38
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»

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

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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»

Page 2: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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»

Page 3: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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»

Page 4: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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»

Page 5: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

Рисунок 4 Окно Mathcad со всеми палитрами математических знаков

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Page 6: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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»

Page 7: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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»

Page 8: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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»

Page 9: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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»

Page 10: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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.

1̀:

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»

Page 11: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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»

Page 12: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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»

Page 13: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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»

Page 14: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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...0X

2. )2cos( xY 2...0X

3. )2sin(4

1xY 2...0X

4. )sin(

1

xY 2...0X

5. )tan(xY 2...0X

6. )2ln( xY 2...0X

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Page 15: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

7. xeY

1 12...6X

8. xY 5.0 2...0X

9. )(sin 2 xY 2...0X

10. 2)sin(xY 2...0X

11. )(tan2 xY 2...0X

12. x

xY

2

)ln( 3.12...6.8X

13. 254 xaY 1.2,3.12...6.8 AX

14. )2sec( xY 2...0X

15. 3xY 12...6X

16. AXctgY )4

(

2...0X

17. AXctgY )4

(

2...0X

18. 11

XY 3.12...6.8X

19. 22 AXY 1.2,3.12...6.8 AX

20. 12...6X

21. XAXY )ln( 1.2,3.12...6.8 AX

22. AXctgY )4

(

2...0X 1.2A

23. AXY )4

sin(

2...0X 1.2A

24. 1 xeY 2...0X

25. x

AY2sin

1 2...0X

)4

(cos

XecY

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Page 16: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

26. xxY )2ln( 2...0X

27. )cos(1

xe

Yx 12...6X

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Page 17: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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»

Page 18: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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»

Page 19: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

Результат представлен на рисунке 12

Рисунок 12 Определение точек пересечения графиков

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Page 20: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

Варианты заданий

Построить график функции:

1. 1ln XY , )2sin( xY 2...0X

2. ]...0[,)2(],2.5...1[,)2(2

XXctgYAXAx

eY

x

3. ]4...5.2[,]2...0[)cos(,)ln(*1 2

2 AXAxYXx

xY

4. )*5.0tan(6,]10..1[)(*93 XYBXXBXY

5. )2cos(],2.5...1[,]5...1[)(2

5.0 2XYAXeAx

Y xx

6. ]4...5.2[,]2...0[)2

cos(,)2ln(**2

2

5.

AXAx

Yxx

xY

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. Ax

ctgYAXex

AY x *2)

2(3,]15...2[)ln(*

*2 2

2

10. xexYAXAXAY )2sec(5,]4..1[2)*ln( 3

11. xeX

YXXX

XY )

4cos(,]8..2[

)ln(

3

12. 2,)cos(

4,]20...1[*25.02

3 AX

AYBXBY 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 XYAXA

x

AY x

15. 2)ln(*5,]1..5.0[*2)(cos XA

XAYAXAeecY x

16. ,)sin()2(],2.5...1[,]5.2...1[))ln(2(*2

xXtgYAXXAA

eY

x

17. 32 *2)2

sin(3,]5...2[)ln(*)ln(

**2A

xYAXe

x

AXY x

18. 2)*ln(*5,]1..5.0[*2)sin( XxAAYAXAeY x

19. ,)3

2(],2.5...1[,]5...1[)(2 X

ctgYAXXAx

eY

x

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Page 21: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

20. XXAAYAXAeY x )**4ln(*5,]1..5.0[*2)cos( 2

21. ,)4

cos(],2.5...1[,]5...1[)8.0(*5.0

23 XYAXA

X

XY x

22. )cos(

4,]20...1[*25.02

3

X

AYBXBY x

23. 4

)2(7,]10.0[*5*4

2 XtgYAX

A

XAY

24. BxYBXB

XeY x *2)2sin(4,]5.2...5.0[

*5.03

25. ,)3sin(],2.5...1[,]5...1[)*2(2

8.0 22 XYAXeAx

Y xx

26. 1.2,)2

cos(,]5...0[)2ln(**2

2

5.

AAx

YXxx

xY

27. ]2...0[,)3

cos(],2.5...1[,)8.0(2

23

XX

YAAx

AY x

28. ]2...0[,)3

cos(],2.5...1[,)8.0(2

23

XX

YAAx

AY x

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Page 22: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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»

Page 23: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

Рисунок 14 Результат построения поверхности вторым способом

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Page 24: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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»

Page 25: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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»

Page 26: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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

2sin()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

2cos()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»

Page 27: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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»

Page 28: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

Задание 3. Вычислить значение производных следующих функций (переменная Х):

)(sin 2 xY

)2( XtgY

)(cos 2 xY

)*3(sin 2 xY

)ln(*8 xY

)ln(x

xY

)ln(x

eY

x

x

xY

)sin(

xY 5.0 2*5*4 XAY

2)ln(*2 xxY

5.0*6 x

xY

)sin( 2xY

)2

(sin 2 xY

xeY

)ln(

1

xY

22 *5*4 XAY 3xY

)2( XctgY

xeY

2

)ln(*2 2xY

A

xY

)1

(sin 2

xY

)*3(cos 22 xY

)ln(*8.0 xY x 2*5*4 XAY

)ln(x

xY

)(sin 2 xY

Задание 4. Вычислить значение интегралов следующих выражений:

1. )ln(*8 xY

2. )(sin 2 xY

3. )ln(x

xY

4. 2*5*4 XAY

5. xe

Y2

6. )1

(sin 2

xY

7. )*3(sin 2 xY

8. A

xY

9. xe

Y1

10. )2( XctgY

11. )ln(x

eY

x

12. xY 5.0

13. x

xY

)sin(

14. )2( xtgY

15. )2

(sin 2 xY

16. )ln(*8.0 xY x

17. xeY 2

18. 2*5.0 xY x

19. 22 *5*3 XAY

20. )4

(sin2

2 xY

21. )ln(

5.0

xY

x

22. )22(sin 2 xY

23. )cos(x

eY

x

24. )2(*8 xctgY

25. )ln(*3.0 xY x

26. xe

Y1

27. )*3(sin 2 xY

28. )2( xtgY

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Page 29: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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»

Page 30: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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»

Page 31: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

Рисунок 20 Настройка гистограммы

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Page 32: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

Варианты заданий

1. )2sin(5 xY

2. )2cos(3 xY

3. )2sin(4

17 xY

4. )sin(

14

xY

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»

Page 33: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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 - 2x

3 + x

2 - 12x + 20 9 x

4 + x

3 - 17x

2 - 45x - 100

2 x4 + 6x

3 + x

2 - 4x - 60 10 x

4 - 5x

3 + x

2 - 15x + 50

3 x4 - 14x

2 - 40x - 75 11 x

4 - 4x

3 - 2x

2 - 20x + 25

4 x4 - x

3 + x

2 - 11x + 10 12 x

4 + 5x

3 + 7x

2 + 7x - 20

5 x4 - x

3 - 29x

2 - 71x -140 13 x

4 - 7x

3 + 7x

2 - 5x + 100

6 x4 + 7x

3 + 9x

2 + 13x - 30 14 x

4 + 10x

3 +36x

2 +70x+ 75

7 x4 + 3x

3 - 23x

2 - 55x - 150 15 x

4 + 9x

3 + 31x

2 + 59x+ 60

8 x4 - 6x

3 + 4x

2 + 10x + 75

2. Вычислите пределы:

1)

2)

3)

4)

5) 0x

1 x( )

1

xlim

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Page 34: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

3. Разложите выражения на элементарные дроби используя операцию

Символьные операции переменная преобразовать к дробно-

рациональному виду:

1) xx

xx

3

2 16; 2)

11

232

2

xxx

x;

3) 31

1

xx

x; 4)

31

164522

2

xxx

xx.

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Page 35: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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 41

;

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»

Page 36: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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 xx2 13 1/(1 + x + x

2)

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

x2

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

x2

a

2

3

b

c

d

с помощью операции Символы Матрицы Определитель.

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Page 37: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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»

Page 38: 429.методическое пособие по дисциплине «информатика» ч2 использование системы mathcad

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»