Реферат: MathCad

Фирма MathSoft Inc.(США) выпустила первую версию системы в 1986 г. Главная отличительная особенность системы MathCAD заключается в её входном языке, который максимально приближён к естественному математическому языку, используемому как в трактатах по математике, так и вообще в научной литературе. В ходе работы с системой пользователь готовит так называемые документы. Они одновременно включают описания алгоритмов вычислений, программы управляющие работой систем, и результат вычислений. По внешнему виду тексты мало напоминают обычной программы.

2.Возможности системы

Mathcad —это популярная система компьютерной математики, предназначенная для автоматизации решения массовых математических задач в самых различных областях науки, техники и образования. Название системы происходит от двух слов — MATHematica (математика) и CAD (Computer Aided Design — системы автоматического проектирования, или САПР). Так что вполне правомерно считать Mathcad математическими САПР.

Сегодня различные версии Mathcad являются математически ориентированными универсальными системами. Помимо собственно вычислений, как численных, так и аналитических, они позволяют с блеском решать сложные оформительские задачи, которые с трудом даются популярным текстовым редакторам или электронным таб­лицам. С помощью Mathcad можно, например, готовить статьи, книги, диссертации, научные отчеты, дипломные и курсовые проекты не только с качественными текста­ми, но и с легко осуществляемым набором самых сложных математических формул, изысканным графическим представлением результатов вычислений и многочислен­ными «живыми» примерами. А применение библиотек и пакетов расширения обес­печивает профессиональную ориентацию Mathcad на любую область науки, техники и образования.

К важным достоинствам новых версий Mathcad относятся настройка под любой мало- мальски известный тип печатающих устройств, богатый набор шрифтов, возмож­ность использования всех инструментов Windows, прекрасная графика и современ­ный многооконный интерфейс. В новые версии Mathcad включены эффективные средства оформления документов в цвете, возможность создания анимированных (движущихся) графиков и звукового сопровождения. Тут же текстовый, формульный и графический редакторы, объединенные с мощным вычислительным потен­циалом. Предусмотрена и возможность объединения с другими математическими и графическими системами для решения особо сложных задач. Отсюда и название таких систем — интегрированные системы.

Впрочем, в решении задач интеграции создатели Mathcad пошли намного дальше — эта система обеспечивает подлинную интеграцию с целым рядом других математических, графических и офисных систем. Для этого в нее включен специальный системный интегратор MathConnex. Летом 1999 года выпущена новейшая версия системы — Mathcad 2000. В ней суще­ственно увеличено число встроенных функций, улучшены графические возмож­ности, повышены скорость вычислений и удобство работы.

Состав системы Mathcad

Как интегрированная система Mathcad 2000 содержит следующие основные компо­ненты:

1. Редактор документов — редактор с возможностью вставки математических вы­ражений, шаблонов графиков и текстовых комментариев;

2. MathConnex — системный интегратор, обеспечивающий интеграцию Mathcad с рядом иных программных продуктов;

3. Центр ресурсов — система управления ресурсами системы;

4. Электронные книги — электронные книги с описанием типовых расчетов в раз­личных областях науки и техники;

5. Справочная система — система для получения справочных данных по тематичес­кому и индексному каталогу, а также для поиска нужных данных по ключевому слову или фразе;

6.Быстрые шпаргалки QuickSheets — короткие примеры с минимальными ком­ментариями, описывающие применение всех встроенных операторов и функций системы;

7. Броузер Интернета — собственное средство выхода в Интернет.

Системы реализуют типовые и весьма обширные возможности Windows 95/98/NT, включая доступность множества шрифтов, работу со всеми типами принтеров, од­новременное выполнение нескольких разнохарактерных задач и (в последних вер­сиях) реализацию технологии обмена объектами OLE2. В режиме редактирования возможна одновременная работа с рядом документов и перенос объектов из одного окна в другое.

Предусмотрен также импорт любых графических изображений — от простых и спе­циальных графиков функций до многокрасочных репродукций художественных произведений. Введены средства анимации рисунков и воспроизведения видеофай­лов со звуковым стереофоническим сопровождением. Это наряду с улучшенной визуализацией сложных расчетов позволяет пользователю готовить электронные статьи и книги высокого качества. Начиная с версии Mathcad 8.0, было предусмот­рено упрощенное построение двумерных графиков и вращение трехмерных графи­ков мышью. Теперь в версию Mathcad 2000 введено упрощенное построение и трех­мерных графиков.

Особый интерес представляют встраиваемые в систему электронные книги, содер­жащие справки и примеры применений системы по ряду разделов математики, ме­ханики, физики, электротехники и радиотехники, а также по интерфейсу системы. Справки содержат математические формулы и иллюстрации. Можно выделить нужную справку (формулу или рисунок) и перенести ее в текст документа. Библио­теки и пакеты расширений системы Mathcad 2000 — еще одно мощнейшее средство расширения возможностей системы и ее профессиональной ориентации на решение задач в различных предметных областях. Особо надо отметить системный интегратор MathConnex. По существу это отдельное приложение, обеспечивающее использование в составе одного документа блоков из разных систем, например Mathcad, Excel, MATLAB и др. Интеграции различных математических и графических систем, несомненно, принадлежит будущее компь­ютерной математики, и MathConnex — хорошее начало этому.

Варианты системы Mathcad 2000

Новейшая версия Mathcad 2000 выпущена в трех основных вариантах:

1. Mathcad 2000 Standard — упрощенный вариант, удобный для большинства пользо­вателей и применяемый в учебных целях;

2. Mathcad 2000 Professional (или PRO) — профессиональный вариант, ориентиро­ванный на математиков и научно-педагогических работников, заинтересованных в автоматизации своих достаточно сложных и трудоемких расчетов;

3. Mathcad 2000 Premium — расширенный за счет сопутствующих систем вариант, предназначенный для профессиональных математиков и ученых.

Важно отметить, что Mathcad не только средство для решения математических за­дач. Это, по существу, мощная математическая САПР, позволяющая готовить на высочайшем полиграфическом уровне любые относящиеся к науке и технике мате­риалы — документацию, научные отчеты, книги и статьи, диссертации, дипломные и курсовые проекты и т. д. При этом в них одновременно могут присутствовать тексты сложного вида, любые математические формулы, графики функций и различные иллюстративные материалы. Mathcad 2000 PRO позволяет также готовить и высококачественные электронные уроки и книги с гиперссылками. Наиболее обширными возможностями в подготов­ке сложных документов с инженерными чертежами и графиками обладает версия Mathcad 2000 Premium.

Особенности новых версий Mathcad

Mathcad — бурно развивающаяся система. Ее новые версии выходят чуть ли не еже­годно.

Уже версия Mathcad 7.0 PRO отличалась рядом принципиальных особенностей:

• отсутствие проблемы 2000;
• пользовательский интерфейс, существенно переработанный и приближенный к интерфейсу текстового процессора Word 95/97;
• ввод новой строки в документе простым нажатием клавиши Enter (или Ctrl+F9);
• удаление новой строки нажатием клавиши Backspace (или Ctrl+FlO);
• естественное выделение частей математических выражений мышью;
• задание в первый раз для данной переменной ее значения или значений нажати­ем клавиши = (при этом на экране выводится знак присваивания : =), при повтор­ном использовании клавиши == для этой же переменной выводится ее текущее значение;
• быстрое построение'(QuickPlot) графиков в Декартовых и полярных координатах с автоматической установкой пределов изменения независимых переменных;
• новая палитра символьной математики с расширенными операторами;
• более удобный и наглядный синтаксис символьных операций;
• возможность обработки ошибок в ходе вычислений;
• новые инструкции on error.continuen return;
• применение в программах операторов символьных операций;
• новый тип строковых данных, констант и переменных;
• восемь новых функций для работы со строковыми данными; задание размерных величин в системе СИ;
• возможность подготовки сложных документов разными пользователями, рабо­тающими в разных местах, с помощью операции Collaboratory;
• возможность обмена документами через Интернет;
• появление более оперативного центра ресурсов (Resource Center) вместо «быст­рых шпаргалок» QuickSheet, электронных книг, самоучителя и др.;
• моделирование (симулирование) работы сложных систем, построенных из функци­ональных блоков, с помощью системы MathConnex, имеющей 16 компонентов;
• возможность использования функций других систем (Excel, Axum, MatLAB и др.) и фактическая интеграция с ними.
• Некоторые из указанных изменений можно отнести к разряду приятных мелочей, например расширенное действие знака = (ранее для присваивания переменным зна­чений требовалось вводить только комбинированный знак ; =). Другие изменения, такие как интеграция с иными системами и применение системного интегратора MathConnex, являются серьезным дополнением системы, открывающим перед ней множество новых возможностей.

Версия Mathcad 8.0 PRO предоставляет еще целый ряд полезных возможностей:

• около 50 новых математических функций (элементарных, специальных, статис­тических и др.);
• новые функции оптимизации maximize и minimize;
• решение задач линейного программирования;
• новые функции контроля типа данных;
• улучшенный блок решения систем нелинейных уравнений — снято ограничение на полное число уравнений (ранее было не более 50), теперь их число может до­стигать 200;
• введение набора методов численного интегрирования с возможностью выбора конкретного метода через контекстное меню, вызываемое щелчком правой кноп­ки мыши при установке указателя на знак интеграла;
• возможность проведения бинарных вычислений;
• эффективные средства сглаживания данных;
• выполненный в стиле Microsoft Office 97 строгий интерфейс с плоскими кнопками;
• более рациональное расположение команд в главном меню;
• улучшенные средства ввода и форматирования текста;
• команды редактирования Find (найти) и Replace (найти и заменить);
• новая возможность блокировки и скрытия областей;
• улучшенный вывод таблиц;
• возможность записи документов в формате HTML, принятом в Интернете;
• возможность записи документов в формате предшествующих версий;
• поддержка новой графики Open GL и Active X;
• применение мастеров для создания сложных трехмерных графиков;
• существенно улучшенные средства форматирования графиков;
• просмотр графиков в увеличенном масштабе;
• применение улучшенной (более плавной) функциональной окраски поверхно­стей;
• возможность изображения на одном трехмерном графике поверхностей и фигур разного типа;
• возможность изображения на одном трехмерном графике разных объектов, пе­ресекающихся в пространстве;
• возможность вращения трехмерных графиков в пространстве мышью;
• анимация трехмерных графиков при нажатии клавиши Shift.

Наконец, новейшая версия Mathcad 2000 прибавила к этим возможностям еще ряд новых и существенных отличий:

• улучшен интерфейс системы, в частности интеграция с Интернетом перенесена в центр ресурсов;
• введен ряд новых функций для финансово-экономических расчетов, создания матриц трехмерных поверхностей, численного решения дифференциальных уравнений в составе блока Given, контроля типа размерных переменных и др.;
• введен набор функций для выполнения регрессии — экспоненциальной, лога­рифмической, синусоидальной и др.;
• введен набор логических операторов;
• расширены возможности функции root — теперь она может искать корень не только по заданному приближению (функция с двумя параметрами), но и в заданном интервале (функция с четырьмя параметрами);
• введено ускоренное и упрощенное построение трехмерных графиков;
• предусмотрено наложение надписей на блоки документов, в том числе графичес­кие;
• введена трассировка ошибок;
• существенно обновлен набор примеров в центре ресурсов;
• обеспечен контроль орфографии англоязычных текстов на трех диалектах англий­ского языка.