Предисловие ко второму изданию книги
«Mathcad
Pro 7 для студентов и инженеров»
В настоящее время для научно-технических
расчетов на компьютерах все чаще и чаще используются не традиционные языки
программирования и не электронные таблицы, а специальные математические
программы типа Mathematica, MatLab, Maple, Mathcad, Gauss, Reduce, Eureka и др.
Математические пакеты, в особенности Mathcad
— самый популярный пакет из вышеперечисленного списка, — позволяют специалистам в
конкретной научно-технической области очень быстро освоить работу на компьютере
и реализовать на них математические модели, не вдаваясь в тонкости
программирования на традиционных языках (fortran, С, Pascal, BASIC и др.).
Вот конкретные преимущества работы в среде
математической программы Mathcad:
· математические выражения в
среде Mathcad записываются в их общепринятой
нотации: числитель находится сверху, а знаменатель — внизу; в интеграле
пределы интегрирования также расположены на своих привычных местах. Казалось
бы, это все мелочи, никак не влияющие на вычислительный процесс. Но!..
Программа должна быть понятной не только для компьютера, но и для человека.
Пользователь, читая распечатку принтера или глядя на дисплей, видит, что данная
величина записана в числителе и ее рост приводит к возрастанию всего выражения.
А это очень важно при анализе математических моделей, форма и содержание
которых едины;
· в среде Mathcad процесс создания «программы» идет параллельно с
ее отладкой. Пользователь, введя в
Mathcad-документ новое выражение, может не только сразу подсчитать, чему оно
равно при определенных значениях переменных, но и построить график или
поверхность, беглый взгляд на которые может безошибочно показать, где кроется
ошибка, если она была допущена при вводе формул или при создании самой математической
модели. «Отладочные» фрагменты можно оставить в готовом документе для того,
чтобы, например, еще раз убедить воображаемого или реального оппонента в
правильности модели;
· в пакет Mathcad интегрирован довольно мощный
математический аппарат, позволяющий решать возникающие проблемы без вызова
внешних процедур. Вот неполный перечень вычислительных инструментов, доступных
в среде Mathcad:
· решение алгебраических
уравнений и систем (линейных и нелинейных);
· решение обыкновенных
дифференциальных уравнений и систем (задача Коши и краевая задача);
· решение дифференциальных
уравнений в частных производных;
· статистическая обработка
данных (интерполяция, экстраполяция, аппроксимация и многое другое);
· работа с векторами и
матрицами (линейная алгебра и др.);
· поиск минимумов и максимумов
функциональных зависимостей;
· пакет Mathcad дополнен справочником по основным математическим
и физико-химическим формулам и константам, которые можно автоматически
переносить в документ без опасения внести в них искажения, увы, нередкие при
ручной работе;
· к пакету Mathcad можно
приобрести те или иные электронные учебники по различным дисциплинам:
решение обыкновенных дифференциальных уравнений, статистика, термодинамика,
теория управления, сопротивление материалов и т.д. Прежде чем решать возникшую
проблему, пользователь может изучить электронный учебник и перенести из него в
свой документ нужные фрагменты, отдельные формулы и константы;
· решая поставленную задачу,
пользователь может вводить не только числовые значения переменных, но и дополнить
их размерностями. При этом
пользователь вправе выбирать и систему единиц (СИ, кг-м-с, г-см-с, британская),
и конкретные размерности (мм, дюймы, футы и т.д.): система Mathcad в них сама
разберется и выдаст ответ с заданной пользователем размерностью;
· система Mathcad оборудована
средствами анимации, что позволяет
реализовать созданные модели не только в статике (числа, таблицы, графики), но
и в динамике (анимационные клипы);
· в систему Mathcad
интегрированы средства символьной
математики, что позволяет решать поставленные задачи (этап задачи) не
только численно, но и аналитически;
· не выходя из среды Mathcad,
возможно открывать новые документы на других
серверах и пользоваться теми преимуществами информационных технологий,
предоставляемых Internet;
Кроме того, не следует
забывать, что пакет Mathcad — это полноценное Windows-приложение. Решая
поставленную задачу, можно в статике (через буфер обмена Windows) или в
динамике (OLE-технологии) передать данные в среду другой программы (в среду
языка fortran, например) и там решить часть задачи.
Форма этой книги двояка. С
одной стороны, она является исправленным, переработанным и существенно
дополненным изданием первой книги автора по Mathcad (см. предисловие к ней). С
другой стороны, данную книгу можно считать новым изданием по новейшему
программному продукту Mathcad 7 Pro фирмы MathSoft, Inc. Так или иначе, автор
надеется, что эта книга, как и предыдущая, будет принята читателем.
1. Автор, естественно, постарался исправить ошибки и
опечатки первого издания. В этом ему помогли знакомые и незнакомые коллеги,
которым автор безмерно благодарен.
2. В качестве официального бета-тестера автор
участвовал в испытаниях бета-версии седьмого Mathcad. Это позволило ему,
во-первых, заглянуть в «кухню» фирмы MathSoft, а во-вторых, заранее (до выхода
программного продукта) основательно «обыграть» новинки Mathcad 7 Pro.
3. Не оставлена без внимания и предыдущая версия
Mathcad — Mathcad PLUS 6.0. Дело в том, что седьмой Mathcad предъявляет высокие
требования к компьютеру (Windows 95, 16 Мбайт ОЗУ и др.). Книга адресована
студентам и инженерам, для многих из которых по техническим причинам даже
Windows 3.x недоступен. Есть, кстати, и DOS-версия Mathcad, работающая и на IBM
без винчестера, и с 1 Мбайт оперативной памяти. Почти все задачи книги (кроме
тех, которые помещены в этюдах 6 и 7) работают и в среде Mathcad под
управлением DOS.
4. Автор активно включился в процесс формирования
«мирового решателя» задач с использованием Mathcad: все программы книги
размещены на серверах.
5. Книга имеет гриф учебного пособия, поэтому при ее
переработке были учтены те трудности, с которыми студенты сталкивались при
освоении Mathcad с помощью данной книги.
6. Одновременно с написанием книги автор создавал
обучающий мультимедийный курс (CD-ROM) по программе Mathcad в фирме
«МультиМедиа Технологии» (111116 Москва, ул. Энергетическая, 8/2, тел. (095)
362-74-86, e-mail mmt@glas.apc.org). Автор надеется, что книга и курс выйдут
одновременно и дополнят друг друга[1].
На CD-ROM предполагается разместить русскую легальную версию
Mathcad PLUS 6.0[2]. Так что его
пользователь сбросит с себя груз проблем, описанных в разделе 6.10 данной
книги.
7. Автор будет благодарен за замечания и пожелания по
книге, которые просит направлять по обычной (111250 Россия, Москва, Красноказарменная,
14, МЭИ, ТВТ) или по электронной (ochkov@twt.mpei.ac.ru) почте. Сами же файлы с
задачами книги хранятся по адресу ftp:\\twt.mpei.ac.ru\book.mcd.
И последнее замечание. Люди,
много работавшие с языком fortran, знают, что это не просто
язык кодирования алгоритмов, а целый мир со своими судьбами, легендами, удачами
и неудачами... Среду Mathcad можно и нужно рассматривать не только как среду
программирования, но и как некую сферу
культуры, составляющую пласт мировой культуры. Эту идею автор постарался
пронести сквозь книгу, которую можно и нужно рассматривать, только как учебное
пособие по популярной программной среде, но и как сборник рассказов об
околокомпьютерной жизни.