Основы работы с системой MathCAD 2000 PRO

3

Основы работы с системой MathCAD 2000 PRO



Возможности системы

Широкую известность и заслуженную популярность еще в середине 80-х годов приобрели интегрированные системы для автоматизации математических расчетов класса MathCAD, разработанные фирмой MathSoft (США). По сей день, они остаются единственными математическими системами, в которых описание решения математических задач дается с помощью привычных математических формул и знаков. Такой же вид имеют и результаты вычислений.

Название системы MathCAD происходит от двух слов - MAHTematica (математика) и CAD (Computer Aided Design- системы автоматического проектирования, или САПР). Можно считать, что MathCAD -- своего рода САПР в математике

С момента своего появления системы класса MathCAD имели удобный пользовательский интерфейс -- совокупность средств общения с пользователем в виде масштабируемых и перемещаемых окон, клавиш и иных элементов.

MathCAD -- математически ориентированные универсальные системы. Помимо собственно вычислений они позволяют решать задачи, которые с трудом поддаются популярным текстовым редакторам или электронным таблицам. С их помощью можно не только качественно подготовить тексты статей, книг, диссертаций, научных отчетов, дипломных и курсовых проектов, они, кроме того, облегчают набор самых сложных математических формул и дают возможность представления результатов, в изысканном графическом виде.

Новые версии системы MathCAD содержат множество усовершенствований: удобное и простое управление мышью, более совершенный редактор документов, возможность выполнения наиболее распространенных символьных вычислений, объединенные в единый центр ресурсов встроенные электронные книги, мощная справочная система

Состав системы MathCAD

Как интегрированная среда система MathCAD 2000 содержит следующие основные компоненты:

§ Редактор документов - редактор с возможностью вставки математических выражений, шаблонов графиков и текстовых комментариев;

§ MathConnex - системный интегратор, обеспечивающий интеграцию MathCAD с рядом иных программных продуктов;

§ Центр ресурсов - система управления ресурсами системы;

§ Электронные книги - электронные книги с описанием типовых расчетов в различных областях науки и техники;

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

§ «Быстрые шпаргалки» Quick Sheets - короткие примеры с минимальными комментариями, описывающими применение всех встроенных операторов и функций системы;

§ Браузер Интернета - собственное средство выхода в Интернет.

Системы реализуют типовые и весьма обширные возможности Windows, включая доступность множества шрифтов, поддержку всех типов принтеров, одновременное выполнение нескольких разнохарактерных задач и (в последних версиях) реализацию механизмов обмена объектами OLE2. В режиме редактирования возможна одновременная работа с рядом документов и перенос объектов из одного окна в другое.

Предусмотрен импорт любых графических изображений - от простых и специальных графиков функций до многокрасочных репродукций художественных произведений. Введены средства анимации рисунков и проигрывания видеофайлов со звуковым стереофоническим сопровождением. Это значительно улучшает визуализацию самых сложных расчетов.

Особый интерес представляют встраиваемые в систему электронные книги, содержащие справки и примеры применения системы по ряду разделов математики, механики, физики, электроники и радиотехники, а также по интерфейсу системы. Справки содержат математические формулы и иллюстрации. Можно выделить нужную справку или формулу и перенести ее в 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. Однако, эти расширения поставляются и устанавливаются отдельно ( за исключением MathCAD 2000 Premium).

Особо необходимо отметить интегратор MathConnex. По существу это отдельное приложение, обеспечивающее использование в составе одного документа блоков из разных систем, например, MathCAD, Excel, MATHLAB и др.

Входной язык системы MathCAD

Понятие о документах

Отличительной чертой MathCAD является работа с документами. Документы объединяют описание математического алгоритма решения задачи (или ряда задач) с текстовыми комментариями и результатами вычислений, заданными в форме символов, чисел, таблиц или графиков. В оригинале документы системы MathCAD названы английским словом "Worksheets". В научном мире длинные листы бумаги с текстами, формулами и графиками шутливо называют рабочими "простынями" -- так буквально переводится слово "Worksheets".

Уникальное свойство MathCAD -- возможность описания математических алгоритмов в естественной математической форме с применением общепринятой символики для математических знаков, таких, например, как квадратный корень, знак деления в виде горизонтальной черты, знак интеграла и т. д.

Такой подход значительно облегчает восприятие математической сущности задачи и избавляет пользователя от изучения некоторого промежуточного языка программирования (например, Фортрана, Бейсика, Паскаля и т. д.). Можно сказать, что в MathCAD идея решения математических задач без их программирования доведена до совершенства: подавляющее большинство задач требуют лишь корректного формульного описания и не нуждаются в подготовке программ в их общепринятом виде.

Понятие о входном языке общения и языке реализации MathCAD 2000.

Общение пользователя с системой MathCAD 2000 происходит на уровне так называемого входного языка, максимально приближенного к обычному языку описания математических задач.

Это математически ориентированный особый язык программирования сверхвысокого уровня, используемый в основном как входной язык для диалога с системой. В подавляющем большинстве расчетных задач этот язык позволяет задавать их решение в виде вводимых с помощью операторов и функций математических формул и указывать тип желаемых результатов (таблицы или графики). Специальные приемы введены лишь для задания циклического изменения переменных и создания так называемых ранжированных переменных -- векторов.

Входной язык MathCAD относится к интерпретирующему типу. Это означает, что когда он опознает какой-либо объект системы, то тут же исполняет указанные в блоке операции. Языком реализации системы является язык Си++.

По существу, входной язык системы -- это промежуточное звено между скрытым от пользователя языком связи документа с языком реализации системы. По мере того как пользователь создает (средствами текстового, формульного и графического редакторов) в окне редактирования объекты (тексты, формулы, таблицы и графики), система сама составляет программу на некотором промежуточном языке связи, которая хранится в ОЗУ до тех пор, пока не будет сохранена на диске в виде файла с расширением .mcd. Однако важно подчеркнуть, что от пользователя не требуется знать языки программирования (реализации и связи), достаточно освоить приближенный к естественному математическому языку входной язык системы.

В версии MathCAD 2000 значительно снижены требования даже к знанию входного языка. Практически все операторы, имеющие вид привычных математических символов, можно вводить мышью, а большинство математических функций (например, sin, cos, exp и т. д.) имеют естественную форму задания, например, sin (x) так и вводится как sin (x). К тому же есть возможность выбора из списка, имеющегося в специальном окне, что резко уменьшает вероятность ошибок при вводе функций.

Благодаря всему этому работа с системой приобрела характер визуального и объектно-ориентированного программирования. При этом решающим является задание объектов (с выбором их из соответствующей палитры наглядных знаков), а программу составляет сама система. В MathCAD эффективно решена проблема сквозной передачи данных от одного объекта к другому, например, от одного математического выражения к другому, от него -- к таблицам, от таблиц -- к графикам и т. д. Поэтому изменение в любой формуле или в задании входных данных тут же ведет к пересчету задачи по всей цепи взаимодействия объектов, но это не относится, однако, к символьным операциям, реализуемым из главного меню.



Средства повышения эффективности вычислений и их оптимизация

Как отмечалось, входной язык системы MathCAD -- интерпретирующий. В интерпретаторах, например в добром старом Бейсике, листинг программы пользователя просматривается сверху вниз (а в пределах строки -- слева направо), и любые указания в программе тут же выполняются. Так же просматриваются и блоки в системе MathCAD. При опознании блока система автоматически запускает внутренние подпрограммы выполнения необходимых действий, например, вычисления по формуле, вывод таблицы значений вектора, построение рисунка по его шаблону и т. д. В общем, это напоминает интерпретацию высшего уровня, при которой пользователь не опускается до таких мелочей, как составление необходимых подпрограмм, хотя, как уже было сказано, теперь и это вполне возможно.

Интерпретаторы работают медленно. Медлительность является следствием работы системы в графическом режиме, когда малейшее изменение содержания экраны требует его перерисовки.

В последние версии MathCAD 2000 была введена экспертная система SmartMath. Она старается использовать при численных вычислениях конечные формулы, полученные в результате символьных (аналитических) преобразований. Порой это дает резкое ускорение вычислений в сравнении с их реализацией численными методами. Операция SmartMath (Быстрая математика) вводится специальными атрибутами (знак * у формул) и словами-директивами. Их число в версии MathCAD 2000 увеличено, и для ввода операторов и директив символьной математики добавлена специальная палитра. Так что система SmartMath превратилась в полноправного члена семьи MathCAD.



Запуск системы

Запустив MathCAD из Windows, вы на некоторое время увидите довольно скромное титульное окно.

Оно вскоре сменится основным окном системы, которое представляет собой некий гибрид типового окна Windows программ и диалогового окна.

Работа с окном

Как известно, система Windows позволяет быстро переключаться с решения одной задачи на решение другой (в частности, путем одновременного нажатия клавиш Alt и Tab). Возможно также управление окнами различных приложений. Для этого в правом верхнем углу окна MathCAD помещены три кнопки в виде маленьких квадратов.

Левая кнопка сворачивает окно, сохраняя MathCAD активным. При этом в строке задач Windows (внизу экрана) появляется кнопка с пиктограммой системы и ее названием. Если загружены и другие приложения Windows, то и их кнопки будут видны в строке задач; активизируя их, можно делать активным то или иное приложение.

Средняя кнопка выполняет функции переключения размеров окна: она раскрывает окно на весь экран или задает окно в уменьшенном размере. При этом окно можно растягивать в разных направлениях, уцепившись за его ограничительные линии или углы курсором мыши. В этом случае курсор приобретает вид тонких двухсторонних стрелок, указывающих на направление, в котором можно растягивать или сужать окно.

Третья кнопка (с жирным наклонным крестиком) служит для закрытия окна. При этом работа с приложением (MathCAD или другим) завершается в соответствии с определенными правилами. Обычно, если в приложение был загружен файл, и он модифицировался, то при закрытии приложения появляется временное окно с предложением сохранить файл.

С помощью клавиш Alt и Tab (табуляция) в Windows можно быстро переключаться из одного приложения в другое. При этом работа каждого приложения временно прекращается в том состоянии, какое было перед переключением окон. С этого же состояния приложение начинает работать, как только его окно снова делается активным. Переключение приложений удобно осуществлять из строки задач операционной системы, обычно расположенной внизу экрана.

Основы пользовательского интерфейса

Под интерфейсом пользователя подразумевается совокупность средств графической оболочки MathCAD, обеспечивающих легкое управление системой, как с клавишного пульта, так и с помощью мыши. Под управлением понимается и просто набор необходимых символов, формул, текстовых комментариев и т. д., и возможность полной подготовки в среде MathCAD документов и электронных книг с последующим их запуском в реальном времени.

Пользовательский интерфейс системы создан так, что пользователь, имеющий элементарные навыки работы с Windows-приложениями, может сразу начать работу с MathCAD. Интерфейс системы внешне очень напоминает интерфейс широко известных текстовых процессоров Word под Windows. Это, в частности, позволило несколько сократить описание общепринятых для Windows-приложений деталей работы с ними.



Окно редактирования

Сразу после запуска система готова к созданию документа с необходимыми пользователю вычислениями. Первая же кнопка панели инструментов (с изображением чистого листка бумаги) позволяет начать подготовку нового документа. Вначале окно редактирования очищено

Если в систему с помощью второй кнопки (в виде открывающейся желтой папки) загружен файл документа, то последний появится в окне редактирования

Главное меню

Позиция главного меню File

Позиция File (Файл) главного меню служит для работы с файлами документов Файлы документов в MathCAD имеют расширение .mcd, которое указывается сразу после имени файла. Такие файлы имеют текстовый формат, и их легко прочитагь и модифицировать любым текстовым редактором.

Файлы документов MathCAD содержат полный текст программы, выводящей документ в окно редактирования, с указаниями координат расположения блоков, фактического содержания и характера выполняемых операций, форматов предоставления информации и т д. Таким образом, файл является, по сути, программой, записанной на внутреннем (промежуточном) языке программирования системы Файлы могут содержать и результаты вычислений Предусмотрена возможность записи документов и в особом формате RTF, созданном для хранения сложных многокомпонентных данных (содержащих тексты и графики)

Помимо обычных операций работы с файлами (их запись на диск и загрузка с диска) предусмотрены возможности распечатки документов принтерами различного типа. Подменю содержит ряд операций, разбитых на группы. В первую группу входят следующие операции работы с документами:

New (Создать) -- открыть окно для нового документа;

Open... (Открыть) -- открыть существующий документ;

Close (Закрыть) -- закрыть документ.

Вторая группа команд служит для сохранения документов:

Save (Сохранить) -- сохранить на диске текущий документ;

Save as...-- сохранить на диске текущий документ под (Сохранить как) новым именем.

Третья группа содержит одну команду

Send... (Отправка) -- отправить документ по электронной почте или по Internet.

Четвертая группа команд служит для подготовки к печати и самой печати документов:

Page Setup... -- установить левый и правый отступы (Параметры страницы) на странице;

Print Preview... (Просмотр)-- предварительно просмотреть документ перед печатью;

Print... [Ctrl+ 0] (Печать) -- распечатать документ.

Пятая группа представлена командой Exit [Alt+ F4] (Выход) -- выйти из среды MathCAD.

Перед этой командой имеется перечень последних файлов, с которыми работала система, что позволяет загрузить любой из них без предварительного поиска.

Общие приемы редактирования документов (Edit)

Большая часть процессов редактирования производится непосредственно с отображением объектов в текущем окне редактора. Разумеется, редактирование возможно только после ввода в текущее окно редактора одного или ряда шаблонов объектов. В противном случае часть операций редактирования осуществить будет нельзя и в меню редактирования Edit (Правка) такие операции будут указаны затененным шрифтом.

Управление обзором (View)

Пользовательский интерфейс новых версий MathCAD содержит такие элементы, как панель инструментов, панель форматирования и наборные панели для ввода математических символов. Наряду с полезными функциями (облегчение начальной работы с системой) эти средства имеют и недостаток: они заметно сужают полезную область рабочего экрана, уменьшая ее примерно на 3--4 строки.

Существует три операции в подменю View (Обзор), позволяющие управлять выводом дополнительных элементов пользовательского интерфейса:

Toolbar (Панели инструментов -- убирает или восстанавливает панели инструментов) для

Иногда желательно изменить масштаб изображения документа. Для этого служит опция Zoom (Увеличение).

Подменю позиции Insert (Вставка)

Установка любого объекта в окно редактирования называется вставкой MathCAD реализует различные механизмы вставки -- от просто вывода шаблона объекта до вставки объекта, созданного в другом приложении, через буфер обмена. В версии MathCAD 7 0 все виды вставок включены в новую позицию главного меню Insert (Вставка).

При активизации этой позиции появляется подменю со следующими операциями:

Graph (Графика) -- вставка шаблонов графики, Matrix... (Матрица) -- вставка шаблонов матриц и векторов, Function... (Функция) -- вставка шаблонов встроенных функций, Unit... (Единицы измерения) -- вставка единиц измерений размерных величин;

Picture (Рисунок) -- вставка шаблона импортируемого рисунка;

Math Region -- вставка в текстовую область (Математическая область) шаблона математической области;

Text Region (Текстовая область) -- вставка текстовой области;

Page Break (Разрыв страницы) -- вставка линии разрыва страницы;

Hyperlink (Гиперссылка) -- вставка гиперссылки;

Reference... (Ссылка) -- вставка обращения к заданному файлу активизацией кнопки,

Component... (Компонент) -- вставка других компонентов системы, Object... (Объект) -- вставка объекта с установлением динамической связи с порождающим его приложением.

Позиция Format главного меню

Под форматом объектов подразумевается некоторый набор их характеристик: размеры изображения объекта на экране, размеры и стиль символов математических выражений и текстовых комментариев, установки цвета и т. д. Все операции изменения формата сведены в подменю позиции Format (Форматирование) главного меню.

Подменю Format (Формат) имеет следующие позиции:

Number... (Формат числа) -- установка формата чисел;

Equation... (Формат выражений) -- установка формата выражений;

Text... (Формат текста) -- установка формата текста;

Paragraph... (Формат абзаца) -- установка формата абзаца;

Style... (Формат стиля) -- установка формата стиля;

Properties... (Свойства) -- установка свойств;

Graph (Формат графиков) -- установка формата графиков;

Color (Цвет) -- установка цвета;

Separate Region -- разделение областей (блоков);

(Разделение областей)

Align Region -- задание расположения областей вывода

(Расположение областей) символьных вычислений;

Area (область)- установка атрибутов области;

Header/Footer... (Колонтитулы) -- создание колонтитулов;

Repaginate Now(подгонка страниц)- перестройка страниц так, чтобы ни один из блоков не попадал на линию раздела страниц.

Вычисление в пределах экрана (Math)

По умолчанию MathCAD работает в режиме автоматических вычислений. Однако иногда бывает удобнее работать в ручном режиме, например, если вычисления объектов при их изменении выполняются заново и долго. Ручной режим вводится операцией Math (Вычисления) из главного меню. Для ее выполнения надо нажать кнопку со знаком = в панели инструментов или клавишу F9. Разумеется, режим автоматических вычислений при этом должен быть отключен.

Calculate (вычисления) - вычисления в пределах видимой части документа

Calculate Worksheet (Вычисление документа) вычисления во всем документе

Automatic Calculation (Автоматические вычисления) обеспечивает переключение между ручным и автоматическим режимами вычислений. Если против названия этой операции мышью установить "птичку", то будет работать автоматический режим вычислений, в противном случае, когда "птички" нет, -- ручной.

Optimize (Оптимизация) - оптимизация вычислений, после чего скорость вычислений увеличилась в несколько раз.Признаком оптимизации выражения является появление после него красной звездочки -- знака *.

Возможности символьного процессора (Symbolic)

Системы компьютерной алгебры снабжаются специальным процессором для выполнения аналитических (символьных) вычислений. Его основой является ядро, хранящее всю совокупность формул и формульных преобразований, с помощью которых производятся аналитические вычисления. Чем больше этих формул в ядре, тем надежней работа символьного процессора и тем вероятнее, что поставленная задача будет решена, разумеется, если такое решение

Операции, относящиеся к работе символьного процессора, содержатся в подменю позиции Symbolic (Символика) главного меню.

Чтобы символьные операции выполнялись, процессору необходимо указать, над каким выражением эти операции должны производиться, т е надо выделить выражение (правила выделения неоднократно описывались выше) Для ряда операций следует не только указать выражение, к которому они относятся, но и наметить переменную, относительно которой выполняется та или иная символьная операция. Само выражение в таком случае не выделяется, ведь и так ясно, что если маркер ввода выделяет переменную какого-либо выражения, то это выражение уже отмечено наличием в нем выделяемой переменной

Символьные операции разбиты на пять характерных разделов. Первыми идут наиболее часто используемые операции Они могут выполняться с выражениями, содержащими комплексные числа или имеющими решения в комплексном виде

Операции с выделенными выражениями

Evaluate (Вычислить) -- преобразовать выражение с выбором вида преобразований из подменю;

Simplify (Упростить) - упростить выделенное выражение с выполнением таких операций, как приведение подобных слагаемых, приведение дробей к общему знаменателю, использование основных тригонометрических тождеств и т. д.;

Expand (Разложить по степеням) -- раскрыть выражение, например, для (Х+ Y)* (Х- Y) получаем X²- Y²,

Factor (Разложить) -- разложить число или выражение на множители, например, X²-Y² даст (X+ Y) (X-Y);

Collect (Разложить по подвыражениям) -- собрать слагаемые, подобные выделенному выражению, которое может быть отдельной переменной или функцией со своим аргументом (результатом будет выражение, полиномиальное относительно выбранного выражения);

Polynomial Coefficients (полиномиальные коэффициенты) -- найти коэффициенты полинома по заданной переменной, приближающего выражение, в котором эта переменная использована.

Операции с выделенными переменными

Solve (Решить) -- решить уравнение или неравенство относительно выделенной переменной, т.е., найти значения выделенной переменной,

при которых содержащее ее выражение становится равным нулю;

Substitute (подстановка) -- заменить указанную переменную содержимым буфера обмена;

Differentiate (Дифференцировать) -- дифференцировать все выражение, содержащее выделенную переменную, по отношению к этой переменной (остальные переменные рассматриваются как константы);

Integrate (Интегрировать) -- интегрировать все выражение, содержащее

выделенную переменную, по этой переменной;

Expand to Series... (Разложить в ряд) -- найти несколько членов разложения выражения в ряд Тейлора относительно выделенной переменной;

Convert to Partial Fraction (Разложить на элементарные дроби) -- разложить на элементарные дроби выражение, которое рассматривается как рациональная дробь относительно выделенной переменной.

Операции с выделенными матрицами

Matrix (Матричные операции), которая имеет свое подменю со следующими операциями:

Transpose (Транспонировать) -- получить транспонированную матрицу;

Invert (Обратить) -- создать обратную матрицу;

Determinant (Определитель) -- вычислить детерминант (определитель) матрицы.



Операции преобразования

В позиции Symbol содержится раздел операций преобразования, создающий подменю со следующими возможностями:

Fourier Transform(Преобразование Фурье) -- выполнить прямое преобразование Фурье относительно выделенной переменной;

Inverse Fourier Transform (Обратное преобразование Фурье) -- выполнить обратное преобразование Фурье относительно выделенной переменной;

Laplace Transform (Преобразование Лапласа) -- выполнить прямое преобразование Лапласа относительно выделенной переменной (результат -- функция от переменной s);

Inverse Laplace Transform (Обратное преобразование Лапласа) -- выполнить обратное преобразование Лапласа относительно выделенной переменной (результат -- функция от переменной t);

Z Transform (Z-преобразование) -- выполнить прямое Z-преобразование выражения относительно выделенной переменной (результат -- функция от переменной z);

Inverse Z Transform(Обратное Z-преобразование) -- выполнить обратное Z-преобразование относительно выделенной переменной (результат -- функция от переменной n)

Подменю для работы с окнами (Window)

Система MathCAD позволяет одновременно работать со многими задачами. Под каждую задачу она отводит свое окно. Одно из них обычно является активным -- то, с которым происходит работа в настоящий момент. Состояние других документов "замораживается", но их можно пустить в работу в любое время без новой загрузки и без исполнения связанной с окном программы.

Основные операции с окнами сосредоточены в позиции Window (Окно) главного меню

Horizontal (По горизонтали) расположить окна документов горизонтально;

Vertical (По вертикали) -- расположить окна документов вертикально;

Arrange Icons -- упорядочить размещение пиктограмм (Упорядочить пиктограммы) рабочих документов вдоль нижней границы окна приложения.

Кроме этих операций в подменю позиции Window имеется список окон, которые в данный момент открыты. Он позволяет быстро сделать активным указанное окно.

Простейшие приемы работы

В простейшем случае работа с системой MathCAD сводится к подготовке в окне редактирования задания на вычисления и к установке форматов для их результатов. Для этого используются различные приемы подготовки блоков. Пока мы рассмотрим лишь вычислительные блоки. В дальнейшем поговорим о вводе текстовых блоков с комментариями и блоков с графикой.

Текстовый редактор

Текстовый редактор позволяет задавать текстовые комментарии. Они делают документ с формулами и графиками более понятным. В простейшем случае для открытия текстового редактора достаточно ввести символ " (одиночная кавычка). В появившийся прямоугольник можно начать вводить текст. В текстовом блоке визир имеет вид красной вертикальной черточки и отмечает место ввода. Текст редактируется общепринятыми средствами: перемещением места ввода клавишами управления курсором, установкой режимов вставки и замещения символов (клавиша Insert), стиранием (клавиши Del и Backspace), выделением, копированием в буфер обмена, вставкой из буфера и т. д. В текстовом блоке есть также возможность выровнять текст по его левой границе, правой границе или по центру. А для англоязычных текстов предусмотрен орфографический контроль с применением встроенного словаря.

Правила ввода текста

1. Введите знак двойной кавычки ” на английском регистре - появится прямоугольник с курсором ввода.

2. С помощью раскрывающегося списка выбора шрифта на панели форматирования установите нужный шрифт.

3. Начните посимвольно набирать текст, используя типовые средства текстового редактора.

4. Нажимайте клавишу Enter для перехода на новую строку (если этого не делать, переход на новую строку будет осуществляться автоматически).

5. Для завершения ввода текста отведите указатель мыши в сторону от текстового блока и щелкните левой клавишей мыши.

Формульный редактор

Фактически система MathCAD интегрирует три редактора: формульный, текстовый и графический. Для запуска формульного редактора достаточно установить курсор мыши в любом свободном месте окна редактирования и щелкнуть левой клавишей. Появится визир в виде маленького красного крестика. Его можно перемещать клавишами перемещения курсора. Визир не надо путать с курсором мыши, который имеет вид жирной наклонной стрелки.

Визир указывает место, с которого можно начинать набор формул -- вычислительных блоков. Щелчок левой клавиши мыши устанавливает визир на место, указанное острием стрелки курсора мыши. В зависимости от места расположения визир может менять свою форму.

Так, в области формул визир превращается в синий уголок, указывающий направление и место ввода. Его также можно перемещать клавишами перемещения курсора. Для расширения охваченной уголком области (вплоть до полного охвата выражения) можно пользоваться клавишей Пробел.

Выделение и редактирование объектов

При редактировании математических выражений важной возможностью является выделение их целиком или в виде отдельных фрагментов. По существу это означает замену одномерного маркера в виде синей вертикальной черты на двумерный в виде выделяющего часть выражения синего уголка .

Достаточно установить текстовый курсор мыши на начало выделяемого фрагмента, нажать левую клавишу мыши и, удерживая ее, двигать маркер к концу выделяемого фрагмента. Выделенный текст помещается на темном фоне

Выделение надписей обычно производится с целью изменения стиля, размера и типа шрифтов. Для этого достаточно выделить надпись и сменить шрифт или его параметр.

Выделения в математических выражениях, хотя и напоминают выделения в тексте, все же более сложны и требуют для быстрого проведения определенных навыков. Обычно выделения в выражениях задаются синим уголком, который указывает направление ввода.

Выделение фрагментов математических выражений необходимо для изменения шрифтов, которыми набирается выражение. Например, для изменения шрифта в математических формулах достаточно выделить одну букву, установив выделение в виде жирной вертикальной черты сразу после буквы. Затем можно воспользоваться средствами модификации шрифтов.

Следует отметить, что изменение параметров и типов шрифтов для определенных объектов (например, переменных или констант) действует глобально. Так, если увеличить размеры обозначения какой-либо переменной, то все обозначения других переменных тоже будут увеличены.

Создание, загрузка, сохранение и распечатка документа

Создание нового документа

Кнопка New Worksheet с изображением чистого листа служит для создания нового документа. После этого можно начинать вводить документ с клавишного пульта с применением (при необходимости) палитр математических знаков и функций.

Загрузка документа

Наряду с вводом своих простых документов с клавиатуры бывает полезно опробовать в работе ранее созданные (в том числе демонстрационные) документы. Для этого достаточно активизировать вторую пиктограмму с изображением открывающейся папки или воспользоваться командой Open (Открыть) в позиции File (Файл) главного меню системы. Тогда появится диалоговое окно поиска файла загружаемого документа

Диалоговое окно поиска файлов -- типичное для Windows-приложений. С его помощью можно установить дисковый накопитель, просмотреть файловую систему текущего диска, установить каталог и найти файл. Затем, после активизации кнопки ОК диалогового окна, документ будет загружен, и с ним можно начинать работу, например, просматривая его листинг. Обычно по умолчанию работа идет в автоматическом режиме, так что в документе будут представлены не только задание, но и результаты вычислений.

Документ является одновременно и программой, задающей на специальном входном языке алгоритмы решения нужной задачи, и результатами этого решения, представленными в форме чисел, символов, таблиц или графиков. Благодаря этому документ скорее напоминает текст книги по математическим или инженерно-техническим расчетам, чем текст обычной программы. Столь важное достоинство всех версий системы MathCAD сохранилось в новых версиях лишь с той разницей, что текст, формулы и таблицы теперь выводятся разными цветами, шрифтами и размерами.

Сохранение документа

Для сохранения документа с текущим именем достаточно нажать кнопку Save Worksheet с изображением магнитного диска. Файл документа будет записан в тот же каталог, откуда он был вызван. Если документ ранее не записывался, то появится диалоговое окно для его записи.

Печать документа

Для печати текущего документа достаточно нажать кнопку Print Worksheet с изображением принтера. Будет вызвано окно того принтера, который установлен операционной системой Windows . Вид окна зависит от примененного драйвера принтера.

Основы работы с блоками документов

Выделение блоков

Как уже отмечалось, документ состоит из отдельных блоков. Они могут быть различного типа: тексты (комментарии), формулы, графики, таблицы и т. д. Каждый блок занимает в текущем окне определенную область прямоугольной формы. Для конструирования блоков служат три встроенных в систему редактора: текстовый, формульный и графический.

Для выделения областей блоков можно проделать следующий эксперимент. Поместите курсор мыши в нерабочую часть экрана и нажмите ее левую клавишу. Перемещая мышь по диагонали при удержанной нажатой клавише мыши, вы увидите, как на экране пунктирными черными линиями выделяется прямоугольник. Добейтесь, чтобы в него попало несколько объектов -- формул, таблиц, графиков. Все они тут же окажутся обведенными прямоугольниками из пунктирных линий. Эти прямоугольники являются обычно невидимыми границами областей объектов. Несколько выделенных таким образом объектов образуют блок выделенных объектов. Он ведет себя как единое целое: его можно перемещать мышью, копировать в буфер обмена и стирать.

Копирование и вырезание блоков

Используя кнопки быстрого задания команд вырезки (Cut, F3 или Ctrl+ X) и вставки (Copy, F4 или Ctrl+ V), можно перенести выделенные блоки в буфер обмена и поместить их на новое место, указанное курсором мыши. Это дает возможность быстрого наведения порядка с блоками.

Вставка блоков из буфера обмена в документ

Если нажать кнопку Paste или клавишу F4 (не меняя положения курсора мыши), исчезнувшие блоки вновь появятся на своем месте. Зацепив курсором мыши любой из выделенных блоков и нажав ее левую клавишу, можно (удерживая эту клавишу) перетаскивать блоки с одного места на другое.

Расположение блоков в документе

Расположение блоков в документе имеет принципиальное значение. Как уже отмечалось, их выполнение происходит справа налево и сверху вниз. Поэтому блоки не должны взаимно перекрываться (хотя небольшое перекрытие обычно не существенно). Указанный порядок исполнения блоков означает, что, например, при построении графика функции или таблицы ее значений вначале должны исполняться блоки, задающие саму функцию и пределы изменения аргумента, а уже затем блок, задающий вывод таблицы или построение графика функции. Все это -- следствие работы системы в интерпретирующем режиме.

Доступная область окна редактирования по горизонтали превышает видимую на экране. При этом область окна делится длинной вертикальной линией на две части, левую и правую Горизонтальными линиями документ делится на страницы

Можно разместить некоторые вспомогательные вычисления в правой, невидимой, части окна, а в левую, видимую, вынести задание исходных данных и вывод результатов расчетов.



Наборные панели и шаблоны

Подготовка вычислительных блоков облегчается благодаря выводу шаблона при задании того или иного оператора. Для этого в MathCAD служат наборные панели с шаблонами различных математических символов.

Допустим, требуется вычислить определенный интеграл. Для этого вначале надо вывести панель операторов математического анализа; ее пиктограмма в строке инструментов имеет знаки интеграла и производной. Затем следует установить визир в то место экрана, куда выводится шаблон, и на панели сделать активной пиктограмму с изображением знака определенного интеграла.

Использование линеек прокрутки

Полосы прокрутки расположены снизу и справа в окне редактирования документа. С их помощью можно перемещать окно просмотра документа по горизонтали и по вертикали Плавно это делается с помощью концевых кнопок прокрутки Можно также задать перемещение окна просмотра с помощью передвигаемого ползунка или установкой курсора мыши на полосу. Во всех случаях перемещение задается при нажатии и удержании левой клавиши мыши.

Если, воспользовавшись полосами прокрутки, вывести в текущее окно обычно невидимую часть документа, на экране дисплея появится расчетная часть задачи.

Создание документов с невидимой расчетной частью осложняется необходимостью выполнения блоков в строго заданном порядке. Так, при сложных расчетах их результаты могут оказаться намного ниже видимого текста документа. Заглядывая вперед, скажем о двух приемах, облегчающих решение этой задачи. Первый -- использование оператора глобального присваивания (знак в виде трех горизонтальных черточек =) В этом случае присваивание может находиться в любой точке документа (например, в его начале или в самом конце) Второй прием -- расположение блоков по вертикали так, чтобы исполняемые в первую очередь блоки были чуть выше тех, которые будут исполняться позже.