Мета та завдання лабораторних та практичних занять

Лабораторні та практичні заняття з дисципліни «Математичне моделювання та застосування ЕОМ в хімічній технології» проводяться з метою закріплення знань за матеріалом лекцій та придбання навичок опрацювання експериментальних даних і одержання на їх основі експериментально – статистичних моделей, визначення адекватності математичних моделей об’єкта моделювання, а також застосування їх для вирішення оптимізаційних задач та реалізації їх на ЕОМ з використанням пакета прикладних програм “МаthCad”.

ВИМОГИ ДО ОФОРМЛЕННЯ ЗВІТУ З ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМУ

Звіт з лабораторного практикуму оформляється на стандартних аркушах формату А4. Він складається з:

– титульного аркуша;

– змісту;

– опису виконаної лабораторної роботи, в якому відображено назву та мету роботи, наведено таблицю експериментальних даних, алгоритм виконання розрахункової частини роботи та висновки по роботі.

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ПАКЕТ “MATHCAD”

“MathCad” є математичним редактором, який дозволяє проводити різноманітні наукові та інженерні розрахунки. До його складу входять інтегровані між собою компоненти - це потужний текстовий редактор для введення й редагування як тексту, так і формул, обчислювальний процесор - для проведення розрахунків відповідно до введених формул і символьний процесор, який є, по суті, системою штучного інтелекту.

Після запуску програми “MathCad” на екрані монітору комп’ютеру з'являється основне вікно додатку, вигляд якого наведено на рис. 1.

Панель інструментів складається з клавіш:

- File (Файл) – команди, пов'язані зі створенням, відкриттям, збереженням, пересиланням по електронній пошті й роздрукуванням на принтері файлів з документами;

- Edit (Правка) – команди, які відносяться до виправлення тексту (копіювання, вставка, видалення фрагментів і т.п.);

- View (Вид) – команди, які управляють зовнішнім виглядом документа у вікні редактора MathСad, а також команди, які створюють файли анімації;

- Insert (Вставка) – команди вставки різних об'єктів у документи;

- Format (Формат) – команди форматування тексту, формул і графіків;

- Tools (Інструменти) – команди керування обчислювальним процесом і додатковими можливостями;

- Symbolics (Символіка) – команди символьних обчислювань;

- Window (Вікно) – команди управління розташуванням вікон з різними документами на екрані;

- Help (Довідка) – команди виклику довідкової інформації, відомостей про версії програми, а також доступу до ресурсів і електронних книг.

Рисунок 1 – Вікно Mathcad 2001 з новим документом

Якщо Mathcad запускається з головного меню Windows, то вікно Mathcad з'являється з відкритим у ньому новим порожнім безіменним документом. Для того щоб створити новий порожній документ, уже працюючи в Mathcad, варто виконати одну із трьох еквівалентних дій:

- натискання одночасно клавіш Ctrl+N;

- натискання кнопки New на панелі інструментів;

- натискання на команді верхнього меню File/New.

Для того щоб зберегти документ у форматі Mathcad, виберіть File/Save (Файл/Зберегти), або натисніть клавіші Ctrl+S або кнопку Save на стандартній панелі інструментів. Якщо створений документ зберігається вперше, на екран буде виведене діалогове вікно Збереження (Save), у якому потрібно визначити його ім'я. Щоб перейменувати документ, збережіть його під іншим ім'ям за допомогою команди File/Save as (Файл/Зберегти як).

Щоб відкрити існуючий документ для редагування, виконайте команду File/Open (Файл/Відкрити) або натисніть клавіші Ctrl+O, або кнопку Open на стандартній панелі інструментів. У діалоговому вікні Open виберіть файл і натисніть кнопку ОК.

Активний документ закривається одним зі способів:

- натисканням кнопки закриття вікна в його правій верхній частині;

- за допомогою команди File/Close (Файл/Закрити);

- натисканням клавіш Ctrl+W;

Якщо внесені зміни не були збережені, Mathcad запропонує зробити це, виводячи на екран відповідне діалогове вікно. Треба або зберегти файл в остаточному виді, або відмовитися від змін, або повернутися до редагування, натиснувши кнопку Cancel (Скасування).

В MathСad всі розрахунки організуються в робочих областях, зазвичай порожніх, на які можна додавати формули і текст. Кожний документ є незалежною серією математичних розрахунків і зберігається в окремому файлі.

MathСad працює з документами, на яких можна розміщати блоки трьох основних типів: математичні вираження, текстові фрагменти й графічні області. Розташування нетекстових блоків у документі має принципове значення - зліва направо та зверху вниз.

Ввести математичний вираз можна в будь-якому порожньому місці документа MathСad. Щоб змінити формулу потрібно навести на неї курсор і натиснути клавішу миші, потім необхідно перейти до місця, яке бажаєте виправити.

Переміщуйте лінії введення в межах формули одним із двох способів:

- натискаючи в потрібному місці клавішу миші;

- натискаючи на клавіатурі клавіші – зі стрілками, пробіл і <Insert> (клавіші зі стрілками мають природне призначення, переводячи лінії введення нагору, вниз, вліво або вправо; клавіша <Insert> переводить вертикальну лінію введення з одного кінця горизонтальної лінії введення на протилежний; пробіл призначений для виділення різних частин формули).

Крім того, для виклику на екран ще дев'яти панелей, за допомогою яких відбувається вставка математичних операцій у документи призначена панель Math. Кожна кнопка в математичній панелі інструментів відкриває процедури, призначення яких наведено в таблиці 1.

Таблиця 1 – Математична панель інструментів

Кнопка	Назва	Призначення
	Calculator (Калькулятор)	Служить для вставки основних математичних операцій
	Evaluation (Вираження)	Для вставки операторів керування обчисленням
	Boolean (Булеви оператори)	Для вставки логічних (булевих) операторів
	Graph (Графік)	Для вставки графіків
	Matrix (Матриця)	Для вставки матриць і матричних операторів
	Calculus (Обчислення)	Для вставки операторів інтегрування, диференціювання, підсумовування
	Greek (Грецькі символи)	Для вставки грецьких символів
	Programming (Програмування)	Для програмування засобами MathСad
	Symbolic (Символи)	Для вставки символьних операторів

При наведенні покажчика миші на більшість кнопок математичних панелей з'являється спливаюча підказка, яка містить ще й сполучення «гарячих клавіш», натискання котрих приведе до еквівалентної дії.

Взагалі, при наборі формул необхідно керуватися наступними правилами:

1. Всі коефіцієнти та змінні повинні бути попередньо визначені.

2. Вираження по визначенню коефіцієнтів і змінних повинні розташовуватися вище стосовно формули.

3. Бажано уникати буквених індексів, які часто використовують в інженерних розрахунках.

Поряд з формульним редактором MathСad має досить розвинені засоби по оформленню тексту.

Текстову область (або, по-іншому, регіон з текстом – text region) можна розмістити в будь-якому незайнятому місці документа MathСad. Однак, коли користувач поміщає курсор введення в порожнє місце документа й просто починає вводити символи, Mathcad за замовчуванням інтерпретує їх як початок формули. Щоб до початку введення вказати програмі, що потрібно створити не формульний, а текстовий регіон, достатньо, перед тим як ввести перший символ, нажати клавішу <”>. В результаті на місці курсору введення з'являється текстовий регіон, який має характерне виділення. Курсор приймає при цьому вид вертикальної лінії червоного кольору, яка називається лінією введення тексту та аналогічна по призначенню лініям введення у формулах.

При розрахунках необхідно мати на увазі, що в MathCad зчитування інформації йде зверху вниз, тому при використанні вбудованих функцій при розрахунках в рядках необхідно транспонувати матрицю. В матричних операторах для цього передбачена функція Мт.

При статистичній обробці даних одним з головних типів математичних формул є функція сумування - . Нижче подані приклади написання основних видів математичних формул в класичному вигляді та за допомогою вбудованих функцій MathCad.

При розрахунках за допомогою вбудованих функцій часто використовують оператор М<*>, де в <*> вказується номер стовпчика.