mathcad(2)

2019-01-27 19:01

当我们输入一个数学公式或者画一张图时,都会出现一个到数个黑色的小方块,这些小方块称为占位符,它表明要输入的数学公式或图形参数不完整,因此Mathcad还不能计算这个公式或画出图形,只有当你单击这些黑色小方块,并在这些黑色的小方块上添加适当的字符,等小方块消失后,才能进行下面的工作。 2、编辑定位线

我们一般称它为编辑线。它是用2条交叉的直线来表示当前的编辑状态处于数学公式中的哪个位置。如果移动光标键(↑、↓、←、→),交叉线将会随之变化,此时当前编辑对象也随之改变。Mathcad将一个数学公式理解成多级别式(或者多层式)的结构,按一次空格键可将交叉线升高一级,按INS键可以在同级中调换编辑方向。按DEL或者Backspace键可进行删除操作,其结果视编辑线的所在位置而定。另外,在输入数学公式过程中,我们常常利用括号的优先级最高而输入我们所要输入的数学公式。例如,对于分数

a?bc有2种方法输入:先输入a.b,

然后按空格键将编辑线由a?b变成a?b的形式,最后输入“/”就行了;也可以输入(a?b)后直接键入“/”,请试试看!

3、运算符

由于Mathcad是一个草稿式的数学运算工具,因此,它有大量的数学运算符。当然,这些运算符都可以通过上面介绍过的9个菜单和数学面板输入进去,如果你不怕麻烦和浪费时间的话。更简单的方法是利用快捷键输入运算符。在下面的表中,首先是运算符在屏幕上的显示结果,然后是键入方法,其次是该运算符所代表的意义。

显示 键入 意义 显示 键入 意义

-------------------------------------------------------------

<>

(?) , 圆括号 ?? Ctrl+6 矩阵的某列

? ? Ctrl+ - 向量 ? [ 向量的下标 ?

?! ! 阶乘 ?〓? Ctrl+= 逻辑等号

T

? Ctrl+1 矩阵转置 ?≠? Ctrl+3 逻辑不等号 ∑? Ctrl+4 向量求和 Ctrl+7 极坐标绘图 ??? Ctrl+0 大于等于 ??? Ctrl+9 小于等于 ?×? Ctrl+8 向量叉积 lim? Ctrl+A 右极限

煙??煙?-lim? Ctrl+B 左极限 lim? Ctrl+L 极限

煙? Ctrl+F 插入函数 ∫?d? Ctrl+I 不定积分

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????? Ctrl+J或? 换行接着写 Ctrl+M 输入矩阵

Ctrl+N 新建工作表 Ctrl+O 打开工作表

π Ctrl+P 圆周率 Ctrl+Q 退出Mathcad Ctrl+S 保存工作表 Ctrl+U 插入量纲 Ctrl+W 存盘退出 ∞ Ctrl+Z 无穷大 ?←? { 赋值(编程用) ?if? } 条件判断

?? ] 程序层次线 ?..? ; 产生列表

?:=? : 赋值 ” 建立文本区域 ?,? , 符号计算用 ?? > 大于 / 分式

?dd??? ? 微分 ? | 开平方根

|?| \\ 绝对值或模 -? - 负数 ?+? + 加法 (? ( ?.? * 乘法 ?煙d & 定积分

???? ^ 乘方 % % 百分号

?? $ 求和 ?? # 求积

?? @ 画曲线图 ??? ~ 全局等号

???? Ctrl+Shift+3 ?? Ctrl+Shift+4

? 煙??→ 符号计算

dd?

??

? Ctrl+Shift+/

4、希腊字母

在很多数学问题中,我们都习惯用希腊字母来表示某个数学变量,而键盘上又没有这些字符,怎么办呢?Mathcad提供了两种输入希腊字母的方法,一种是通过数学面板直接输入,另一种是使用字母转换的方法。我们以β的输入方法为例说明后一种方法:输入字符b后在光标为b的形式下按“Ctrl+G”,Mathcad就将字母b转换为希腊字母β。下面是一张字母转换表。其中箭头后面的第一个希腊字母代表大写字母的转换结果,第二个希腊字母代表对应小写字母的转换结果。

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Aa→Αα Bb→Ββ Cc→Υχ Dd→Γδ Ee→Δε Ff→Φθ Gg→Γγ Hh→Ζε Ii→Ηη Jj→?? Kk→Κθ Ll→Λι Mm→Μκ Nn→Νλ Oo→Ον Pp→Ππ Qq→Θζ Rr→Ρξ Ss→?ζ Tt→Ση Uu→Τυ Vv→δ? Ww→Χω Xx→Ξμ Yy→Φψ Zz→Ε?

其规律是以希腊字母的英文名称的首字母为索引的。

5、排版打印

Mathcad可以和Word一样进行排版打印,它能够进行纸张类型、左右边界及上下边界的设定,并且也能够进行页眉与页脚的设定。但是,与Word不同的是,用File菜单中的Page Setup所设置的左边界你在屏幕上是看不到的,只有用Print Preview命令或者直接用打印机将工作表或这个工作表所存的文件打印出来才能观察得到。而工作表上一条虚竖线表示页面的右边界,实竖线表示当前页面上,实际打印字符的右边界,而这两条线之间的距离就是你所设置页面的右边界。另外,工作表内可同时横向及纵向排列很多页。

6、对象的插入 在Mathcad中,你可以通过菜单Insert/Object插入某个OLE对象,例如插入Word文件、音乐、图片、Excel工作表等。

7、组件的插入

通过菜单Insert/Component可以插入一个符合Mathcad规定的组件,如Axum、MATLAB、Excel等等。

8、插入超级链接

通过菜单Insert/Hyperlink可以插入一个超级链接,它在屏幕上,用一个区域来表示,当用鼠标指向它并双击时,可打开此链接。我们可以通过这个功能来链接一个普通的Mathcad文件或Internet地址。

9、量纲的插入

Mathcad中内置了四套常用的单位制,即SI制(标准国际单位)、MKS(米、公斤、秒制)、CGS制(厘米、克、秒制)、US制(美制)。插入量纲后,Mathcad将自动进行单位转换,比如若2个变量的单位是长度,则相乘后将会得到面积单位。 10、插入引用文件

使用Insert/Reference插入一个引用文件后,则引用文件中的所有变量及结果从引用位置起对当前工作表来说,都是已知的。 11、计算模式的改变

使用Math/Automatic Calculation可转换手动与自动计算模式。这对于打印排版一篇文章时很有用处。

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1.2 数值计算及其相关函数

Mathcad提供了覆盖各个数学学科的大量数学函数,实际上,我们上一节中介绍的数学运算符就是函数的一种特殊形式。在Mathcad中输入其内部定义函数,有以下几种方法:在工作表中直接键入函数名、单击工具栏上的函数图标、按快捷键“Ctrl+F”、数学面板、使用Insert/Function菜单。下面分类介绍Mathcad的各种常用函数。注意,如果不特别说明,则以下函数中的参数遵循如下规则:m,n,i,j,k表示整数变量;a,b,x,y表示实数变量;v表示向量;M,A,B等大写字母表示矩阵。

1、全局优先运算符.

Mathcad工作表的执行顺序是由左到右,再由上到下。因此,假设有一个变量或函数在工作表的某处使用“:=”定义,那么,你在这个定义之前引用此变量或函数将会得到错误信息。而用全局变量或函数运算符“?”(快捷键~ )来定义,则在工作表的任何位置都有效。

2、条件函数

条件函数主要用于逻辑判断,列出如下:

if(cond,tval,fval)若cond为真,返回tval,否则返回fval until(expr1,expr2)一直迭代到expr1<0终止,返回expr2的值 δ(m,n)(键入d,然后按Ctrl+G)如果m=n则返回1,否则返回0 Φ(x)(键入F,然后按Ctrl+G) x>0时返回1,否则返回0 3、自定义函数或变量 对于变量,可使用:

a:=1 b?2 k:=1..10 x:=0,0.1..1

的方法定义,其中b为一全局变量;k也是一个变量,它的取值范围是从1到10这10个整数值,而变量x=0,0.1,0.2,…,1.0,其一般语法是(其中“..”按键盘上的“;”得到,而不是真正的2个小黑点):

x:=x1,x2..x3 x的值为:x1,x2,x2+(x2-x1),x2+2(x2-x1),…,x3 x=x1..x3 x的值为:x1,x1+1,x1+2,x1+3,…,x3 对于非常简单的函数,可以使用如下方法定义: f(x):=x2+1 g(x,y)?sin(x)+cos(y) h(x,y,z):=Φ(x)+y+z s(x)?if(x,x,-x) 其中“:=”按快捷键“:”,它定义的函数或变量从定义外开始有效,而用“?”定义的函数对整个工作表有效。对于复杂的函数,应使用我们以后介绍的编程方法去定义一个函数。

4、基本函数

下面列出的大部分函数,都是最基本的数学函数。对于一目了然的函数,我们不加说明。

●初等函数:exp(z)、ln(z)、log(z)(常用对数)、sin(z)、cos(z)、

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tan(z)、csc(z)、sec(z)、cot(z)(余切)、asin(z)(反正弦)、acos(z)(反余弦)、atan(z)(反余切)、sinh(z)、cosh(z)、tanh(z)、csch(z)、sech(z)、coth(z)、asinh(z)(反双曲正弦)、acosh(z)、atanh(z)。

●复数函数:Re(z)(实部)、Im(z)(虚部)、arg(z)(辐角主值)。 ●其它:ceil(x)、floor(x)、mod(x,y)、angle(x,y)(x轴正向和原点与点(x,y)连线的夹角)。

5、向量与矩阵函数

对于向量,Mathcad可进行加、减、向量与数的乘法、转置、数量积与向量积等运算;对于矩阵,Mathcad可进行矩阵与数的乘法、矩阵间加、减、乘运算、矩阵求逆及转置、对矩阵取行列式的值等运算。这些运算都可从数学面板或通过运算符的快捷键直接输入,以下是不能通过数学面板或快捷键直接输入的矩阵或向量函数。

●矩阵连接函数:augment(A,B)将B放到A的左边而组成一个新的矩阵,stack(A,B)将矩阵A放到矩阵B的上面组成一个新矩阵。

●子矩阵函数:submatrix(A,ir,jr,ic,jc)返回矩阵A的子矩阵,其行数由ir到jr,列数由ic到jc。Mathcad默认向量或矩阵的下标是从0开始的,但你可以重新设置系统变量ORIGIN的值来定义向量或矩阵的开始下标,系统默认ORIGIN的初始值为0。

●向量与矩阵的大小函数:rows(A)返回矩阵A的行数;cols(A)返回矩阵A的列数;identity(n)返回一个n×n的单位矩阵;length(v)返回向量v的元素个数;last(v)返回v中最后一个元素的下标。

●一些与矩阵有关的值:max(A)返回矩阵中的最大元素值;min(A)返回矩阵的最小元素值;tr(A)矩阵的迹;rank(A)矩阵的秩;norm1(A)矩阵的1-范数;norm2(A)矩阵的2-范数;norme(A)矩阵的欧几里德范数;normi(A)矩阵的无穷范数;cond1(A),cond2(A),conde(A),condi(A)由上面各范数所计算出的矩阵条件数。 ●矩阵与向量的重新排序;sort(v)将向量v以升序排列;reverse(v)将向量v以降序排列;Csort(A,n)将矩阵A以第n行为索引,升序排列; rsort(A,n)将矩阵A以第n列为索引,降序排列。 ●矩阵的约化及分解:diag(v)返回一个矩阵,其对角元素为向量v,其它为0;rref(A)利用行变换将A约化;cholesky(A)矩阵A的cholesky

T

分解,即返回下三角阵L,使L.L=A;qr(A)矩阵Am×n的QR分解,即返回矩阵[Qm×m,Rm×n],其中Q为正交阵,R为上三角阵,且A=Q.R;lu(A)方阵A的LU分解,返回矩阵[P,L,U],其中L为下三角阵,U为上三角阵,且有P.A=L.U。

●特征值与特征向量:eigenvals(A)返回由矩阵A的特征值所组成的向量;eigenvec(A,z)返回矩阵A关于特征值z的全部单位化后的特征向量;eigenvecs(A)返回矩阵A全部单位特征向量所组成的矩阵,矩阵中的每一列为一个特征向量,第n列对应由eigenvals(A)所得到的第n个特征值。

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