Mathcad操作指南.docx
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Mathcad操作指南
Mathcad操作指南
基础部分3
Lesson1.Mathcad工具栏及面板11
Lesson2:
使用Mathcad工作区域13
Lesson3:
输入数学和文本14
Lesson4:
使用Mathcad模板及样式17
Lesson5:
定义变量18
Lesson6:
定义函数19
Lesson7:
建立数学表达式21
Lesson8:
编辑表达式23
Lesson9:
定义变量范围25
Lesson10:
定义矢量和矩阵28
Lesson11:
图表32
Lesson12:
数字和文本格式39
Lesson13:
结果格式化40
Lesson14:
单位运算43
Lesson15:
MathCad的编程44
在哪里可以得到更多帮助:
50
基础部分
注意
此稿包含的使用Mathcad11版本的指南同从软件内置的指南相同。
最初的资料来源于Mathcad7的专业版,更新了Mathcad11版本新增加的内容。
因此,有可能涉及到MathCad7相关的信息,也可能在此稿中出现,标识符同MathCad11版有些不同。
我们已经做了一些必要的编辑工作,用命令表格介绍材料,以满足FAMU-FSU学院的机械工程系采用MathCad进行动力系统课程教育的需要。
如果未经着作拥有者许可仅限于本公司使用,不得提供给其他公司使用,MathSoft公司。
简介:
Mathcad优点
Mathcad是唯一的一个在同一张工作表集合了数学公式、数字、文本和图表的功能强大的工程应用工具。
和其它数学软件不同的是,Mathcad是用和您一样的方式做数学。
那是因为它的操作界面就像是铅笔和纸张。
Mathcad的操作界面就是一个空白的工作区域,您可以在上面直接输入公式、图表或者是方程式,而且可以在任意的地方插入文字注解。
不像有些数学软件需要您会使用某种相关的语言,Mathcad可以让您直接使用自然数学语言来进行工作。
比如,在一个程序语言中,等式输入应该是这样:
x=(-B+SQRT(B**2-4*A*C))/(2*A)
在EXCEL中,输入一个等式应该是这样:
+(-B1+SQRT(B1*B1-4*A1*C1))/(2*A1)
在Mathcad中,输入同样的等式就同您在参考书中看到的一样:
唯一的区别在于Mathcad中的等式和图表是活的。
改变其中的任意一个数据、变量或者等式,Mathcad就立刻重新计算这些数学公式和画图。
在Mathcad的帮助下,您可以解决许多的技术问题——从简单的到非常复杂的数值或符号运算。
您可以利用二维或三维图形使等式和数据显性化。
利用Mathcad电子书,您也可以得到许多数学知识和相关的参考资料,并且都可以在您的工作表中直接使用的。
最重要的是,Mathcad的强大的功能可以帮助您完成您的工作。
利用Mathcad,您可以钻研问题、形成新的概念、工作表、分析数据和模型并检验备选方案以作出最好的选择,而且可以记录、显示和交流这些结果。
利用Mathcad连接到因特网,您还可以把您的工作表和您的同事以及其它的专家共享。
这就意味着您和您同事之间的沟通交流非常容易,而且您可以利用丰富且强大的数学语言进行工作。
Mathcad功能概述
在Mathcad中,您可以...
1.利用Mathcad进行数学计算
您先在打开的工作表上单击一下,出现一个红色的“+”符号,然后单击运算面板中的某个按钮,这样就插入了一个运算符在您的工作表上,您可以选择插入"菜单"的"方程式"选项,就可以看到一系列的内置的方程了。
或者您可以直接在工具栏中选取。
红色运算符
插入方程式按钮
以下是一些例子。
这些计算结果都保留十五位有效数字,但是您可以把显示结果减少一些,只要点击这个答案,然后从"格式"菜单中选择"数字"菜单,然后在出现的对话框中选择DisplayedPrecision,就可以根据您的需要调整精度了。
从计算面板中选择平方根符号,并且输入数字,然后键入"="符号,就可以见到结果。
您可以通过键盘+,-,*,/键入相应的四则运算符号.
标准的工程函数和数学函数都包含在内。
Mathcad的函数和运算符可以进行复数运算...
还可以进行单位运算。
选择Unit从Insert菜单,或者点击相应的工具栏按钮
插入单位按钮
2.定义您自己的变量和函数
定义变量的符号是“:
=”您可以从ArithmeticPalette中选取;您也可以通过“:
”键入:
当您改变变量的定义时,Mathcad立刻重新计算任何一个新的由它决定的变量。
试一下!
点一下上式中的4的右边,您可以看到一个蓝色的编辑线:
然后将原来的数值删除后,就出现了一个输入符
现在输入3。
然后点击等式的其它地方您会看到答案改变了。
3.计算函数和表达范围
这个“..”符号是在计算面板中,也可以通过直接点击键盘上的“[;]”得到。
用4代替下式中的2,就可以看到一个更大的表格。
创建这些表格,只要直接输入z=,f(z)=就可以了。
4.作图
利用GraphPalette上的二维坐标图,或者点击[Ctrl]2就可以得到一个二维坐标系,然后在图中X轴、Y轴的相应处输入相应的变量和函数,您可以输入几个不同的方程,中间只需用逗号隔开.另外在Mathcad的同一个坐标系中最多可以绘出16个不同的曲线。
5动态显示二维或三维图中的数据
下面的图形显示了Mathcad如何自动地利用一个三维图创造出一个平面图。
第一个图是用插入菜单中的Graph/3DScatterPlot作出来的,第二个图使用插入菜单中的Graph/SurfacePlot作出来的。
您可以使用图表面板中的相应的按钮。
6.积分和整数运算
积分和整数运算符是在CalculusPalette.在您的工作表上单击一下,然后点中相应的按钮,然后依次填充。
7.矩阵计算
点击Vector的MatrixPalette按钮(或选择Insert菜单中的Matrix),在弹出的对话框中输入相应的行列数,在这里我们取3x3.然后键入数字
进行可逆运算,只要输入A^-1=
要计算行列式的值,利用VectorandMatrixPalette上的按钮
。
8.解方程
开始先猜测一个根...
...接着Mathcad就可以找出最接近的根。
9.符号运算
通过factor进行因式分解,
可以表示为
和
表示成
下面的表达式:
有如下解
您输入一个表达式,然后从Symbolics菜单中选择相应的命令来进行计算。
您可以找到simplify(化简),expanding(展开),factoring(因式分解)等等这些按钮,还有其它一些。
把这些表达式复制到您的工作表主窗口,您可以看到它被蓝色编辑框包围。
10.编程
利用ProgrammingPalette上的按钮可以编制一些标准的程序,如:
for,while循环,branching,recursion,andmore.这些编制的程序可以直接用在Mathcad的活的工作表中以及其它一些矩阵计算和矢量计算中。
下面是一些程序的例子。
。
上面的程序是用牛顿叠代法来找出第N个根,这个程序也可以用在下面的例子中。
11.动态演示结果
Mathcad工作表的任意部分都可以进行动态演示,下面介绍其演示的方法,从View菜单中选择Animation中的Record按钮,然后在对话框中输入范围,接着选中将要动态演示的区域,最后点击动态演示,您就可以看到整个的演示过程,您也可以重新播放这个过程以及保存在相应的工作表中。
以上只是Mathcad的一小部分功能,我们期望您对软件感兴趣,并且去探索该产品的更多的功能,下一部分您将学习如何创建Mathcad工作表:
其中的等式、文本以及图表。
Lesson1.Mathcad工具栏及面板
Mathcad窗口
在您准备学习该软件的功能特别是创建数学运算和文本之前,您应该了解一下如下的界面。
主菜单
这儿是您进入工作表进行数学运算、绘图等的入口。
您可以从帮助菜单中进入您已经安装的电子书。
数学面板
在主菜单的下面就是数学面板,您把鼠标停在某个按钮下面,就会出现提示。
计算面板
图表面板
矢量和矩阵面板
运算符面板
积分运算面板
布林运算面板
程序面板
希腊字符面板
符号运算面板
点击这些按钮就会出现相关的计算按钮,点击各选项就会在您的工作表中插入相应的运算符。
工具栏
isanothertear-awaybuttonbarthatprovidesshortcutsformanycommontasks,fromworksheetopeningandfile根据根据您在工作表中所做的工作,有些按钮是呈现灰色的,也就是不可用的。
工具提示注释会提醒您每个按钮的功能。
下面这个按钮非常有用:
:
进入资料中心,您可以得到许多关于使用该软件的帮助说明。
格式栏
Thisiswhereyoucanformatyourtextandmathattheclickofabutton.IftheFormatBarisnotshowing,selectr
资源中心控制键
当您打开一个电子书的时候,上面的工具栏就会出现,可以帮助您浏览以及搜寻您感兴趣的主题。
您把鼠标停在任意的按钮上,就会出现提示说明该按钮的功能。
最后是,
信息条
在Mathcad窗口的底部的信息条会提供一些帮助信息。
它也可以列出您的工作表上的计算模式,比如是自动还是手动,自动就是说软件自动计算工作表上列出的数学式的结果,而且您在数学式中做了一些改动,都会重新计算出结果。
Mathcad上的数学表达式是非常直观的,有图形,也有计算公式。
Mathcad的方程编辑器功能也很强大,可以保证公式输入正确而且计算准确。
下面的课程主要介绍基本的输入编辑数学表达式。
Lesson2:
使用Mathcad工作区域
每个Mathcad方程式、文本区、图表都被称作一个工作区域,您可以在您的工作表中选择一片区域,这片区域周围会出现一个细的长方形框,您把您的鼠标移动到长方形区域的某一边,您会看到一个小手,它可以让您移动这片区域,试着把您的这片区域拖到工作表底部。
注意如果您点在数学区域的话,您可以看到蓝色的线,如果您点在文本区域,就会看到黑色的框,这些框可以让您重新编辑文本区。
数学区域
文本区域直接输入x:
100
移动这些区域
您可以一次选中许多区域按照您的需要把它们移到合适的地方,可以这样来做:
单击任一空白处,然后拖动鼠标选中要移动的区域,被选中的区域周围会出现虚线框。
把您的鼠标箭头移到框的边上,出现小手形状。
按下鼠标左键然后拖动鼠标,被选中的区域会跟着移动。
移动到合适的地方后,松开鼠标左键,点击工作表中的空白处。
小提示:
如果您要选择一大片区域,但是其中的某些区域您不想选,您可以用上档键点击这些区域。
另外一种可以看到您的工作表中的区域的方法是从视图菜单中选择区域菜单,点击,就可以看到区域的边界会被突出显示。
Mathcad有个特色就是在您阅读文档的时候,是从左往右、从上往下的,就像我们读书一样。
例如:
选择
=100把它拖到y的定义式的上方,这时Mathcad就无法算出y^2的值,因为它现在不知道y的值是多少,您再把它拖到y定义式的下边,计算结果就出来了。
您也可以很容易删除选中的区域,先选中上面的数学区域,然后从编辑菜单中选择剪切,就可以了。
(您也许需要把这个区域复制到工作表中的其它地方)现在点击空白处,从编辑菜单中选择粘贴。
这个功能非常有用,要是您无意中删了某些东西的话。
您也可以选中很多区域,然后一次删除。
而且,如果您误删了某些东西,您可以恢复它们。
Lesson3:
输入数学和文本
输入数字
在空白处点击一下,出现一个红色的小叉,现在您可以输入数学了:
Type1+
屏幕上可见
输入加号之后,您看到有一个黑色的小方框,还有蓝色的编辑线,在Mathcad中,这个框称为占位符。
如果您继续输入,您所输入的都会出现在这个占位符中,例如,您输入2,然后输入等于符号,然后回车,结果如下:
基本的运算符列在下边,计算面板也在下边,您只需点击数学面板按钮,就可以看到计算面板:
数学面板按钮
运算符按键按钮示例
加号+
减号-
乘号*
除号/
乘方^
在Mathcad工作表中的数学符号就和我们日常所见到的数学符号一样,乘号就是一个小点,乘方就是一个上标,等等。
输入文字
Mathcad中文环境设置方法
Mathcad支持直接中文的输入。
具体设置方法如下
Step1-选择Format下拉菜单中的Style功能;
Step2-在跳出的TextStyles对话框中选择您需要修改的文字类型,通用文字请选择Normal,后点击Modify进行修改;
Step3-在弹出的DefineStyle对话框中选择Font对字体进行修改
Step4-在弹出的TextFormat对话框中,选择您需要的中文字体以及该字体的一些属性;注意:
在Script中选择CHINESEGB2312。
Step5-最后点击OK,然后逐层确认关闭对话框。
MathCAD英文字母输入方法
要创建一个文本区,直接输入一个双引号["],然后就可以直接输入文字,您也可以直接输入,然后按空格键,Mathcad自动把数学区转化成文本区。
但是最保险的方法还是前一种,因为有时您输入数学公式然后在点击空格键,数学区并不会变成文本区。
您现在可以在工作表上任意输入文字,可以看到文本区在不断变化,而且输入文字的区域被一个黑框包围,输入完成之后,点击其它空白处,黑框消失,重新回到数学区。
Lesson4:
使用Mathcad模板及样式
简介
我们提供好几种模板供您使用,每个模板下都包括好几种格式,您也可以创建您自己的模板并存在自定义模板中,以供以后使用。
使用模板
使用内建模板,可以从文件菜单中选择新建,然后从列出的模板中选择一个,或者浏览选择您自定义的模板。
使用样式
每个模板中的样式都是可见到的,在格式栏的下拉菜单中出现FormatBar。
如果这个FormatBar不可见,选择ViewFormatBar.。
样式可以节省您的工作,比如,您可以运用这些样式而不是要重新定义这些样式。
要创建或修改样式,您可以选择格式菜单下的样式,为了使您的样式可以用在新文件中,您必须创建一个模板文件。
创建模板
创建一个新的模板或者修订另一个模板是很容易的。
您可以
创建文本样式和数字格式
设定常量和变量的字体和大小
增加您想在每页中增加的位图,比如顶线或者底线
在页眉或页脚输入页码、文件名以及当前日期
设定数字的格式
然后另存为,选择文件类型为模板。
确保文件的扩展名是.mct。
您设定的样式、位图都可以用在另一个您创建的文档上,这样可以节省很多时间和工作量。
也可以使您的文件更加一致。
Lesson5:
定义变量
您常常会想给一个数字定义一个名称,以便在后面的计算中使用,例如,把23命名为age。
Typeage:
23见屏幕:
注意先输入[:
]键或者,直接点击下面的运算符。
在计算面板上,这个运算符“:
=”是被用来定义的。
要看看age等于什么,您只需要输入
age=
如果您给age重新赋值,只需在数字23的右边点击,回格,然后输入新的数字。
您现在可以利用上面的赋值进行新的计算:
或者利用上面的定义,再去为另外一个变量赋值:
试着定义一些您自己的变量(您可以定义您的X或者MONEY_SPENT或者您能想到的任意的变量)并把它们用到您的工作表中,记住您用[:
]表示定义,输入[=]表示计算结果。
Lesson6:
定义函数
在Mathcad中定义函数和您在书本中可看到的一样。
例如,
输入f(x):
x^2屏幕上出现
在Mathcad中您用赋值运算去定义一个函数,就像您用赋值运算去定义一个变量一样。
如果您已经定义了一个函数如
,您就可以有多种方法使用它:
用一个数值代替自变量并计算函数的结果。
定义一个变量并把它作为式中的自变量。
定义一个有变化范围的变量代替式中的自变量。
甚至用f(x)来定义另外一个变量。
您可以直接在键盘上输入表达式并用来定义一个函数,您也可以从数学运算符面板中找到这个函数,您也可以从Mathcad内建的函数库中找到您要的函数,您可以从插入菜单的函数下拉菜单中选择您要的函数,或者直接点击
函数按钮。
插入函数对话框中列出了许多您可以插入您的工作表中的函数。
您也能直接用键盘输入任一个内建的函数,下面是一些内建函数的例子。
TrigandLogs
MatrixFunctions
Lesson7:
建立数学表达式
在工作表中输入下式,注意您点击空格键时的变化:
输入f(x):
x+6[Spacebar]*(x^3[Spacebar]-1)屏幕上出现
您第一次输入空格键,您选择的是
当您再输入乘号时,您是把整个的式子与后面的式子相乘。
如果您没有点击空格键的话,您会看到
就是完全不同的一个表达式了。
您第二次点击空格键时,整个
被选中,出现一个蓝色的编辑线,因此,当您输入-1,您是用
.减去1,比较下面的输入表达式,也许您会明白这里的空格键的作用。
您输入f(x):
x+6*(x^3-1)也许得到的是下面的式子
建立下式:
可以按照这样的步骤:
输入x^2[Spacebar]
现在
被选中在蓝色的编辑线中,接着输入+3[Spacebar],这样整个式子都在蓝色编辑线中,接着输入/5[Enter],结束!
如果您再次输入这个表达式,在输入到3之后而没有点击空格键,您就得到
如果您输入x^1/t^2[Spacebar][Spacebar][Spacebar]/3您将得到
您可以试着在您的工作表中创建一些您自己的等式来体会一下运算符的运用。
Lesson8:
编辑表达式
理解表达式的结构有助于您有效地编辑它们。
看下面突出显示的等式,用鼠标按照步骤来做:
点击根号,可以看到根号下面的所有一切都在蓝色编辑线中。
点击5的右边,接着按下空格键,一直按,看有多少表达式部分被包括在蓝色的编辑线中。
点击3的左边,接着按下空格键,看有多少表达式部分被包括在蓝色编辑线中。
如果编辑线在左边,下一个输入的运算便会出现在左边,如果编辑线在右边,下一步输入的运算便会出现在右边。
现在来看看鼠标的其它用法会产生什么结果:
在
表达式中双击x,可以看到x反白显示。
点击
的左边,向右拖动鼠标。
看看多少表达式被反白显示。
当您选择表达式的一部分反白显示的时候,您的下一步操作会覆盖这部分区域。
这个功能相信您已经在许多文字处理文档中用过。
试试看!
如果您想用6取代5,双击5,然后输入6。
如果您想把除号换成乘号,点击8的左边,然后回格,然后输入[*]。
如果您想用根号包括右边的整个表达式,在根号的左边点击,然后按下空格键,直到蓝色编辑线包括右边的所有表达式,然后输入[\]。
如果您想减去
而不是
,拖动鼠标选中
然后输入1/2[Spacebar]*x.
如果您在编辑表达式时出错,您可以从编辑菜单中选择撤销按钮,就可以回到编辑前的状态,或者,如果您刚刚保存过表达式,直接关闭工作表不保存所作改动,然后重新打开。
下面还有一个例子。
编辑后一个表达式使它变成下式:
变量x已经定义在前面了,所以您可以看到您编辑的效果。
以下是步骤...
第一步,把
换成
。
双击表达式中的第一个x,然后输入x-5.
现在把前面的常量2换成-2,在2的左边点击,然后输入负号-。
现在编辑分数
。
双击3,然后输入5.
最后,把加号变成减号。
点击等号左边的2的左边,回格,然后输入[-].
现在根据您所学的,建立下面的表达式:
步骤如下:
score:
3[Enter]
result:
score+6[Spacebar]\+1/2[Spacebar]
[Spacebar]/score^2[Spacebar]-3[Enter]
result=[Enter]
不断练习,直到您感觉可以很轻松地编辑表达式为止。
Lesson9:
定义变量范围
给一个变量赋一定范围的值可以直接输入。
例如,定义一个变量x,范围从0到10,只要输入x:
0;10
点击其它地方,您就可以看到
注意当您点击[;],出现的是两点(
),加上一个占位符。
这是Mathcad的范围表达符号,您也可以用数学面板上的范围符号来输入,见下:
您现在可以使用范围变量,注意当您输入等于符号后,Mathcad输出一个表格,一个垂直的系列,里面是数字。
输入x=看到
输入f(x)=看到
如果您希望步进值不是默认的1,在第一个值输入后,再输入一个新值,例如,创建一个x的变化范围从1到10,步进值为,输入:
输入x:
1,;10看到
注意要在第二个新值前面输入一个逗号,然后在第二个新值后面您输入[;]下面还有一些例子:
输入x:
1,;看到
输入data:
-10,-8;0看到
输入n:
202,192;102看到
这个范围是下降的!
输入x=看到
输入data=看到
输入n=看到
试着定义您自己的范围变量,把它用在下面的表达式中。
Lesson10:
定义矢量和矩阵
目前您看到的例子中只有简单的数字和字母。
Mathcad拥有很多强大的功能和特点,可以处理矢量和矩阵。
首先在Mathcad中创建一个矩阵:
输入v:
从插入菜单中选择矩阵,或者直接在矩阵面板中选择。
在对话框中填入适当的值,例如,这个矢量是三行一列。
点击插入.
填充这个矢量,用[Tab]键移动占位符。
为了写出矢量的每一个值,您可以使用下标符号,您可以使用([)按钮,或者使用下面的
按钮,第一个元素下标默认为
:
输入v[0=看到
另一个下标是
:
输入v[1=看到
最后的下标是
依此类推:
输入v[2=看到
如果z是一个矩阵,那么第一列的第三个元素就可以输入v[2,0得到。
您也可以很方便地通过定义范围变量得到所有的元素:
输入i:
0;2看到
然后
输入v[i=看到
作为练习,您可以试着定义一个矩阵。
在Mathcad中,默认的范围是从0开始,这是很重要的一点。
如果没有特别指出,起点都是从0开始。
见下例:
输入i:
2;5看到
输入wrong[i:
1看到
输入wrong=看到
或许您以为这个矢量有四个元素,然而,您看到的是六个。
这是因为Mathcad仍然keepstrackof第一和第二个元素,又因为这些元素没有特别定义,因此显示为0。
把矢量元素作为方程中的自变量是有用的。
比如,我们使用下面定义的常量和方程:
现在定义一个矢量并且把它作为方程中的一个自变量:
试着定义一个矢量并把它的元素用在方程中。
您也可以把矢量作为方程中的自变量。
比如:
输入f(x):
[C