Материал: Основы работы в среде Mathcad по дисциплине Математическое моделирование в машиностроении. Перова А.В

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Рис. 13. Задание оператора пользователя с выбором имени

из набора знаков

Порядок выполнения лабораторной работы 3

Упражнение 1. Используя операцию Символы РасчетыС плавающей запятой…, представьте:

- число  в 7 позициях;

- число 12, 345667 в 3 позициях.

Упражнение 2. Выведите следующие числа в комплексной форме, используя операцию РасчетыКомплексные меню Символы:

;

tg (a );

;

для выражения 3) последовательно выполните операции РасчетыКомплексные и Упростить меню Символы.

Упражнение 3. Для полинома g(x) (см. Табл. 6) выполнить следующие действия:

разложить на множители, используя операцию Символы Фактор;

подставьте выражение x = y + z в g(x), используя операцию Символы Переменные Замена (предварительно скопировав подставляемое выражение в буфер обмена, выделив его и нажав комбинацию клавиш Ctrl + C);

используя операцию Символы Расширить, разложите по степеням выражение, полученное в 2);

используя операцию Символы Подобные, сверните выражение, полученное в 3), по переменной z.

Таблица 6

Варианты упражнения 3

вари-анта

g(x)

вари-анта

g(x)

  1. 1

x4 - 2x3 + x2 - 12x + 20

  1. 9

x4 + x3 - 17x2 - 45x - 100

  1. 2

x4 + 6x3 + x2 - 4x - 60

  1. 10

x4 - 5x3 + x2 - 15x + 50

  1. 3

x4 - 14x2 - 40x - 75

  1. 11

x4 - 4x3 - 2x2 - 20x + 25

  1. 4

x4 - x3 + x2 - 11x + 10

  1. 12

x4 + 5x3 + 7x2 + 7x - 20

  1. 5

x4 - x3 - 29x2 - 71x -140

  1. 13

x4 - 7x3 + 7x2 - 5x + 100

  1. 6

x4 + 7x3 + 9x2 + 13x - 30

  1. 14

x4 + 10x3 +36x2 +70x+ 75

  1. 7

x4 + 3x3 - 23x2 - 55x - 150

  1. 15

x4 + 9x3 + 31x2 + 59x+ 60

  1. 8

x4 - 6x3 + 4x2 + 10x + 75

Упражнение 4. Разложите выражения на элементарные дроби используя операцию Символы Переменные Преобразование в частичные доли:

  1. ;

  1. ;

  1. ;

  1. .

Упражнение 5. Разложите выражения в ряд с заданной точностью, используя операцию Символы Переменные Разложить на составляющие:

ln ( 1 + x), х0 = 0, порядок разложения 6;

sin (x)2, х0 = 0, порядок разложения 6.

Упражнение 6. Найти первообразную аналитически заданной функции f(x) (Табл. 7), используя операцию Символы Переменные Интеграция.

Упражнение 7. Определить символьное значение первой и второй производных f(x) (Табл. 7), используя команду Символы Переменные Дифференциалы.

Упражнение 8.

Транспонируйте матрицу М

с помощью операции Символы Матрицы Транспонирование.

Инвертируйте матрицу

с помощью операции Символы Матрицы Инвертирование.

Вычислите определитель матрицы М

с помощью операции Символы Матрицы Определитель.

Таблица 7

Варианты упражнений 6 и 7

вари-анта

f(х)

вари-анта

f(х)

вари-анта

f(х)

  1. 1

6

x2

11

(2x + 3) sin x

  1. 2

7

12

2

  1. 3

1/(x )

8

2

13

1/(1 + x + x2)

  1. 4

9

(x + 1) sin x

14

  1. 5

x2

10

5x + x lg x

15

Упражнение 8. Вычислите пределы:

Упражнение 9. Задайте операторы пользователя:

Для пересчета единиц электрической энергии (кВтч в Дж, эВ в Дж) если известно, что

1 кВтч = 3,6  106 Дж;

1 эВ = 1,602  10-19 Дж.

Для пересчета единиц магнитной индукции (Вб/см2 в Т, Гс в Т) если известно, что

1 Вб/см2 = 1  104 Т;

1 Гс = 1  10-4 Т.

Для пересчета единиц мощности (эрг/с в Вт, кгсм/c в Вт) если известно, что

1 эрг/с = 1  10-7 Вт;

1 кгсм/c = 9,80665 Вт.

Контрольные вопросы

        1. Назовите способы выполнения символьных операций в MathCAD.

        2. Что необходимо сделать с выражением перед применением символьных преобразований в командном режиме?

        3. Перечислите символьные операции с выделенными выражениями.

        4. Перечислите символьные операции с выделенными переменными.

        5. Перечислите символьные операции с выделенными матрицами.

        6. Перечислите символьные операции преобразования.

        7. Какие параметры определяет стиль представления результатов вычислений и где он задается?

        8. В каких случаях результат символьных преобразований помещается в буфер обмена?

        9. Каким образом можно вычислить предел в MathCAD?

        10. Для чего необходимо задание операторов пользователя?

        11. Как задать оператор пользователя?

Приложение 1

Системные переменные

Ниже приведены системные переменные и константы Mathcad с их значениями по умолчанию.

 = 3.14159

Число . Чтобы напечатать нажмите [Ctrl-P]

e = 2.71828

Основание натурального логарифма

Бесконечность (10307). Чтобы напечатать, нажмите [Ctrl-Z]

%

Процент. Используйте его в выражениях, подобных 10% или как масштабируемый множитель.

i

Мнимая единица

j

Мнимая единица

TOL =10-3

Допустимая погрешность при различных алгоритмах аппроксимации (интегрирования, решения уравнений). Изменить значение системной переменной TOL и ниже следующих можно с помощью команды МатематикаПараметры.

CTOL = 10-3

Устанавливает точность ограничений в решающем блоке, чтобы решение было допустимым.

ORIGIN = 0

Определяет индекс первого элемента векторов и матриц.

FRAME = 0

Используется в качестве счетчика при создании анимаций.

PRNPRECISION = 4

Число значащих цифр.

PRNCOLWIDTH = 8

Число позиций для числа.

CWD

Текущий рабочий каталог в форме строки.

Приложение 2

Встроенные операторы

В таблице, приведенной ниже, используются следующие обозначения: X и Y - переменные или выражения любого типа; x и y - вещественные числа; z и w - вещественные или комплексные числа; m и n - целые числа; A и B - массивы (векторы или матрицы); i - дискретный аргумент; t - любая переменная; f - любая функция.

Оператор

Клавиши

Назначение оператора

X := Y

X : Y

Локальное присваивание X значения Y

XY

XY

Глобальное присваивание X значения Y

X =

X =

Вывод значения X

X + Y

X + Y

Сложение X с Y

X

+ Y

X [Ctrl][] Y

То же, что и сложение. Перенос чисто косметический.

X - Y

X - Y

Вычитание из X значения Y

XY

X * Y

Умножение X на Y

X / z

Деление X на z

zw

z ^ w

Возведение z в степень w

z \

Вычисление квадратного корня из z

n [Ctrl]\ z

Вычисление корня n-ой степени из z

n !

n !

Вычисление факториала

Bn

B [ n

Ввод нижнего индекса n

An,m

A [ n , m

Ввод двойного индекса

A<n>

A [Ctrl]6 n

Ввод верхнего индекса

[Ctrl][Shift]4

Суммирование Х по i = m, m + 1, . . . n

$

Суммирование Х по дискретному аргументу i

[Ctrl][Shift]3

Перемножение Х по i = m, m + 1, . . . n

#

Перемножение Х по дискретному аргументу i

$

Суммирование Х по дискретному аргументу i

&

Вычисление определенного интеграла f(t) на интервале [a, b]

Вычисление производной f(t) по t

[Ctrl]

Вычисление производной n-го порядка функции f(t) по t

()

Ввод пары круглых скобок с шаблоном

x > y

x > y

Больше чем

x < y

x < y

Меньше чем

x y

x [Ctrl]0 y

Больше либо равно

x y

x [Ctrl]9 y

Меньше либо равно

z = w

z [Ctrl]= w

Булево равенство возвращает 1, если операнды равны, иначе 0

z w

z [Ctrl]3 w

Не равно

z

z

Вычисление модуля комплексного z

Тригонометрические функции

sin(z)

csc(z)

  • синус

  • косеканс

cos(z)

sec(z)

  • косинус

  • секанс

tan(z)

cot(z)

  • тангенс

  • котангенс

Гиперболические функции

sinh(z)

tanh(z)

csch(z)

  • гиперболический синус

  • гиперболический тангенс

  • гиперболический косеканс

cosh(z)

sech(z)

coth(z)

  • гиперболический косинус

  • гиперболический секанс

  • гиперболический котангенс

Обратные тригонометрические функции

аsin(z)

аcos(z)

аtan(z)

  • обратный тригонометрический синус

  • обратный тригонометрический косинус

  • обратный тригонометрический тангенс

Показательные и логарифмические функции

exp(z)

ln(z)

log(z)

  • экспоненциальная функция (или еz)

  • натуральный логарифм (по основанию е)

  • десятичный логарифм (по основанию 10)

Функции работы с частью числа (округление и пр.)

Re(z)

Im(z)

arg(z)

  • выделение действительной части z

  • выделение мнимой части z

  • вычисление аргумента (фазы)

floor(x)

ceil(x)

mod(x,y)

angle(x,y)

  • наибольшее целое, меньшее или равное х

  • наименьшее целое, большее или равное х

  • остаток от деления х/y со знаком х

  • положительный угол с осью х для точки с координатами (x,y)

Источник: https://studfile.net/preview/16562955/