ВВЕДЕНИЕ
В соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования для технических специальностей и направлений подготовки выпускник должен владеть компьютерными методами сбора, хранения и обработки информации, уметь работать с современными ЭВМ на уровне пользователя и использовать пакеты прикладных программ для решения типовых задач. Применение последних основано на знании теоретических основ их построения, терминологии, сравнительных характеристик и приемов эффективного использования для решения прикладных задач.
Mathcad – это приложение для математических и инженерных вычислений, промышленный стандарт проведения, распространения и хранения расчетов. Mathcad – продукт компании Parametric Technology Corporation (PTC) – мирового лидера разработки систем САПР, PDM и PLM[1]. Mathcad является универсальной системой, т.е. может использоваться в любой области науки и техники – везде, где применяются математические методы. Mathcad является стандартом для инженерных вычислений. На данный момент его используют более 250 000 инженеров по всему миру.
Вычислительные средства Mathcad обеспечивают расчеты по сложным математическим формулам, включая численные методы и аналитические преобразования. Mathcad имеет большой набор встроенных математических функций, позволяет вычислять ряды, суммы, произведения, интегралы, производные, работать с комплексными числами, решать линейные и нелинейные уравнения, а также дифференциальные уравнения и системы, проводить минимизацию и максимизацию функций, выполнять векторные и матричные операции, статистический анализ и т.д. Автоматически ведётся контроль размерностей и пересчёт в разных системах измерения (СИ, СГС и др.). Mathcad обеспечивает непревзойденный диапазон вычислительных возможностей, включает более 400 встроенных функций и автоматизированное управление единицами измерения.Выполняемые в режиме реального времени и представляемые в понятной форме вычисления интегрируются с диаграммами, графиками, текстом и изображениями в единый, интерактивный, профессионально оформленный документ.
Документы Mathcad представляют расчеты в виде, очень близком к стандартному математическому языку, что упрощает постановку и решение задач. Mathcad содержит текстовый и формульный редактор, вычислитель, средства научной и деловой графики, а также огромную базу справочной информации, как математической, так и инженерной. Редактор формул обеспечивает естественный «многоэтажный» набор формул в привычной математической нотации (деление, умножение, квадратный корень, интеграл, сумма и т.д.). Мощные средства построения графиков и диаграмм сочетают простоту использования и эффектные способы визуализации данных и подготовки документов.
Система Mathcad[1] по праву называется современной универсальной массовой математической системой для всех пользователей [1, 3, 4, 6, 5], и, несомненно, будет полезна для студентов ИРИТ-РТФ уже на 1 курсе.
Mathcad является полноценным Windows‑приложением со встроенными средствами обмена и поддерживает технологию OLE. В 2018 годукомпания PTC выпустила версию Mathcad Prime 5.0 (разрядность: 32bit+64bit, язык интерфейса: мульти язычный, русский присутствует). Компания объявила, что традиционная предыдущая редакция (Mathcad 15) будет поддерживаться PTC до 2019 года.
Для обучения работе с системой рекомендуетсяиспользовать пакеты примеров, являющиеся приложением к книге Дьяконова В.П. «Справочник по Mathcad PLUS 6.0 PRO»[1]. Для корректного отображения текстовых комментариев в документах этого пакета необходимо установить на компьютере шрифт SchoolBook Cyrillic. Шрифт находится в архиве,используемом для изучения пакета.
Для изучения системы необходимо установить версию Mathcad Prime 5.0ссайтаразработчикаParametric Technology Corporation PTC.Сайт разработчика:https://www.ptc.com/ru
Устанавливается БЕСПЛАТНАЯ 30-дневная полнофункциональная пробная версия.По истечении 30 дней вы автоматически получите неограниченный срок доступ к приложению PTC Mathcad Express, облегченной версии PTC Mathcad 5.0.
PTC Mathcad Express — это бесплатное математическое программное обеспечение, которое дает на неограниченный срок доступ к отдельным функциям приложения PTC Mathcad Prime 5.0.
Однако все лабораторные задания надо выполнять в полнофункциональной версии MathcadPrime5.0.или версии MathcadPrime 4.0.
Прежде чем приступить к выполнению заданий в системеMathcadPrime, необходимо изучить раздел настоящих методических указанийMATHCAD – УНИВЕРСАЛЬНАЯ СИСТЕМА МАТЕМАТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ. Рекомендуется использоватьисточники, указанные в разделе на стр. 26 [1 - 6], и другие источники.
Ниже следуют конкретные рекомендации по выполнению заданий и формированию отчетного архива. Создайте папку, в которой далее будут сохраняться результаты выполненных упражнений по Mathcad и отчет по домашнему заданию поMathcad. Используйте следующий шаблон имени папки Группа_Фамилия_Имя_MathСad.
Например,РИ-140015_Аксенов_Владимир_MathСad.
Внимание! Имена папки и всех файлов в папке формируются строго в соответствии с указанным шаблоном, с точностью до языка и регистра символов, например,
РИ-140015_Аксенов_Владимир_MathСad. Не забывайте выполнять резервное копирование этой папки на съемный носитель (или в облачное хранилище) после каждого сеанса работы, чтобы не потерять результаты работы.
Откройте в MS Word (версия не ниже 2010) документ Шаблон отчета по ДЗ 1 по курсу Информатика ТОР. Выполните команду Сохранить как. Выберите созданную выше папку, и введите имя документа Wordпо шаблону Группа_Фамилия _ Имя _ MathСad, например,
РИ-140015_Аксенов_Владимир_MathСad.
Заполните данные на титульном листе отчета, отмеченные цветом: введите номер группы, фамилию и инициалы, личный номер студента УрФУ (номер указан в зачетной книжке). Сохраните документ и закройте его. В этом отчетном документе Word должны содержаться результаты выполнения упражнений: текст, рисунки, гиперссылки на файлы с результатами работы. Поскольку все файлыдолжны находиться в одной папке (Группа_Фамилия_Имя_MathСad), то гиперссылки должны работать корректно и на компьютере преподавателя в ходе проверки работы.
После выполнения всех заданий папку с результатами выполненной работы следует заархивировать (ZIPархиватор). Имя архива обязательно должно совпадать с именем вложенной в него папки. Не допускается формирование архива, состоящего непосредственно из файлов, поскольку при разархивировании на компьютере преподавателя должна появиться папка (например, РИ-140015_Аксенов_Владимир_MathСad), а не отдельные файлы. Благодаря использованию шаблона имени, все папки студентов на компьютере преподавателя будут располагаться строго по алфавиту.
Архив Группа_Фамилия _ Имя _ MathСad необходимо отправить преподавателю на проверку по адресу: [email protected]. Если архив не отправляется, то его следует разместить на любом доступном ресурсе и прислать преподавателю ссылку для скачивания данного архива. В любом случае тема письма совпадает с названием вложенного архива, например, РИ-140015_Аксенов_Владимир_MathСad. Благодаря использованию шаблона темы письма, входящая почта преподавателя будет наглядно отображать полученные от студентов отчетные архивы или ссылки на эти архивы. После получения архива преподавателем студент получает подтверждение о его получении. Если подтверждение не получено в течение двух суток, необходимо отправить архив повторно.
Оценка выполненной работы в баллах системы БРС зависит от срока представления и качества отчетных документов. Требования к качествуотчетных документов, представляемых по результатам выполнения лабораторных работ, опубликованы [13].
Срок присылки архива в этом учебном году – 01.10.2018.
Начиная с 02.10.2018, будет проставляться задержка работы - 1 неделя, с 09.10.2018 – 2 недели, с 16.10.2018 – 3 недели.
1 MATHCAD – УНИВЕРСАЛЬНАЯ СИСТЕМА МАТЕМАТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ
Рабочая область PTC Mathcad Prime
Рабочая область PTC Mathcad Prime содержит следующие элементы и пользовательского интерфейса.
Строка заголовка - расположена в верхней части окна и отображает установленную версию PTC Mathcad Prime и имя активного документа Mathcad.
Кнопка PTC Mathcad Prime расположена в строке заголовка и содержит следующие элементы.
Создать, Открыть, Сохранить, Сохранить как, Закрыть - команды для работы с файлами.
Печать - команда для печати текущего документа.
Опции - открывает диалоговое окно Опции PTC Mathcad и предоставляет доступ к диалоговым окнам О программе, Лицензия и Опции.
Выход - выход из PTC Mathcad Prime, если не требуется сохранения ни одного из открытых документов. В противном случае открывается окно запроса с опцией, позволяющей сохранить или не сохранять каждый несохраненный документ.
Недавно использовавшиеся документы - список последних использовавшихся документов.
Лента — содержит вкладки, на которых сгруппированы связанные команды. На вкладках ленты отображаются контекстные меню, всплывающие подсказки и сочетания клавиш.
Панель быстрого доступа - содержит часто используемые команды. Команды можно добавлять и удалять с панели. Панель быстрого доступа может находиться под или над лентой.
Контекстные меню - если щелкнуть документ правой кнопкой мыши, можно получить доступ к часто используемым командам.
Панель открытых документов - расположена непосредственно под лентой и содержит одну или несколько вкладок. Каждая вкладка получает имя открытого документа. При отсутствии открытых документов в панели открытых документов отображается единственная вкладка с именем "Безымянный-1".
Строка состояния - содержит номера страниц документа, цветной кружок, показывающий состояние кнопок "Автоматический расчет", "Найти и заменить", "Регулятор масштабирования", «Просмотр страницы» и "Режим черновика".
Окно "Функции" - дополнительное прикрепляемое окно с возможностью поиска, в котором отображаются все встроенные функции PTC Mathcad Prime.
Окно RSS-канала - дополнительное окно, расположенное справа от документа, в котором отображается содержимое пользовательского RSS-канала.
При запуске PTC Mathcad Prime открывается новый документ, в который можно добавить текст, уравнения, графики и изображения. Количество одновременно открытых документов ограничивается только ресурсами операционной системы. Можно открыть одновременно несколько документов. Каждый открытый документ помещается на новую вкладку на Панели открытых документов под лентой. Чтобы перейти в нужный документ, щелкните его вкладку. Чтобы закрыть документ, нажмите клавиши Ctrl+W.
Настройка вида каждогодокумента выполняется командами на вкладке Документ, разделенными на группы: Области, Интервал, Страница, Просмотр. Колонтитулы.
Размер страницы —размер страницы при печати.
Ориентация страницы — ориентация страницы: книжная или альбомная.
Тип поля — тип поля: стандартный, узкий или широкий.
Показать сетку — переключает отображение линий сетки.
Шаг сетки — шаг сетки: стандартный или мелкий.
Просмотр страницы — отображает страницу в виде печати.
Режим черновика — отображает страницу в виде черновика. В этом режиме окно документа пунктирной линией разделено на две части. Правая часть (непечатаемая) используется для сложных вспомогательных расчетов, и ее размер по горизонтали превышает видимую на экране область редактирования. Область правее вертикальной пунктирной линии не печатается. Непечатаемую область можно расширить вправо и прокручивать влево и вправо, используя горизонтальную полосу прокрутки в нижней части документа. В этом режиме просмотра поля и колонтитулы не отображаются.
При переходе из режима черновика в представление страницы все области в непечатаемой части документа становятся скрытыми. Чтобы вернуться в режим черновика, щелкните стрелку в правом поле документа.
Существует возможность увеличить или уменьшить масштаб страницы, используя регулятор масштабирования, который находится в группе Просмотр или в строке состояния. При необходимости включить в документ номер страницы, дату сохранения, имя файла и путь добавьте колонтитулы (кнопка Колонтитулы).
