MathCad — это программная среда, позволяющая осуществлять математические операции, а также различные расчёты.
Введение
Под Mathcad понимается программное приложение компьютерной алгебры, которое принадлежит к системам автоматизированного проектирования и разрабатывалось для реализации интерактивной документации, включающей вычислительные процессы с визуальным отображением. Mathcad достаточно прост в использовании и его можно применять для коллективной работы. Эту программу придумал и реализовал известный специалист Аллен Раздов, сотрудник Массачусетского технологического института. У неё есть очень удобный и несложный интерфейс пользователя. Для занесения формул или других информационных данных можно использовать клавиатуру или специальную инструментальную панель.
Весь набор операций осуществляется в пределах рабочего листа, в котором все формулы отображаются в графическом формате, в отличие от текстовых форматов в других языках программирования. Mathcad разрабатывался с прицелом на пользователей, не владеющих программными навыками, но вместе с тем его используют и при реализации значительных проектных работ с целью получить наглядное отображение результатов математического моделирования путём использования разных вычислительных процедур и типовых языков программирования. Mathcad также используется при проектировании объектов, где главенствует возможность отслеживания связей среди компонентов и исполнение стандартов. Кроме того, Mathcad используется при обучении, осуществлении вычислительных и инженерных расчётов. У него открытая архитектура, что обеспечивает его простое внедрение практически в любую систему информационных технологий и специализированных проектных программных продуктов. С помощью Mathcad можно даже формировать электронные книги. Данное программное приложение во всём мире используют примерно два миллиона пользователей.
Программирование в среде MathCad
В состав Mathcad входит значительное число операторов и специализированных функций, позволяющих решать самые разные инженерные задачи. Программа позволяет проводить числовые и символьные вычислительные операции, осуществлять действия со скалярными и векторными величинами, а также в матричном формате. Есть возможность перевода из одних единиц измерения в другие, причём в автоматическом режиме. Главными преимуществами программы Mathcad являются следующие аспекты:
- Имеется возможность решения дифференциальных уравнений, в том числе и численными методиками.
- Можно осуществлять построение двумерных и трёхмерных графиков функций в разных системах координат.
- Имеется возможность использования символов греческого алфавита как в текстовых записях, так и в уравнениях.
- Имеется возможность вычислений в символьном режиме.
- Имеется возможность выполнять действия над матрицами и векторами.
- Наличие возможности решения системы уравнений в символьном режиме.
- Можно осуществлять аппроксимацию различных кривых.
- Имеется возможность использования подпрограмм.
- Имеется возможность вычисления корней многочленов или функций.
- Есть возможность осуществления расчётов в области статистики и теории вероятностей.
- Имеется возможность определения собственных чисел и векторов.
- Вычисления с единицами измерения.
- Имеется возможность объединить программу Mathcad с системой автоматизированного проектирования и использовать результаты расчётов в качестве управляемых параметров.
- Имеется возможность применять Mathcad с целью документирования любых вычислительных процедур при их исполнении.
Программу Mathcad можно причислить к системам компьютерной алгебры, а именно, к классу систем, предназначенных для автоматизации математических вычислений. В этом классе программных приложений известно много похожих программных продуктов различной направленности и структуры.
Наиболее часто Mathcad сравнивают с программными приложениями Maple, Mathematica, MATLAB, а кроме того, с их аналогами, такими как, MuPAD, Scilab, Maxima и так далее. Правда необходимо отметить, что объективное сравнение преимуществ и недостатков данных приложений затруднено, поскольку у них разное предназначение и разный набор идеологических принципов их использования. Например, программа Maple предназначена главным образом для реализации аналитических вычислений в форме символов и имеет самый мощный в своей группе перечень специализированных операций, количество которых превышает три тысячи. Однако такой большой набор операций для большинства специалистов, осуществляющих средние по сложности математические вычисления, является явно избыточным. Согласно своим характеристикам Maple был предназначен для профессиональных специалистов в сфере математики, то есть для решения задач в этом приложении недостаточно умения использовать какой-либо функционал, необходимо ещё обладать знаниями методик решения, заложенных в него. Есть много встроенных функций в Maple, имеющих аргументы, задающие методы решения задач. Подобные же аргументы можно применить и к программе Mathematica, являющейся одним из самых мощных приложений, которые имеют очень большой набор специальных функций, включая синтез звука. Данная программа обладает очень большой вычислительной скоростью, но и очень необычными форматами языка программирования.
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.
