МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»
Колледж электроники и бизнеса
Предметно - цикловая комиссия электроснабжения
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«Информационные технологии в профессиональной деятельности»
Направление подготовки
140409 Электроснабжение
(код и наименование специальности)
Программа подготовки
базовая
(базовая, углубленная)
Форма обучения
очная
Оренбург – 2013
140409 Электроснабжение
Дисциплина «Информационные технологии в профессиональной деятельности»
Курс 2
Семестр 4
Составитель___________ Д.В.Костин
«_____»___________ 2013 год
Учебно-методическое обеспечение лекционных занятий утверждено на заседании предметно-цикловой комиссии электроснабжения
Протокол №___ «___»___________________ 2013 год
Председатель предметно-цикловой комиссии электроснабжения________/______________
«_____»___________ 2013год
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ...................................................................................... 5
РАЗДЕЛ 1. Экспорт и импорт данных в пакете MathCAD 7
Тема 1. Запись и чтение файловых данных............... 7
1.1. Файловый тип данных MathCAD................................. 7
1.2. Запись данных в файл.................................................. 9
1.3. Чтение данных из файла............................................ 13
Тема 2. Обмен информацией с другими прОграммами-приложениями 15
2.1. Обмен информацией с текстовым процессором Word 15
2.2. Обмен информацией с табличным процессором Excel 19
РАЗДЕЛ 2. ПРОГРАММИРОВАНИЕ В ПАКЕТЕ MathCAD....... 27
ТЕМА 3. БЕЗМОДУЛЬНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ В ПАКЕТЕ MathCAD 28
3.1. Программирование линейных алгоритмов............... 28
3.2. Программирование разветвляющихся алгоритмов.. 29
3.3. Программирование циклических алгоритмов.......... 35
ТЕМА 4. ПОДПРОГРАММА-ФУНКЦИЯ: ОПИСАНИЕ И ВЫЗОВ 39
4.1. Описание подпрограммы-функции и локальный оператор присваивания 39
4.2. Обращение к подпрограмме-функции Mathcad...... 42
ТЕМА 5. Программирование АЛГОРИТМОВ в ПОДпрограмме-функции MathCAD 44
5.1. Программирование линейных алгоритмов в подпрограмме-функции 44
5.2. Программирование разветвляющихся алгоритмов в подпрограмме-функции 45
5.3. Программирование циклических алгоритмов в подпрограмме-функции 51
ТЕМА 6. Программирование типовых задач в подпрограммах-функциях mathCAD 62
6.1. Программирование разветвляющихся алгоритмов.. 62
6.2. Программирование циклов типа арифметической прогрессии 66
6.3. Программирование итерационных циклов............... 74
ТЕМА 7. МОДУЛЬНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ В MathCAD. 80
7.1. Преимущества модульного программирования....... 80
7.2. Модульное программирование в пределах одного документа MathCAD 81
7.3. Модульное программирование в нескольких документах MathCAD 84
7.4. Программы MathCAD в Internet................................. 85
РАЗДЕЛ 3. РЕШЕНИЕ НАУЧНО-ИНЖЕНЕРНЫХ ЗАДАЧ В ПАКЕТЕ MathCAD 94
ТЕМА 8. РЕШЕНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ УРАВНЕНИЙ И СИСТЕМ В ПАКЕТЕ MathCAD 94
8.1. Решение нелинейных уравнений............................... 94
8.2. Решение систем уравнений...................................... 105
ТЕМА 9. Решение оптимизационных задач в пакете MathCAD 112
9.1. Решение оптимизационных задач без ограничений 112
9.2. Решение оптимизационных задач с ограничениями 114
ТЕМА 10. ОБРАБОТКА ЭКСПЕРиМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ В ПАКЕТЕ MathCAD 118
10.1. Моделирование и обработка статистических данных 118
10.2. Построение эмпирических зависимостей............. 125
Заключение............................................................................ 135
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.......................................... 135
................
ВВЕДЕНИЕ
Во все времена инженерам, исследователям (т.е. специалистам в своих областях) был необходим удобный и достаточно эффективный (для своего времени) инструмент для решения своих задач. В этот «инструментальный» ряд можно включить логарифмическую линейку, арифмометр, калькулятор, универсальную ЭВМ, персональный компьютер. При использовании вычислительной техники встала проблема реализации алгоритмов решения в виде так называемых программ. Для решения этой проблемы в различные годы использовались следующие средства:
§ программирование в машинных кодах (включая языки типа Ассемблер);
§ программирование на языках высокого уровня (включая объектно-ориентированное программирование);
§ системы компьютерной математики.
Разработка программы (даже с использованием языков высокого уровня с приставками Visual) требует и соответствующей подготовки (назовем ее «программистской»), и достаточно большего количества времени (и то и другое часто отсутствует у «обычного пользователя»). Поэтому, начиная с 90-х годов прошлого века, широкую известность и заслуженную популярность приобрели так называемые системы компьютерной математики [1]или, проще, математические пакеты. К ним можно отнести MathCAD [2, 3], MatLab [4, 5], Mathematica [6], Maple [7].
На наш взгляд, наиболее подходящим для выполнения научно-инженерных расчетов является математический пакет MathCAD, особенно его последние версии MathCAD2000 Professional, MathCAD2001i Professional. Эти версии содержат тщательно сбалансированные средства численных и символьных вычислений с графической визуализацией результатов в сочетании с современным интерфейсом пользователя, мощной справочной системой, обширными пакетами расширений (ориентированных на решение определенного класса задач) и средствами для работы в Internet.
Основам работы с последними версиями пакета MathCAD посвящены несколько книг и учебников [2, 8, 9]. К сожалению, в них не уделено должного внимания вопросам программной реализации различных алгоритмов, особенно с использованием программных модулей – подпрограмм-функций MathCAD. Отчасти это объясняется большим объемом «общеобразовательной» информации, которая необходима для широкого круга пользователей, а также смещением акцента в сторону использования «готовых» функций, входящих как в сам MathCAD, так и в пакеты расширений. Их использование порождает достаточно простые алгоритмические конструкции, реализуемые непосредственно в документе MathCAD.
Однако в ряде случаев возникает необходимость программирования того или иного «нестандартного» вычислительного алгоритма. Здесь необходимы навыки программирования с учетом особенностей конструкций пакета MathCAD.
Поэтому в разделе 2 данного учебного пособия достаточно подробно излагаются конструкции MathCAD (русифицированная версия MathCAD2001i), необходимые для реализации различных типов алгоритмов: линейных, разветвляющихся и циклических. Основное внимание уделяется разработке программных модулей – подпрограмм-функций MathCAD. Обсуждается реализация метода модульного программирования. В третьем разделе рассматривается решение «типовых» задач, встречающихся при расчете и проецировании строительных конструкций, а в первом разделе обсуждаются вопросы «импорта и экспорта» данных в пакете MathCAD.
Предполагается, что читатель уже знаком с основами работы в пакете MathCAD (запуск пакета, работа с окнами, ввод, редактирование конструкций, выполнение в пакете элементарных вычислений). Изложение материала сопровождается большим числом примеров разной сложности, а предлагаемые для самостоятельного выполнения задания позволяют получить практические навыки программирования различных алгоритмов.
Учебное пособие предназначено для студентов специальности «Информационные системы и технологии», для студентов дневной формы обучения, изучающих курс «Компьютерные технологии в строительстве», а также для аспирантов и инженеров, использующих в своих расчетах этот математический пакет. Пособие, безусловно, будет полезно всем, использующим MathCAD при решении «своих» задач и желающим познать радость от эффективной работы «своей» программы.
