Введение
Маткад (Mathcad ) - это программное алгебраическое компьютерное приложение, которое относится к системам автоматизированного проектирования и предназначено для формирования интерактивных документов с процедурами вычислений и их визуальным представлением.
Маткад достаточно прост в применении и может использоваться при коллективной работе. Этот программный продукт был разработан и реализован Алленом Раздовым, учёным из Массачусетского технологического института. Маткад оснащён очень удобным и простым в применении пользовательским интерфейсом.
Чтобы осуществить ввод данных и формул, пользователь может использовать кнопки компьютерной клавиатуры или обратиться к предназначенной для этих целей инструментальной панели. Все операции выполняются в границах рабочего листа, на котором будут отображаться в графическом виде все выражения, и это считается главным отличием от символьной записи в других языках программирования. Маткад предназначен главным образом для пользователей, которые не владеют правилами программирования, но вместе с тем его применяют и в больших проектах для того, чтобы наглядно отобразить результаты математического моделирования путём применения различных расчётных процедур и стандартных языков программирования.
Кроме того, Маткад применяется при реализации проектов, в которых основным фактором считается возможность отследить взаимосвязь элементов и следовать необходимым стандартам. Маткад применяется также в программах, предназначенных для обучения, при исполнении различных специализированных расчётных операций. Он обладает открытой архитектурой, позволяющей без проблем его включать в разнообразные информационные технологии и специальные проектные программные продукты. Маткад предоставляет также возможность формирования электронных книг. Во всём мире данную программу применяют в своей работе около двух миллионов человек.
Инженерные расчеты в Маткад
В составе программы Маткад имеется много разных операторов и функций специального назначения, позволяющих осуществлять решение самых разных инженерных задач. Она даёт возможность проводить численные и символьные вычислительные операции, выполнять различные процедуры над скалярными величинами, векторными и матричными, а также осуществлять перевод в автоматическом режиме из одних единиц измерения в другие. Основными достоинствами Маткад считаются следующие аспекты:
- Возможность осуществлять решение дифференциальных уравнений, применяя, так же, и численные методы.
- Возможность осуществлять формирование двумерных и трёхмерных графиков функций в различных системах координат.
- Возможность применять греческие алфавитные символы и при написании текста, и в разных математических формулах.
- Возможность реализовать вычислительные процедуры в символьном режиме.
- Возможность исполнять операции над векторными и матричными переменными.
- Возможность выполнять решение системы уравнений в символьном формате.
- Возможность выполнять аппроксимацию разных кривых.
- Наличие возможности исполнения подпрограмм.
- Возможность вычисления корней многочлена или функции.
- Возможность исполнять статистические расчёты и процедуры с определением вероятности.
- Возможность определения собственных чисел и векторов.
- Возможность исполнения операций вычисления с единицами измерения.
- Возможность объединения с системами автоматического проектирования и использования итоговых расчётов в качестве управляющих параметров.
- Возможность использования Маткад для документирования всех вычислительных операций при их выполнении.
Маткад может быть отнесён к приложениям компьютерной алгебры, а точнее, к системам, которые предназначены для автоматизации математических вычислений. В данном классе программ известно много аналогичных программных продуктом разной направленности и организационной структуры. Чаще всего Маткад сравнивается с программными продуктами Maple, Mathematica, MATLAB, а также с их дублёрами MuPAD, Scilab, Maxima и другими. Однако следует заметить, что достаточно сложно осуществить объективное сравнение достоинств этих приложений, так как они имеют несколько разные конечные цели и идеологию их применения. К примеру, программное приложение Maple нужно в основном для аналитических вычислений с применением символов, и оно обладает самым мощным в своём классе комплексом специализированных операций, которых насчитывается более трёх тысяч. Практически для всех пользователей данная совокупность инструментов будет являться явно чрезмерной. По своим параметрам Maple предназначается для профессионалов в области математики, то есть для разрешения задач в данной программе мало умения использоваться каким-либо функционалом, следует понимать методики решения, заложенные в них. Многие внутренние функций Maple имеют аргументы, определяющие методы решения задачи. То же самое может быть сказано и про Mathematica, который является одним из самых продвинутых программных приложений, имеющих богатое оснащение различным функционалом, включая и возможность синтеза звука.
Проектировщики Маткад сконцентрировали главное внимание на доработке программы в соответствии с требованиями пользователей. Они организовали дополнительный набор функций в составе библиотеки и пакетов расширений, которые можно приобретать отдельно и получать дополнительные функции, которые добавляются при установке программы. Кроме того, доступны для покупки электронные книги с описанием методов разрешения некоторых конкретных проблем, и в которых приведены примеры действующих алгоритмов и документов, которые можно непосредственно использовать для своих расчётов. Помимо этого, если возникает такая необходимость и имеются навыки в формировании приложений на языке Си, возможно формирование своего функционала и приобщения его к ядру системы при помощи имеющихся средств.
