Для настройки параметров вычислений необходимо выбрать команду Options (Параметры) меню Math (Математика). При этом на экране появится диалоговое окно (Свойства), содержащее следующие вкладки:
Форматирование результатов вычислений.
MathCAD представляет результаты вычислений в определенном формате. Этот формат включает в себя, например, число знаков после запятой, Величину, начиная с которой используется экспоненциальное представление чисел, символ i или j для представления мномой единицы и многое другое. Чтобы задать формат представления результатов вычислений надо выбрать команду Result (Результат) меню Format (Формат). В результате на экране появится диалоговое окно Result Format, содержащее несколько вкладок.
2. На вкладке Tolerance (Допуск) находятся поля Complex threshold (Комплексный порог) и Zero threshold (Нулевой порог).
3. Вкладка Display Options содержит следующие поля и опции:
Окно Result Format можно открыть двойным щелчком на числе, представляющем собой результат вычислений.
Если вы хотите увидеть точное значение некоторого числа, не изменяя его формат, выделите это число и нажмите клавиши [Ctrl+Shift+N]. В строке состояния вы увидите данное число с 15 знаками после запятой.
Если вы хотите применять выполненные установки и в других документах, вам необходимо открыть соответствующий файл шаблона с расширением MCT из папки TEMPLATE и произвести в нем нужные изменения. Кроме того, вы можете сохранить текущий документ как шаблон.
Можно обращаться к отдельным элементам массива, используя нижние индексы. Можно также обращаться к отдельному столбцу массива, используя верхний индекс. Чтобы напечатать нижний индекс, используйте клавишу левой скобки [ и поместите в поле целое число или пару целых чисел. Чтобы вставить оператор верхнего индекса, нажмите [Ctrl]6 и поместите в поле целое число.
Вектор и элементы матрицы обычно нумеруются, начиная с нулевой строки и нулевого столбца. Чтобы изменить этот порядок, замените значение встроенной переменной ORIGIN.
Нижние индексы и элементы вектора
Рисунок 2 показывает, как это выглядит.
Когда определяются элементы вектора, часть из них можно оставлять неопределенными. Например, если v не был определен, и определяется равным 10, то v0, v1, и v2 все окажутся неопределенными. Mathcad заполняет эти элементы нулями, пока в них не будут внесены необходимые значения. Иллюстрация этого приведена на Рисунке 3. Будьте внимательны: так можно нечаянно создать очень большие векторы и матрицы.
Рисунок 3: Mathcad заполняет нулями все элементы, которые явно не определены.
Нижние индексы и элементы матрицы
Обратите внимание, что нижние индексы, подобно делению и возведению в степень удерживают ввод. Что бы ни печаталось после [, всё остается в нижнем индексе, пока не будет нажат [Space], чтобы выйти оттуда.
Рисунок 4 показывает некоторые примеры того, как определить отдельные элементы матрицы и как просмотреть их. Обратите внимание, что, как и в случае с векторами, Mathcad заполняет неопределенные элементы матрицы нулями.
Можно также определять элементы вектора или матрицы формулой типа vi :=i, где i — дискретный аргумент. См. следующую главу “Дискретные аргументы”.
Рисунок 4: Определение и просмотр элементов матрицы.
Рисунок 5: Использование оператора верхнего индекса для извлечения столбца из матрицы.
Верхние индексы и столбцы матрицы
Чтобы обратиться ко всему столбцу массива, нажмите [Ctrl]6 и поместите номер столбца в появившееся поле. Рисунок 5 ниже показывает, как присвоить вектору v значение третьего столбца матрицы M.
Можно также извлекать отдельную строку из матрицы, извлекая столбец из транспонированной матрицы. Иллюстрация этого приведена на Рисунке 5.
Изменение значения ORIGIN
По умолчанию массивы Mathcad нумеруются с нулевого элемента. Чтобы изменить этот порядок, замените значение встроенной переменной ORIGIN. Когда используются нижние индексы, Mathcad учитывает, что массивы нумеруются начиная с принятого значения ORIGIN.
Рисунок 6: Массивы, нумерующиеся с первого элемента вместо нулевого.
Если изменить ORIGIN на 1, Mathcad больше не будет воспринимать нулевой элемент для векторов или нулевые строки и столбцы для матриц. Рисунок 6 показывает рабочий документ с ORIGIN, равным 1. Заметьте, что при попытке обращения к Mathcad теперь сообщает об ошибке “индекс вне границ”.
Исправляем ошибки: Нашли опечатку? Выделите ее мышкой и нажмите Ctrl+Enter
Некоторые имена в Mathcad зарезервированы под системные переменные, которые называются встроенными константами (built-in constants). Встроенные константы делятся на два типа: математические, хранящие значения некоторых общеупотребительных специальных математических символов, и системные, определяющие работу большинства численных алгоритмов, реализованных в Mathcad.
Математические константы (math constants)
Математические константы по-разному интерпретируются при численных и символьных вычислениях. Вычислительный процессор просто воспринимает их как некоторые числа (листинг 4.5), а символьный распознает каждое из них, исходя из математического контекста, и способен выдавать математические константы в качестве результата.
Листинг 4.5. Значения математических констант
При желании можно изменить значение любой из перечисленных констант или использовать их в качестве переменных в расчетах (см. листинг 4.1, в котором переопределена константа е). Разумеется, если присвоить константе новое значение, прежнее станет недоступным.
Системные переменные (system variables)
Предустановленные значения системных переменных перечислены в листинге 4.6. Их можно поменять в любой части документа, присвоив соответствующей переменной новое значение. Кроме того, переопределение значения переменной для всего документа производится при помощи команды Tools / Worksheet Options / Built-in Variables (Сервис / Опции документа / Встроенные переменные) в диалоговом окне Worksheet Options (Опции документа ), приведенном на рис. 4.2. Чтобы в любой момент вернуть значения по умолчанию, нажмите кнопку Restore Defaults (Восстановить установки по умолчанию).
Что значит origin в mathcad
БлогNot. MathCAD: правильно сканируем вектор или матрицу при произвольном значении ORIGIN
MathCAD: правильно сканируем вектор или матрицу при произвольном значении ORIGIN
Казалось бы, проблема — проще некуда, но.
Способов, как минимум, два.
Во-первых, можно как раз текущее значение ORIGIN и использовать как начало отсчёта:
Во-вторых, номер первого элемента можно вычислить, используя стандартные функции last (номер последнего элемента) и length (количество элементов в векторе):
Как видно на скрине, оба метода прекрасно работают:
Цикл по элементам вектора, работающий при любом ORIGIN (MathCAD)
Для матриц можно добиться того же, используя стандартные функции rows (количество строк) и cols (количество столбцов) в сочетании с ORIGIN :
Двойной цикл по элементам матрицы, работающий при любом ORIGIN (MathCAD)
Решение в MathCAD
В MathCAD индексация массива по молчанию начинается с нуля. Изменить начало массива можно присвоив переменной ORIGIN требуемое значение.
ORIGIN:=1 устанавливаем начало массива с единицы.
Функция rows(имя массива) возвращает число строк в массиве.
Функция cols(имя массива) возвращает число столбцов в массиве.
Например, для получения суммы элементов вектора
Произведение всех элементов матрицы
При решении задачи накопления элементов отвечающих некоторому условию надо использовать функцию if().
Определить среднее арифметическое элементов на главной
Устанавливаем начало нумерации массива с единицы
Создаём функцию суммы элементов матрицы отвечающих условию, в данном случае условию нахождения на главной диагонали, индекс строки равен индексу столбца
Функция количества диагональных элементов
В условных выражениях знак равенства надо вводить как булевское (логическое) равно (Ctrl + =) или с панели
Имя матрицы Маt– это имя формального аргумента функции, при вызове функции формальный аргумент заменяется фактическим.
Функция среднего арифметического диагональных элементов
Протестируем полученную функцию на конкретной матрице
Функцию среднего арифметического можно было создать сразу, без промежуточных функций суммы и количества
Рассмотрим пример с двойным условием.
Найти среднее геометрическое элементов матрицы попадающих в диапазон [x,y] и находящихся в четных столбцах. Полученное значение присвоить элементу матрицы, расположенному во второй строке последнего столбца.
Здесь в логическом выражении надо использовать логическое И
Для логических операндов, операция умножения тождественна операции логического And, операция сложения (+), тождественна операции логического Or(Или).
Для отбора нечетных столбцов применена функция деления по модулю, которая возвращает остаток деления числа а на число b.
Функция имеет три аргумента: имя матрицы(Mat), нижняя граница(x) диапазона, верхняя граница диапазона(y).
3.2 Нумерация элементов и определение параметров матрицы
Нумерация элементов матрицы
Элементы матрицы определяются двумя нижними индексами, элементы вектора – одним.
Для ввода нижнего индекса можно щелкнуть в математической панели на кнопке х n Subscript (Нижний индекс), но лучше использовать клавишу [ (открывающаяся квадратная скобка), так как во время работы с матрицами вводить нижний индекс приходится очень часто.
Чтобы из матрицы выделить вектор (один из столбцов матрицы), используется верхний индекс. Эта операция применяется не очень часто, поэтому для ее выполнения лучше использовать математическую панель инструментов:
– Введите имя матрицы и выделите его синим уголком курсора.
– В математическом меню щелкните на кнопке Matrix and Vector Toolbar (Панель векторов и матриц) и щелкните на кнопке M Matrix Column (Столбец матрицы).
– В появившемся месте ввода пишите номер столбца.
Встроенная переменная ORIGIN
По умолчанию ORIGIN =0, то есть первый элемент вектора, первая строка и первый столбец матрицы имеют индекс ноль.
Чтобы изменить нумерацию индексов в первой строке документа, наберите (прописными буквами) ORIGIN :=1. Можно переопределить встроенную переменную ORIGIN другим способом. Выберите в главном меню команду Tools → Worksheet Options (Инструменты→Параметры документа), в открывшемся окне перейдите на вкладку Built – In Variables → ORIGIN (Встроенные переменные) и в поле Array Origin ( ORIGIN ) введите индекс первого элемента массива (рис.4.2). Переменной ORIGIN можно присваивать разные значения, в том числе отрицательные.
Во всех примерах этой главы установлено значениеORIGIN =1.
Определение параметров матрицы
В MathCAD есть встроенные функции для определения параметров матрицы (рис. 3.4 ):
– rows ( M ) – число строк в массиве или векторе;
– cols ( M ) – число строк в массиве;
– last ( M ) – индекс последнего элемента в векторе;
– max ( M ) и min ( M ) – максимальное и минимальное значения элементов в массиве
– сумма элементов вектора вычисляется нажатием кнопки ∑ V на панели Matrix ;
– tr ( M ) – сумма диагональных элементов квадратной матрицы, называемая следом матрицы, где M – имя матрицы.
БАЗОВЫЕ ОПЕРАЦИИ. РАНЖИРОВАННЫЕ ПЕРЕМЕННЫЕ. ФУНКЦИИ. ГРАФИКИ МАССИВЫ
1 Запуск. Формульные и текстовые области
Запуск Mathcad: Start / All Programs / Mathsoft Apps / Mathcad (Пуск / Все программы / Mathsoft Apps / Mathcad).
Документ Mathcad просматривается, интерпретируется и выполняется слева направо и сверху вниз и может включать три вида областей:
Для ввода математических символов: View / Toolbars / Math (Вид / Панели инструментов / Математическая).
Каждое математическое выражение набирается в отдельной формульной области. Одна формула – одна область!
Для вставки в документ текстовой области выполняют Insert / Text Region (Вставка / Область текста), либо просто нажимают в формульной области Пробел. Текстовая область имеет рамку с маркерами, позволяющими изменять ее размеры, и курсор в виде вертикальной линии красного цвета.
2 Ранжированные переменные. Функции. Графики
В Mathcad существует тип переменных, принимающих не одно, а множество значений. Такие переменные носят название ранжированных или дискретных. Ранжированная переменная – переменная, которая принимает ряд значений при каждом ее использовании, причем каждое значение отличается от соседнего на постоянную величину, называемую шагом.
Ранжированная переменная общего вида определяется выражением:
Например, если переменная изменяется в интервале с шагом , то она задается в виде
Шаг изменения значений ранжированной переменной в явном виде обычно не задается, он определяется как x2 – x1.
Функции в системе Mathcad можно условно разделить на две группы: встроенные и функции пользователя. Встроенные функции изначально заданы в системе разработчиками. Имя функции вводится с клавиатуры, обычно в нижнем регистре. Полный перечень встроенных функций можно получить, выполнив команду Function (Функция) главного меню Insert (Вставка), или нажав на кнопку панели инструментов. При этом появляется окно, где справа перечислены возможные категории функций, а слева – список функций из выделенной категории.
Среди наиболее часто используемых функций можно указать:
Функция пользователя сначала должна быть определена, а затем к ней можно обращаться при вычислениях, записи алгебраических выражений, построении графиков и т. п. Функция пользователя определяется
Имя(список аргументов) := Выражение
Сначала задается имя функции, в круглых скобках указывается список аргументов функции (перечень используемых переменных), разделяемых запятыми. Затем вводится оператор присваивания. Справа от него записывается выражение, содержащее доступные системе операторы, операнды и функции с аргументами, указанными в списке аргументов.
Обращение к функции осуществляется по ее имени с подстановкой на место аргументов констант, переменных, определенных до обращения к функции, и выражений.
Основные виды графиков и инструменты для работы с ними находятся на палитре математических инструментов Graph (График).
Для построения графика функции одной переменной в декартовой системе координат в Mathcad:
Массив в пакете Mathcad – это совокупность конечного числа упорядоченных пронумерованных элементов, которая может иметь уникальное имя. Обычно используют одномерные (векторы) и двумерные (матрицы) массивы, содержащие числовые, символьные или строковые данные.
– вектор-столбец; – вектор-строка.
Порядковый номер элемента называется индексом. Местоположение элемента в массиве задается одним индексом для вектора и двумя – для матрицы. Номер первого элемента массива определяется значением системной переменной ORIGIN. По умолчанию ORIGIN = 0 и может принимать только целые значения. Изменение значения этой системной переменной осуществляется последовательностью команд Math / Options… / Built-In Variables / Array Origin (ORIGIN) (Математика / Параметры / Встроенные переменные / Начальный индекс массивов) или переопределением в документе, например:
Существует несколько способов создания массивов.
1-й способ. Использование панели Matrix (Матрицы).
Сначала набирается имя массива и оператор присваивания, например, . Далее на панели Math (Математика) выбираем кнопку Matrix (Матриц):
Далее указываем количество ее строк m (Rows) и столбцов n (Columns) матрицы. Для векторов один из этих параметров должен быть равен 1. При m = 1 получим вектор-строку, а при n = 1 – вектор-столбец.
На месте курсора появится шаблон, в знакоместа которого вводятся значения элементов массива:
2-й способ. Использование ранжированной переменной.
Целочисленные ранжированные переменные используются для задания индексов и позволяют создавать массивы в следующем порядке:
Обращаться к отдельным элементам вектора или матрицы можно, используя нижний индекс, принимающий только целочисленные значения. Для ввода нижнего индекса после имени вектора или матрицы нажимается клавиша «[» (прямая открывающая скобка) либо используется пиктограмма с палитры математических инструментов Matrix. Для элемента матрицы указываются через запятую два индекса, обозначающих номер строки и номер столбца соответственно.
Для работы с векторами и матрицами система Mathcad имеет ряд специальных операторов и команд (представленных в таблице 1), используя которые не следует забывать об общих правилах матричного исчисления.
Таблица 1 – Команды палитры инструментов Matrix (Матрица)
В условных выражениях знак равенства надо вводить как булевское (логическое) равно (Ctrl + =) или с панели
Во всех примерах этой главы установлено значение ORIGIN =1.
с шагом 
, то она задается в виде
панели инструментов. При этом появляется окно, где справа перечислены возможные категории функций, а слева – список функций из выделенной категории.
– вектор-столбец; 
– вектор-строка.
. Далее на панели Math (Математика) выбираем кнопку Matrix (Матриц):
с палитры математических инструментов Matrix. Для элемента матрицы указываются через запятую два индекса, обозначающих номер строки и номер столбца соответственно.