Mathcad

Введение

Mathcad является программным приложением компьютерной алгебры, принадлежащим к классу систем автоматизированного проектирования, которое предназначено для формирования интерактивных документов с вычислительными процессами и видимым отображением. Оно несложно в применении и может использоваться для коллективной обработки.

Эта программа была изначально задумана и реализована Алленом Раздовом, сотрудником Массачусетского технологического института. Она обладает довольно удобным и несложным пользовательским интерфейсом. Что бы ввести формулу или другие данные возможно пользоваться клавиатурой или специальной инструментальной панелью. Все операции выполняются в границах рабочего листа, где все формулы отображены в виде графики, в отличие от текстового формата в программных языках.

Mathcad предназначена главным образом для людей, которые не владеют навыками программирования, но при этом его применяют в больших проектных работах для наглядного отображения итогов математического моделирования за счёт применения различных вычислительных операций и стандартных программных языков. Кроме того, Mathcad применяется в проектных разработках, в которых определяющую роль играют возможность отследить связи элементов и выполнение стандартов. Mathcad применяется также в процессах обучения, вычислительных и инженерных расчетах. Он обладает открытой архитектурой, что даёт возможность простого его внедрения почти во все системы информационных технологий и специальных проектных программных приложений. При помощи Mathcad возможно даже формирование электронных книг. Этим приложением во всем мире пользуется около двух миллионов пользователей.

Обзор возможностей Mathcad

Mathcad имеет в своём составе большое количество операторов и специальных функций для разрешения разнообразных инженерных проблем. Приложение даёт возможность проведения численных и символьных вычислительных операций, выполнять операции со скалярными значениями, векторными и в формате матриц, в автоматическом режиме осуществлять перевод из одних единиц в другие измерения. Основными достоинствами Mathcad считаются возможности:

• решать дифференциальные уравнения, включая численные методы.
• строить двумерные и трёхмерные графики функций в различных координатных системах.
• применения греческих алфавитных символов и в текстовых записях, и в формате уравнений.
• выполнять вычисления в режиме символов.
• осуществлять векторные и матричные операции.
• символьного решения системы уравнений.
• выполнять аппроксимацию кривых.
• выполнять подпрограммы.
• нахождения корня многочлена или функции.
• проводить статистические расчёты и операции с определением вероятности.
• нахождения собственных чисел и векторов.
• вычислений с единицами измерения.
• объединения с системами автоматического проектирования и применение итогов расчётов как параметров управления.
• использовать Mathcad для документирования всех вычислительных операций при их выполнении.

Сравнение Mathcad с аналогами

Mathcad может быть причислен к системам компьютерной алгебры, то есть к системам, которые автоматизируют математические расчёты. В данной группе программ есть множество аналогичных приложений разных направлений и структурной организации. Чаще всего Mathcad сравнивается с программными продуктами Maple, Mathematica, MATLAB, а также с их прообразами MuPAD, Scilab, Maxima и другими. Но следует заметить, что сложно объективно сравнить достоинства этих программ, так как они имеют различное предназначение и идеологические принципы их применения. К примеру, приложение Maple служит в основном для осуществления вычислений аналитики в символьном формате и обладает мощнейшим в своей группе набором специальных операций, которых насчитывается более трёх тысяч. Эта оснащённость для многих специалистов, сталкивающихся с выполнением средних по сложности математических вычислений, будет явно избыточной. По своим качествам Maple предназначается профессиональным специалистам в области математики, то есть чтобы решать задачи в этом приложении мало уметь пользоваться какими-либо функционалами, нужно знать методику решения, заложенную в них. Многие встроенные функции Maple оснащены аргументами, которые задают способы разрешения задачи. Аналогичные высказывания возможно отнести и к Mathematica, которая является одной из мощнейших программ, имеющих очень существенное наполнение специальными функциями (вплоть до синтеза звука). Эта программа имеет очень высокую вычислительную скорость, но обладает весьма своеобразными формами программного языка.

Проектировщики Mathcad сделали основной упор на модификацию системы согласно пользовательским потребностям. Были сформированы добавочные библиотеки и пакетные расширения, которые приобретаются по отдельности и обладают добавочными функциями, встраиваемыми при инсталляции программы. Кроме того, можно приобрести электронные книги, где описана методика решения отдельных специальных задач, и где есть примеры работающих алгоритмов и документации, которые возможно применять прямо в своих вычислениях. Помимо этого, если есть необходимость и навыки написания программ на языке Си, можно формировать свои функции и прикреплять их к системному ядру при помощи специальных механизмов. Mathcad отличается от Maple тем, что первоначально проектировался для числового разрешения задач математики и ориентировался на разрешение проблем строго прикладных, а не теоретических математических задач, когда требуется достигнуть итогового результата без погружения в математическое существо проблемы.