Mathcad — это снабженная простым в освоении и в работе графическим интерфейсом программная среда, предназначенная для выполнения на компьютере разнообразных математических и технических расчетов.
Общие сведения о среде Mathcad
Среда Mathcad – это программный продукт компьютерной алгебры, который может считаться системой автоматизированного проектирования и был разработан для формирования интерактивных документов, включающих вычислительные процессы с визуальным отображением. Mathcad проста в освоении и может быть использована для коллективной работы. Эту программу спроектировал и реализовал известный специалист Аллен Раздов, который является сотрудником Массачусетского технологического института. Эта программа обладает очень удобным и несложным интерфейсом пользователя. Для того чтобы ввести формулы или другую информацию, можно воспользоваться клавиатурой или специальной инструментальной панелью.
Все операции выполняются на рабочем листе, в котором все формулы представлены в графической форме, а не в текстовом формате как в других языках программирования. Mathcad проектировалась в расчёте на пользователей, не обладающих навыками программирования, но при этом его можно применять и при осуществлении больших проектов для того, чтобы иметь наглядное отображение результатов математического моделирования за счёт применения различных вычислительных операций и типовых языков программирования. Mathcad также применяется при создании объектов, где главной считается возможность отслеживать связи среди элементов и соблюдение стандартов.
Помимо этого, Mathcad может использоваться при обучении, а также при выполнении вычислительных и инженерных расчётов. Он обладает открытой архитектурой, что позволяет обеспечить его простое внедрение фактически во все известные системы информационных технологий и специализированные проектные программные продукты. При помощи Mathcad возможно даже создавать электронные книги. Этим программным продуктом во всём мире пользуются около двух миллионов пользователей.
Решение инженерных задач в среде Mathcad
В составе Mathcad имеется большое количество операторов и специальных функций, которые позволяют решать самые разные инженерные задачи. Программа предоставляет возможность проведения числовых и символьных вычислительных операций, а также выполнения действий над скалярными и векторными величинами, и, помимо этого, даже в матричном формате. А ещё имеется функция перевода из одних единиц измерения в другие, реализуемая в автоматическом режиме. Основными достоинствами программного приложения Mathcad считаются следующие аспекты:
- Наличие возможности решения дифференциальных уравнений, включая и численные методы.
- Имеется возможность построения двумерных и трёхмерных графиков функций в различных системах координат.
- Присутствует возможность применения символов греческого алфавита, причём и текстовых записях, и в уравнениях.
- Существует возможность вычислений в символьном формате.
- Наличие возможности выполнения разных операций над матрицами и векторами.
- Возможность решения системы уравнений в символьном формате.
- Присутствует возможность выполнения аппроксимации разных кривых.
- Можно использовать подпрограммы.
- Имеется возможность вычисления корней многочленов или функций.
- Есть возможность осуществления расчётов в области статистики и теории вероятностей.
- Присутствует возможность определения собственных чисел и векторов.
- Можно осуществлять вычисления с единицами измерения.
- Наличие возможности объединения программы Mathcad с системой автоматизированного проектирования и использования результатов расчётов в качестве управляемых параметров.
- Наличие возможности использования Mathcad для документирования любой вычислительной процедуры при её выполнении.
Программу Mathcad относится к системам компьютерной алгебры, а точнее, к категории систем, которые предназначены для автоматизации математических вычислений. В этой категории программных продуктов существует много аналогичных программ разной направленности и структуры. Чаще всего Mathcad сравнивают с программами Maple, Mathematica, MATLAB, а также с их аналогами, например, MuPAD, Scilab, Maxima и так далее.
Следует заметить, что объективно сравнить преимущества и недостатки этих программ достаточно трудно, так как у них различное назначение и разная совокупность идеологических принципов их применения. К примеру, программа Maple служит в основном для осуществления аналитических вычислительных операций в символьном формате и обладает самым мощным в своей категории набором специальных операций, число которых составляет более трёх тысяч. Но следует признать, что такой огромный набор операций для практически всех специалистов, выполняющих математические вычисления средней сложности, будет конечно избыточным. В соответствии со своим характеристиками, Maple предназначался для профессиональных специалистов в области математики, то есть для того, чтобы решать задачи в данной программе мало уметь применять какой-то функционал, следует ещё иметь познания в области методов решения, которые заложены в него.
Имеется набор встроенных функций в Maple, обладающих аргументами, задающими методы решения задач. Аналогичные аргументы могут быть отнесены и к программе Mathematica, считающейся одной из самых мощных средств, которое имеет очень большую совокупность специальных функций, в том числе и синтез звука. Эта программа имеет достаточно большую скорость вычислений, но при этом обладает и необычным форматом языка программирования.
Разработчики Mathcad сосредоточили основное внимание на модификации системы в соответствии с потребностями пользователей. Они сформировали дополнительные библиотеки и пакетные расширения, которые могут быть приобретены по отдельности и имеют дополнительные функции, встраиваемые при инсталляции программы.
