет содержать коэффициенты перед неизвестными, а матрица В – результаты, которые должны получаются в расчетах (свободные члены). Решаем систему уравнений по формуле BAL  1 : На следующей строчке ставим букву L и нажимаем кнопку «=» на клавиатуре. Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 7. 2. Решение системы уравнений матричным методом с использованием функцией lsolve. При этом способе нам необходимо составить 2 матрицы А и В. Матрица А будет содержать коэффициенты перед неизвестными, а матрица В – результаты, которые должны получаются в расчетах (свободные члены). После этого переменной Х необходимо присвоить значение lsolve(A,B) и посмотреть еѐ значение: Примечание Обратите внимание, что для решения уравнения такими способами нет необходимости записывать сами зависимости. Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 8. 3. Решение системы уравнений с использованием связки Given – Find Для решения уравнения этим способом, необходимо переписать его в среде MathCad, используя вместо знаков = специальный знак , который находится в панеле инструментов Булевая алгебра. Над уравнением нужно написать команду Given, а выше ее задать начальные значения переменных в нем используемых, например 0. После уравнения запишем команду Find(a,b,c,d) и нажмем кнопку «=» на клавиатуре: Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 9. 4. Решение системы уравнений с использованием связки Given – Minerr Для решения уравнения этим способом, необходимо переписать его в среде MathCad, используя вместо знаков = специальный знак , который находится в панеле инструментов Булевая алгебра. Над уравнением нужно написать команду Given, а выше ее задать начальные значения переменных в нем используемых, например 0. Для получения более точных значений, команда Minerr(a,b,c,d) присваивается переменной k. На следующей строчке после k ставим специальный знак → и получаем результат вычислений. Примечание. Стоит отметить, что таким же образом можно получить уточненный результат командой Find: И наоборот – получить результат с округлением у команды Minerr: Решить систему линейных уравнений 4-мя способами, выполнить проверку по одному из равенств. Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 10. 1. 8:22 5:33 9:322    cba cba cba 2. 6:324 5:33 6:23    cba cba cba 3. 4:23 5:232 9:322    cba cba cba 4. 4:222 6:22 2:362    cba cba cba 5. 8:634 5:293 2:32    cba cba cba 6. 4:38.0 0:3 1:322    cba cba cba 7. 2:36 5:33 9:322    cba cba cba 8. 4:22 6: 5:2    cba cba cba 9. 0: 1:83 2:422    cba cba cba 10. 2:25.0 1:3 0:32    cba cba cba 11. 6:422 0: 4:283 2:422     dcba dcba dcba dcba 12. 0:3 1:3 2:42    cba cba cba 13. `1: 4:83 3:422    cba cba cba 14. 5:222 1: 3:3 9:6442     dcba dcba dcba dcba 15. 1:422 3:4 6:2823 6:3422     dcba dcba dcba dcba 16. 6:22 0: 4:83 2:422     cba cba cba cba 17. 6:462 0:5 4:83 2:6422     dcba dcba dcba dcba 18. 6:4224 0:2 4:63 1:42     dcba dcba cba cba 19. 1:22 3:3 2:4    cba cba cba Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 12. Лабораторная работа 24 Построение двумерного графика одной функции Построить график функции в MathCad можно 2-мя способами. 1. Способ Нужно ввести функцию и ее ограничения, на панели инструментов выбрать 2-х мерный график и подписать оси абсцисс и ординат Х и F(X) соответственно (рисунок 5): Рисунок 5 Построение двумерного графика функции 2. Способ Нужно ввести саму функцию в подписи оси ординат. Ось абсцисс пометить так же Х (рисунок 6): Рисунок 6 Построение двумерного графика функции Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 13. В приведенных способах мы вводили ограничение переменной Х путем ограничения видимой области графика (от 0 до 2π). Для того, чтобы создать ограничение самой переменной, нужно над формулой записать строчку  2..0:X Две точки подряд нужно ставить специальной кнопкой в панели Матрица (рисунок 7) Рисунок 7 Организация ввода двух точек. Вот что в этом случае получится (рисунок 8): Рисунок 8 Результаты построения двумерного графика Такой вид графиков обусловлен тем, что MathCad по умолчанию берет шаг равным единице. Для изменения шага нужно произвести нехитрые изменения формулы уточнения – после нуля поставить запятую и ввести следующее число с учетом шага (рисунок 9):  2..001.0,0:X Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 14. Тогда получится так: Рисунок 9 Результаты построения двумерного графика с измененным шагом построения Если бы нам было необходимо получить интервал от 1до 2π то запись выглядела бы так:  2..001.1,1:X , т.е. к 1 мы прибавили тот же шаг в 0,001 и получили 1,001 Нужно обратить внимание, что в MathCad'е разделение числа осуществляется не «,» а «.» Задание: Построить график функции двумя способами и поставить ограничения двумя способами (всего 4 графика). 1. )2sin( xY   2...0X 2. )2cos( xY   2...0X 3. )2sin( 4 1 xY   2...0X 4. )sin( 1 x Y   2...0X 5. )tan(xY   2...0X 6. )2ln( xY   2...0X Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 15. 7. x e Y 1   12...6X 8. x Y 5.0  2...0X 9. )(sin2 xY   2...0X 10. 2 )sin(xY   2...0X 11. )(tan2 xY   2...0X 12. x x Y 2 )ln(   3.12...6.8X 13. 2 54 xaY    1.2,3.12...6.8  AX 14. )2sec( xY   2...0X 15. 3 xY   12...6X 16. AXctgY  ) 4 (   2...0X 17. AXctgY  ) 4 (   2...0X 18.  1 1   X Y  3.12...6.8X 19. 22 AXY    1.2,3.12...6.8  AX 20.  12...6X 21. XAXY  )ln(   1.2,3.12...6.8  AX 22. AXctgY  ) 4 (   2...0X 1.2A 23. AXY  ) 4 sin(   2...0X 1.2A 24. 1  x eY  2...0X 25. x AY 2 sin 1   2...0X ) 4 (cos   XecY Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 16. 26. xxY  )2ln(  2...0X 27. )cos( 1 x e Y x   12...6X Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 17. Лабораторная работа 25 Построение графиков ряда функций Для того, чтобы построить в на одном графике несколько функций, нужно при определение оси ординат задать их через запятую (рисунок 10): Рисунок 10 Построение графиков нескольких функций Для того, чтобы изменит тип и вид линий на графике, нужно дважды кликнуть левой кнопкой мыши в его область и выбрать вкладку трассировка (рисунок 11). Рисунок 11 Окно форматирования двумерных графиков Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 18. Поиск точки пересечения Имеем 2 функции: y:=x2 y:=8+3∙x Строим их графики на одной области Ищем точку пересечения на участке (-∞;0) Ищем точку пересечения на участке [0;+∞]. Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 19. Результат представлен на рисунке 12 Рисунок 12 Определение точек пересечения графиков Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 20. Варианты заданий Построить график функции: 1.  1ln  XY , )2sin( xY   2...0X 2. ]...0[,)2(],2.5...1[,)2( 2  XXctgYAXA x e Y x 3. ]4...5.2[,]2...0[)cos(,)ln(* 1 2 2  AXAxYXx x Y  4. )*5.0tan(6,]10..1[)(*93 XYBXXBXY  5. )2cos(],2.5...1[,]5...1[)( 2 5.0 2 XYAXeA x Y x x  6. ]4...5.2[,]2...0[) 2 cos(,)2ln(* *2 2 5.  AXA x Yx x x Y  7. )*5.0(6,]10..1[)(*5.02 3 XctgYBXeBXY x  8. 2,]10..1[)ln(*5,]1..5.0[)cos( 2  AXXxAYAXAeY x 9. A x ctgYAXe x A Y x *2) 2 (3,]15...2[)ln(* *2 2 2  10. x exYAXAXAY  )2sec(5,]4..1[2)*ln( 3 11. x e X YXX X X Y  ) 4 cos(,]8..2[ )ln( 3 12. 2, )cos( 4,]20...1[*25.0 2 3  A X A YBXBY x 13. 322 5.0)5.0sin(2,]3...5.2[)ln(5*4  XYAXXXAY 14. ,) 3 cos(],2.5...1[,]5...1[)8.0( 2 23 X YAXA x A Y x  15. 2 )ln(*5,]1..5.0[*2)(cos X A X AYAXAeecY x  16. ,)sin()2(],2.5...1[,]5.2...1[))ln(2(* 2 xXtgYAXXA A e Y x   17. 32 *2) 2 sin(3,]5...2[)ln(* )ln( **2 A x YAXe x AX Y x   18. 2 )*ln(*5,]1..5.0[*2)sin( XxAAYAXAeY x  19. ,) 3 2(],2.5...1[,]5...1[)( 2 X ctgYAXXA x e Y x  Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 21. 20. XXAAYAXAeY x   )**4ln(*5,]1..5.0[*2)cos( 2 21. ,) 4 cos(],2.5...1[,]5...1[)8.0( *5.0 23 X YAXA X X Y x  22. )cos( 4,]20...1[*25.0 2 3 X A YBXBY x  23. 4 )2( 7,]10.0[*5*4 2 Xtg YAX A X AY  24. BxYBX B X eY x *2)2sin(4,]5.2...5.0[ *5.03  25. ,)3sin(],2.5...1[,]5...1[)*2( 2 8.0 22 XYAXeA x Y x x  26. 1.2,) 2 cos(,]5...0[)2ln(* *2 2 5.  AA x YXx x x Y 27. ]2...0[,) 3 cos(],2.5...1[,)8.0( 2 23  X X YAA x A Y x 28. ]2...0[,) 3 cos(],2.5...1[,)8.0( 2 23  X X YAA x A Y x Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 22. Лабораторная работа 26 Построение графика поверхностей. Рассмотрим три способа построения графика поверхности в MathCad'е. 1. Способ Достаточно записать функцию в MathCad'е, выбрать график поверхности и ввести букву функции: В этом способе все параметры подбираются автоматически, и мы не можем оперативно их изменять. В итоге мы видим функцию, повторенную несколько раз. Результат представлен на рисунке 13 Рисунок 13 Результат построения поверхности первым способом 2. Способ Указываем, что параметры х и у будут иметь, например, 20 значений, которые будут изменяться по определенной формуле. После этого указываем нашу функцию и приравниваем ее к результирующей переменной Z. В графике так же указывается переменная Z. Достоинством данного способа является простота изменения параметров, что позволяет легко выделять нашу функцию из поля еѐ повторений. Результат представлен на рисунке 14 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 23. Рисунок 14 Результат построения поверхности вторым способом Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 24. 3. Способ с использованием функции CreateMesh После введения функции F(x,y), присваиваем переменной К значение CreateMesh, которая имеет следующие параметры: СreateMesh(F, x0, x1, y0, y1, xgrid, ygrid, fmap) - создание вложенного массива, представляющего х-, у- и z-координаты параметрической поверхности, заданной функцией F; F(x,y) — векторная функция из трех элементов, заданная параметрически относительно двух аргументов x и y; x0, y0 — нижние пределы аргументов x, y (по умолчанию -5); x1, y1 — верхние пределы аргументов x, y (по умолчанию 5); xgrid, ygrid — число точек сетки по переменным x и y (по умолчанию 20); fmap — векторная функция из трех элементов от трех аргументов, задающая преобразование координат. Изменяя параметры функции CreateMesh можно также легко выделить искомую функцию из поля ее повторений. Результат построения представлен на рисунке 15 Рисунок 14 Результат построения поверхности с использованием функции CreateMesh Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 25. Для наглядности поверхность можно залить цветом. Для этого нужно дважды кликнуть левой кнопкой мыши на график функции и во вкладке оформление выбрать пункты (рисунок 16) Поверхность с заливкой и Карта цветов Рисунок 16 Использование заливки цветом Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 26. Варианты заданий Построить объемные графики поверхностей: 1. )sin(),( 44 YXyxf  2. )(),( 44 YXtgyxf  3. )sin()cos(),( 244 XYXyxf  4. )*5.0cos(),( 44 YXyxf  5. )sin()sin(),( 244 XYXyxf  6. )sin()cos(),( 244 XYXyxf  7. )sin()sin(),( 22 XYyxf  8. )()*5.0(),( 22 XtgYtgyxf  9. )*sin(),( 4 YXyxf  10. )*5.0*(),( 4 YXtgyxf  11. )*sin()cos(),( 444 YXYXyxf  12. )*sin(),( 4 YXyxf  13. ) 3 2 sin()sin(),( 22 XYyxf  14. )sin()cos(),( 244 XYXyxf  15. )()(),( 22 XtgYtgyxf  16. )**5.0cos(),( YXyxf  17. )*sin()cos(),( 444 YXYXyxf  18. )*sin(),( 22 YXyxf  19. )*5.0*5.0(),( 22 YXtgyxf  20. )(),( 22 YXctgyxf  21. )*5.0cos(),( 44 YXyxf  22. )sec(),( 24 YXyxf  23. )**5.0sin(),( 44 YXyxf  24. )cos()sin(),( 2244 YXYXyxf  25. )*5.0*(),( 4 YXtgyxf  26. )sin(),( 44 YXyxf  27. )sin()(),( 3322 YXYXtgyxf  28. )*5.0cos(),( 44 YXyxf  29. )*cos(),( 33 YXyxf  30. )cos()sin(),( 44 XYyxf  31. )*5.0*(),( 4 YXtgyxf  32. )5.0()*5.0(),( 22 XctgYctgyxf  33. )*sin()cos(),( 444 YXYXyxf  34. )*5.0*(),( 4 YXtgyxf  35. )*5.0cos(),( 44 YXyxf  36. ) 3 2 cos()cos(),( 22 XYyxf  37. )sin()cos(),( 244 XYXyxf  38. )()(),( 22 XtgYtgyxf  39. )sin(),( 44 YXyxf  40. )sin()sin(),( 22 XYyxf  41. )*sin()cos(),( 444 YXYXyxf  42. )*5.0cos(),( 44 YXyxf  Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 27. Лабораторная работа 27. Использование оператор суммы, произведений, вычисления производных и интегралов Для вычисления суммы, произведений, производных и интегралов необходимо ввести функцию и требуемый оператор в соответствии с условиями задания: Как видно из приведенных пунктов, результаты можно вычислить в общем или числовом виде. Задание. Используя оператор суммы, произведений, вычисления производных и интегралов: Задание 1. Подсчитать сумму значений вычисленных в обеих функциях лабораторной работе 25. Задание 2. Подсчитать произведение значений вычисленных в обеих функциях лабораторной работе 25. Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 28. Задание 3. Вычислить значение производных следующих функций (переменная Х): )(sin2 xY  )2( XtgY  )(cos2 xY  )*3(sin2 xY  )ln(*8 xY  )ln(x x Y  )ln(x e Y x  x x Y )sin(  x Y 5.0 2 *5*4 XAY  2 )ln(*2 xxY  5.0 *6 x x Y  )sin( 2 xY  ) 2 (sin2 x Y  x eY  )ln( 1 x Y  22 *5*4 XAY  3 xY  )2( XctgY  x e Y 2  )ln(*2 2 xY  A x Y  ) 1 (sin2 x Y  )*3(cos 22 xY  )ln(*8.0 xY x  2 *5*4 XAY  )ln(x x Y  )(sin2 xY  Задание 4. Вычислить значение интегралов следующих выражений: 1. )ln(*8 xY  2. )(sin2 xY  3. )ln(x x Y  4. 2 *5*4 XAY  5. x e Y 2  6. ) 1 (sin2 x Y  7. )*3(sin2 xY  8. A x Y  9. x e Y 1  10. )2( XctgY  11. )ln(x e Y x  12. x Y 5.0 13. x x Y )sin(  14. )2( xtgY  15. ) 2 (sin2 x Y  16. )ln(*8.0 xY x  17. x eY 2  18. 2 *5.0 xY x  19. 22 *5*3 XAY  20. ) 4 (sin 2 2 x Y  21. )ln( 5.0 x Y x  22. )22(sin2  xY 23. )cos(x e Y x  24. )2(*8 xctgY  25. )ln(*3.0 xY x  26. x e Y 1  27. )*3(sin2 xY  28. )2( xtgY  Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 29. Лабораторная работа 28 Построение гистограммы Чтобы построить гистограмму для массива данных Необходимо: 1. Определить среднее значение массива 2. Найти максимальное и минимальное значение массива 3. Сформировать вектор интервалов для построения гистограмм a. Определить число интервалов b. Найти значение интервалов c. Построить график распределения массива (рисунок 17) Рисунок 17 Результаты построения графика распределения массива. Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 30. Для того, чтобы получить точки, следует выбрать соответствующие пункты в настройках графика (рисунок 18): Рисунок 18 Настройка графика 4. Построить гистограмму (рисунок 19) Рисунок 19 Построение гистограммы Из гистограммы видно, что данные массива распределены неравномерно. Для такого отображения в настройках графика выбрать этот пункт (рисунок 20): Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 31. Рисунок 20 Настройка гистограммы Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 32. Варианты заданий 1. )2sin(5 xY  2. )2cos(3 xY  3. )2sin( 4 1 7 xY  4. )sin( 1 4 x Y  5. )tan(5 xY  6. )2tan(3 xY  7. 2 )2sin(13 xY  8. 2 )sin(12 xY  9. 2 )tan(8 xY  10. 2 )2tan(73 xY  11. )2sec(3 xY  12. )2(25 xctgY  13. )2(15 xctgY  14. )(5 xctgY  15. 2 )2(2 xctgY  16. )2cos(5,04 xY  17. )2cos(3,018 xY  18. )2cos(44,03 xY  Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 33. Лабораторная работа 29. 1. Для полинома g(x) выполнить следующие действия: 1) разложить на множители, используя операцию Символьные операции  Факторизовать; 2) подставьте выражение x = y + z в g(x), используя операцию Символьные операции  Переменные  Подставить (предварительно скопировав подставляемое выражение в буфер обмена, выделив его и нажав комбинацию клавиш Ctrl + C); 3) используя операцию Символьные операции  Развернуть, разложите по степеням выражение, полученное в 2); 4) используя операцию Символьные операции  переменная  преобразовать к дробно-рациональному виду, сверните выражение, полученное в 3), по переменной z. Таблица 1 Варианты заданий № варианта g(x) № варианта g(x) 1 x4 - 2x3 + x2 - 12x + 20 9 x4 + x3 - 17x2 - 45x - 100 2 x4 + 6x3 + x2 - 4x - 60 10 x4 - 5x3 + x2 - 15x + 50 3 x4 - 14x2 - 40x - 75 11 x4 - 4x3 - 2x2 - 20x + 25 4 x4 - x3 + x2 - 11x + 10 12 x4 + 5x3 + 7x2 + 7x - 20 5 x4 - x3 - 29x2 - 71x -140 13 x4 - 7x3 + 7x2 - 5x + 100 6 x4 + 7x3 + 9x2 + 13x - 30 14 x4 + 10x3 +36x2 +70x+ 75 7 x4 + 3x3 - 23x2 - 55x - 150 15 x4 + 9x3 + 31x2 + 59x+ 60 8 x4 - 6x3 + 4x2 + 10x + 75 2. Вычислите пределы: 1) 2) 3) 4) 5) 0x 1 x( ) 1 x lim  Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 34. 3. Разложите выражения на элементарные дроби используя операцию Символьные операции  переменная  преобразовать к дробно- рациональному виду: 1) xx xx   3 2 16 ; 2)   11 23 2 2   xxx x ; 3)  3 1 1   xx x ; 4)    31 1645 22 2   xxx xx . Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 35. Лабораторная работа 30 Упражнение 1. Используя операцию Символы  Расчеты  С плавающей запятой…, представьте: 1. число  в 7 позициях; 2. число 12,345667 в 3 позициях. Упражнение 2. Выведите следующие числа в комплексной форме, используя операцию Расчеты  Комплексные меню Символы: 1. 7 ; 2. tg (a 3 ); 3. i e 4 1   ; для выражения 3 последовательно выполните операции Расчеты  Комплексные и Упростить меню Символы. Упражнение 3. Разложите выражения в ряд с заданной точностью, используя операцию Символы  Переменные  Разложить на составляющие: 1. ln ( 1 + x), х0 = 0, порядок разложения 6; 2. sin (x)2 , х0 = 0, порядок разложения 6. Упражнение 4. Найти первообразную аналитически заданной функции f(x) из таблицы, используя операцию Символы  Переменные  Интеграция. Упражнение 5. Определить символьное значение первой и второй производных f(x) из таблицы, используя команду Символы  Переменные  Дифференциалы. Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 36. Таблица 2 Варианты заданий № варианта f(х) № варианта f(х) № варианта f(х) 1  12tg1 x 6 x2   3arctg x 11 (2x + 3) sin x 2  52cos xx 7 xe x 3sin2 12 )3cos1(3cos xx  2 3 1/(x 43 x ) 8 )2(sin2ctg xx 2 13 1/(1 + x + x2 ) 4  xx sin1sin  9 (x + 1) sin x 14    xx  21 5 x2  )2lg( x 10 5x + x lg x 15 1 e x Упражнение 6. 1) Транспонируйте матрицу М 1 x x 2 a 2 3 b c d         с помощью операции Символы  Матрицы  Транспонирование. 2) Инвертируйте матрицу 1 x y 2       с помощью операции Символы  Матрицы  Инвертирование. 3) Вычислите определитель матрицы М 1 x x 2 a 2 3 b c d         с помощью операции Символы  Матрицы  Определитель. Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 37. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Кирьянов Д.В. Mathcad 15/Mathcad Prime 1.0. [Текст]: БВХ-Петербург, 2012. -428 с. 1. Дьяконов В.П. Mathcad 11/12/13 в математике: Справочник. [Текст]: Горячая линия-Телеком, 2007, 960 с. Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 38. ОГЛАВЛЕНИЕ Введение …………………………………………………………………………. 3 Структура рабочего окна Mathcad …………………………………………….. 4 Лабораторная работа № 23 ……………………………………………………. 6 Лабораторная работа № 24………………………………………………………. 12 Лабораторная работа № 25 ……………………………………………………. 16 Лабораторная работа № 26………………………………………………………. 21 Лабораторная работа № 27 …..…………………………………………………. 27 Лабораторная работа № 28 .……………………………………………………. 29 Лабораторная работа № 29 ….…………………………………………………. 33 Лабораторная работа № 30………………………………………………………. 35 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………………… 37 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»