Программирование в среде MathCAD

190600.62 «Эксплуатация Транспортно-технологических машин и

ТЕМА:

комплексов» (код и наименование направления подготовки/специальности) Программирование в среде Pascal, MathCAD, Excel,

Презентация в PowerРoint «Volkswagen»

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

Построение графиков функций  в

Turbo Pascale: y = ; ;

Построить графики в MathCAD: 2.1 Линейный график функции: 2.2 Построение графиков ряда функций: ; ; ;  2.3 График поверхности:  2.4 Построение гистограмм: ; ;

Численное решение уравнений: 3.1 решение уравнения с одним неизвестным с помощью функции root:           ; 3.2 Поиск корней при помощи блока Given…..Find(…)           ; ; 3.3 Поиск решения при помощи блока  Given…..Minerr(…)

Работа в Excel. Запчасти для Volkswagen Passat. Презентация PowerPoint «Volkswagen».

Срок проектирования с « 15.02 » 2014   г. по « 24.04» 2014  г.

Руководитель проекта

Цехмистрова Т.Е.

(должность)

(подпись)

(и.,о., фамилия)

 

ЛИСТ ЗАМЕЧАНИЙ

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ. 6

1. ПРОГРАМИРОВАНИЕ В СРЕДЕ  PASCAL . 9

2.  ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ В СРЕДЕ  MATHCAD 13

3.  EXCEL 25

4.  POWER POINT(ПРЕЗЕНТАЦИЯ)  29

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 30

 

РЕФЕРАТ.

Расчетно-графическая работа по дисциплине «Информационные технологии» состоит из пояснительной и графической части. Пояснительная часть содержит в себе ?? страниц. Графическая часть представлена в виде 13 рисунков и 7 таблиц. В данной работе рассмотрены примеры расчета и построение графиков функции в среде Free Pascal, MathCAD, Excel и выполнена презентация в Power Point.

 

ВВЕДЕНИЕ

Turbo Pascal — это среда разработки для языка программирования Паскаль. Используемый в Turbo Pascal диалект базировался на более раннем UCSD Pascal, получившем распространение, в первую очередь, на компьютерах серии Apple II. Компилирующая компонента Turbo Pascal была основана на компиляторе Blue Label Pascal, первоначально созданном в 1981 году Андерсом Хейлсбергом дляоперационной системы NasSys микрокомпьютера Nascom. Позднее он был переписан как Compass Pascal для операционной системы CP/M, затем как Turbo Pascal для DOS и CP/M. Одна из версий Turbo Pascal была доступна под Apple Macintosh примерно с 1986 года, но её разработка прекратилась примерно в 1992 году.

В 1982 году Филипп Кан приобрёл компилятор у Андерса Хейлсберга и перебрался из Парижа в Калифорнию, где основал компанию Borland.

Когда в 1983 году появилась первая версия Turbo Pascal, такой тип среды разработки был относительно новым. Во время дебюта на американском рынке Turbo Pascal продавался по цене в $49,99. Помимо привлекательной цены, встроенный компилятор Паскаля также был очень высокого качества. Приставка «Turbo» намекала как на скорость компиляции, так и на скорость производимого им исполняемого кода. Turbo Pascal создавал машинный код за один проход, без шага компоновки.

После рекламной кампании за первый месяц поступило заказов на 150 тыс. долларов — так много, что местные банки отказывались оплачивать чеки и кредитные карточки, подозревая мошенничество.

За первые два года было продано не менее 300 тысяч копий компилятора, что превзошло объём продаж всех прочих языков для микрокомпьютеров.^[1]

Для того времени это была потрясающая среда разработки. Она была проста и интуитивно понятна, с хорошо организованным меню. Ранние версии использовали раскладку горячих клавиш WordStar. В более поздних версиях появилась возможность быстро получить определение ключевого слова языка, просто поставив курсор на ключевое слово и нажав клавишу справки. Справочные статьи часто включали примеры кода, использующего данное ключевое слово. Это позволяло неопытным программистам изучать Паскаль даже без помощи книг, используя лишь среду разработки. В поставку входило большое количество исходных текстов демонстрационных и прикладных программ. В их числе были даже шахматы.

Среда позволяла легко встраивать в код на Паскале вставки на языке ассемблера. Пользователь имел возможность проходить программу шаг за шагом; при переходе на ассемблерный блок это также работало. В любой момент пользователь мог добавить переменную или регистр в удобно расположенное окно для наблюдения за ними. При построчной отладке программ, использующих графические режимы IBM PC, происходило корректное переключение между графическим режимом программы и текстовым режимом среды разработки.

Помимо всего этого, имелось средство профилирования. Книги, включённые в поставку Borland Pascal, давали детальное описание языка ассемблера Intel вплоть до указания количества тактовых циклов, необходимых для выполнения каждой инструкции. В общем и целом, система давала превосходные возможности для оптимизации кода; пользователю не требовалось пользоваться чем-либо, кроме среды разработки. Всё было сделано так идеально, что даже школьник мог этим пользоваться. Эти качества позволили версии Паскаля от Borland стать стандартом языка Паскаль де-факто.

С начала 1990-х TP/BP используется в университетах для изучения фундаментальных концепций программирования.

Вероятно, разработка Microsoft Pascal была прекращена из-за конкуренции с высоким качеством и небольшой ценой Turbo Pascal. Другая версия гласит, что Borland заключил соглашение с Microsoft на прекращение разработки Turbo Basic (среды разработки для BASIC, ответвившейся от Turbo Pascal), если Microsoft прекратит разработку Microsoft Pascal. Некоторое время Microsoft выпускалQuickPascal, который был почти 100%-совместим с Turbo Pascal.

В течение нескольких лет Borland улучшал не только среду разработки, но и язык. В версии 5.0 появились процедурные типы. В версии 5.5 в него были введены передовые возможности объектно-ориентированного программирования. Интегрированная среда так же была реализована с использованием ООП. Последней выпущенной версией была 7.0. Профессиональная поставка Borland Pascal 7.0 включала в себя среду разработки, компилятор и отладчики для создания программ под реальный режим DOS, под DOS в 16-битном защищенном режиме с использованием расширителя DOSRTTM и драйвера DPMI, а также под Windows 3.x. Наряду с универсальными IDE и компилятором в поставку входил Borland Pascal for Windows с графической IDE для Windows 3.x и объектно-ориентированной библиотекой OWL, а также Turbo Pascal 7.0 для создания DOS-программ реального режима. Turbo Pascal 7.0 можно было приобрести отдельно.

С 1995 года в Borland прекратили разработку Turbo Pascal и предложили в качестве замены среду разработки Delphi. Новая версия языка подверглась изменению (в особенности ООП), и языку вернулось изначальное название, закреплённое разработчиками Apple Object Pascal. Старая объектная модель Turbo Pascal и соответствующий синтаксис поддерживался как устаревший, использование обеих объектных моделей одновременно в одной и той же программе не поддерживается.

Mathcad — система компьютерной алгебры из класса систем автоматизированного проектирования, ориентированная на подготовку интерактивных документов с вычислениями и визуальным сопровождением, отличается легкостью использования и применения для коллективной работы.

 

Mathcad был задуман и первоначально написан Алленом Раздовом из Массачусетского технологического института (MIT), соучредителем компании Mathsoft, которая с 2006 года является частью корпорации PTC (Parametric Technology Corporation).

 

Mathcad имеет интуитивный и простой для использования интерфейс пользователя. Для ввода формул и данных можно использовать как клавиатуру, так и специальные панели инструментов.

 

Некоторые из математических возможностей Mathcad (версии до 13.1 включительно) основаны на подмножестве системы компьютерной алгебры Maple (MKM, Maple Kernel Mathsoft). Начиная с 14 версии — использует символьное ядро MuPAD.

 

Работа осуществляется в пределах рабочего листа, на котором уравнения и выражения отображаются графически, в противовес текстовой записи в языках программирования. При создании документов-приложений используется принцип WYSIWYG (What You See Is What You Get — «что видишь, то и получаешь»).

 

Несмотря на то, что эта программа, в основном, ориентирована на пользователей-непрограммистов, Mathcad также используется в сложных проектах, чтобы визуализировать результаты математического моделирования путем использования распределённых вычислений и традиционных языков программирования. Также Mathcad часто используется в крупных инженерных проектах, где большое значение имеет трассируемость и соответствие стандартам.

 

Mathcad достаточно удобно использовать для обучения, вычислений и инженерных расчетов[3]. Открытая архитектура приложения в сочетании с поддержкой технологий .NET и XML позволяют легко интегрировать Mathcad практически в любые ИТ-структуры и инженерные приложения. Есть возможность создания электронных книг (e-Book).

1. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ В TURBO PASCAL

Для построения программы мы используем FREE PASCAL.

Открываем программу и вводим туда следующее:

program kukuazaza;
uses graph, crt;
var gd,gm,gr,I,kn:integer;
x,f,dx,y:real;
a:array[1..100] of integer;
begin
clrscr;
writeln(‘vv.x,dx,kn,f’);
readln(x,dx,kn,f);
for i:=1 to kn do
begin
y:=sqrt(abs(sqr(x)-sqr(f)));
a[i]:=round(y*41)+41;
writeln(x:4:1,’’,a[i]:4); x:=x+dx;
end;
readln;
gd:=detect;
initgraph(gd,gm,’’);
if gr<>grok then halt(1);
outtextxy(150,100,’Gr. Funkcii sqrt(abs(sqr(x)-sqr(f)))’);
line(10,172,450,172);
line(80,20,80,400);
outtextxy(448,170,’>’);
outtextxy(450,177,’x’);
outtextxy(67,175,’0’);
outtextxy(0,175,’-5.2’);
outtextxy(60,18,’y’);
outtextxy(77,20,’^’);
outtextxy(40,30,’14.3’);
outtextxy(300,175,’15.2’);
for i:=2 to kn do
line((i-1)*10+20,200-a[i-1],i*10+20,200-a[i]);
readln;
end.
Дальше сохраняем, запускаем, нажав Run. Вводим значения:

х= -5,2, dx = 0,51, kn = 40, f =5,2.

Рисунок 1. График функции.

После ввода значений программа приступает к поиску значений аргумента и массива (таблица 1).

X	Y(X)	X	Y(X)
3	216	9,1	346
3,5	200	9,6	371
4	178	10,1	396
4,5	149	10,6	420
5	100	11,1	444
5,5	116	11,6	468
6	165	12,1	491
6,5	203	12,6	514
7	236	13,2	537
7,5	265	13,7	559
8,1	293	14,2	582
8,6	320	14,7	604

Таблица 1.  Значения массива функций.

начало

Вв.зн.x,dx,kn

i=1 to kn

A[i]=-round(y) + 41

Вывести массив А

X=x+dx

Инициализация графического режима

i=2 to kn

Вывести график со всеми обозначениями

конец

Создать  шапку |x|a[i]| ——

y:=

|x:5:2,’|’,a[i]:4|

——-

 

                                      Рисунок 2. Блок-схема.

1. РАБОТА В СРЕДЕ MATHCAD.

2.1    Линейный график функции:

Задаем пределы интегрирования Х, а так же указываем интервал:

A:=1.5
x:=(1..10)

y(x):=

  Получаем график:

 

Рисунок 3. График функции

А так же получаем следующие значения массива:

Таблица 2. Значения графика.

X	y(x)
1	4.4
2	15.4
3	47.4
4	145.7
5	462.9
6	1.5*
7	5*
8	1.7*
9	5.7*
10	2*

2.2 Построение графиков ряда функций:
; ;

Продолжаем работу в MathCAD.  Вводим следующее:
A:=1.5

x:=(-10,-9..10)

Получаем:

Рисунок 4. График

Рисунок 5. График

Рисунок 6. График ряда функций.

Таблица 3. Значения функций.

2.3 График поверхности.

График поверхности в MathCad’е можно построить несколькими способами:

Первый способ?

Указываем, что параметры х и у будут иметь, например, 20 значений, которые будут изменяться по нашей формуле. После этого указываю свою функцию и приравниваю ее к результирующей переменной z, которая указывается в графике.

N :=20

i :=0..N

j :=0..N

x_i :=0.5+i*1.5

y_j :=0.5+j*1.5

Рисунок 7. График поверхности, первый способ.

Таблица 4. Значения массива.

1,5	1,5	-0,5
3	3	0,2
4,5	4,5	-0,4
6	6	-0,09
7,5	7,5	0,5
9	9	0,4
10,5	10,5	0,3
12	12	0,4
13,5	13,5	-0,5
15	15	0,5
16,5	16,5	0,3
18	18	0,4
19,5	19,5	0,5
21	21	0,3
22,5	22,5	0,08
27	27	0,5
28,5	28,5	0,4
30	30	-0,5
31,5	31,5	0,2

Второй способ построения графика, с использованием функции CreateMash.

После введения функции f(x,y), присваиваю переменной К значение CreateMesh, которая имеет следующие параметры:

СreateMesh(f, x0, x1, y0, y1, xgrid, ygrid, fmap) – создание вложенного массива, представляющего х-, у- и z-координаты параметрической поверхности, заданной функцией f.

Рисунок 8. Построение графика поверхности с помощью CreateMesh.

2.4 Построение гистограмм.

Гистограмма, это способ представления статистических данных в графическом виде – в виде столбчатой диаграммы. Она отображает распределение отдельных измерений параметров изделия или процесса

Высота каждого столбца указывает на частоту появления значений параметров в выбранном диапазоне, а количество столбцов – на число выбранных диапазонов.

Вводим в MathCAD следующее:

 Рисунок 9. Распределение массива.

Рисунок 10. Гистограмма.

Таблица 5. Значение массива.

	f
1,444*	87
1,445*	0
1,447*	0
1,449*	0
1,451*	0
1,453*	0
1,454*	0
1,456*	0
1,458*	0
1,46*	0

 

3.ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЙ..
3.1 Решение уравнения с одним неизвестным с помощью функции root.

       ;
Функция root  вычисляет действительное значение переменной, при котором выражение, данное по условию равно нулю, т.е. она вычисляет один действительный корень уравнения.

Рисунок 11. Графики двух функций.

Таблица 5. Значения массива функций  на промежутке .

X	y4(x)	y1(x)
0.1	28	0.051
1.1	25	-0,343
2.1	17	0.444
3.1	4	-0,021

 

3.2 Поиск корней при помощи блока Given … Find (…).

Find(..) возвращает значения неизвестных (..), обращающих уравнения в верные тождества, т. е. возвращает точное решение системы уравнений или одного уравнения в частном случае. Для системы из n уравнений с n неизвестными решение возвращается в виде вектора, состоящего из n элементов.

Вводим исходные данные переменных:

x:=-3..3

A:=2

Вводим исходные уравнения:

;

 

Рисунок 12 График   ;

Таблица 6. Значение массива функций.

X	y(x)	y2(x)
-3	2.2	9
-2	0	4
-1	1.7	1
0	2	0
1	1.7	1
2	0	4
3	2.2	9

2.3.3 Поиск решений при помощи блока  Given…Minerr(…)
Практически то же, что и в предыдущем случае, однако здесь численное значение будет найдено даже при отсутствии решения. Дело в том, что здесь ищется не решение уравнений а точка, где достигается минимальное отклонение от искомого решения. Рассмотрим функцию y(x) и найдем точку, в которой эта функция наиболее приближена к оси х.

 

При построении графика необходимо явно указать начальное значение на оси y.

X:=0    Given     y(x)=0     Minerr(x) = 0

Первая строка даёт нам решение х=0, а системная переменная ERR показывает невязку уравнения:

ERR=0

Рисунок 13 График функции

Таблица 7. Значения массива графика.

X	yx)
0	0

4.  РАСЧЁТЫ В EXEL.

Таблица 8. Запчасти для Volkswagen Passat.

4	10036-69	45862	Фонарь задний		640	26		16640		25.05.2014				300			06.06.2014				250						76		48640
5	10098-96	51586	Кронштейн		3000	24		72000		25.05.2014				250			06.06.2014				120						154		462000
6	10002-98	68465	Бампер		5000	12		60000		25.05.2014				400			06.06.2014				300						112		560000
7	10036-63	24583	Решетка радиатора		6000	13		78000		25.05.2014				300			06.06.2014				300						13		78000
8	10007-45	14544	Указатель поворота		300	6		1800		25.05.2014				130			06.06.2014				100						36		10800
9	10045-98	44526	Салазка бампера		600	35		21000		25.05.2014				150			06.06.2014				150						35		21000
10	10065-55	24884	Капот		5000		16		80000		25.05.2014		250			06.06.2014			250						16						80000
11	10097-21	55436	Крыло		2500		12		30000		25.05.2014		110			06.06.2014			100						22						55000
12	10066-32	21458	Суппорт радиатора		2000		25		50000		25.05.2014		130			06.06.2014			140						15						30000
13	10015-84	54885	Боковое зеркало		500		24		12000		25.05.2014		200			06.06.2014			190						34						17000
14	10050-74	21445	Радиатор охлаждения		790		31		24490		25.05.2014		130			06.06.2014			100						61						48190
15	10006-45	25654	Подкрылок переднего крыла		1000		16		16000		25.05.2014		100			06.06.2014			90						26						26000
									526430																						1517130

Рисунок 14 Остаток и начало месяца.