Как задать массив в маткаде

2 Основы работы в MathCad

Рабочее поле программы представляет из себя безразмерное полотно, состоящее из множества листов, разделенных линиями. Формат листа и размеры полей задаются в меню File►Page Setup. Набирать документ можно перемещаясь с листа на лист вправо или вниз. Но следует помнить, что вычисления в MATHCAD происходят строго слева направо и сверху вниз в рамках всего полотна.

Переменные можно обозначать буквами английского, русского и греческого алфавитов. Имя переменной может состоять из любого количества букв, может содержать цифры (только не первым символом). Прописные и строчные переменные считаются разными (например, Х и х). С помощью горячей клавиши «.» на русском шрифте можно установить текстовый индекс рядом с переменной (например, N_e или R₁). Обозначение функций осуществляется как в математике (например, f(x)).

Для задания числового значения или формулы для переменной необходимо после имени переменной набрать знак присваивания «:=». Для вывода значения переменной на экран следует набрать знак «=».

При наборе и редактировании выражений используйте клавиши перемещения курсора и пробел, которые позволят установить уголок редактирования в нужное положение.

Все комментарии выполняются в текстовой области, которая вызывается с помощью меню Insert►Text Region.

Рекомендуется при наборе документа переходить на следующий лист, расположенный внизу, а не справа, во избежание возможных «пересечений» расчетов и формул, и как следствие возникновения ошибок или искажения результатов. Это связано с порядком проведения вычислений в MATHCAD, о чем говорилось выше.

Следует помнить, что и в рамках одного листа нужно соблюдать порядок вычислений. То есть прежде чем считать выражение, строить график и т.п., необходимо задать все величины, необходимые для расчета, или выше или слева от объекта вычислений.

3 Задание и обработка массивов

Массив – это особый вид переменной, представляющий из себя совокупность чисел. Одномерный массив называется вектором, двумерный – матрицей.

3.1 Обозначение массивов и элементов массивов

Массивы можно обозначать аналогично обычным переменным, как это рассматривалось в разделе 2. Элементы массива указываются с индексом (например, A₁ или x_i_,_j), который ставится с помощью знака «X_n» с панели Matrix. Следует различать текстовый индекс и индекс элемента массива.

За начало нумерации элементов массива отвечает встроенная переменная ORIGIN, имеющая по умолчанию значение 0. Для изменения значения данной переменной можно воспользоваться командой меню Tools►Worksheet Options или набрать команду в документе (например, ORIGIN:=1).

3.2 Задание массивов

Создать массив в MATHCAD можно тремя способами:

– с помощью шаблона, вызываемого через меню Insert►Matrix. При этом появляется окно, где можно задать количество строк и столбцов будущего массива. Данный способ самый наглядный.

– с помощью дискретной переменной. При этом должна быть известна формула вычисления массива. Например,

Разбираемся в создании массивов в Mathcad: Как получить результат, подобный скриншоту?

Mathcad — это программное обеспечение для математических вычислений. Оно позволяет создавать матрицы и массивы, которые могут быть использованы для различных вычислений и анализа данных.

Что такое массивы в Mathcad?

Массив — это упорядоченный набор элементов, которые могут быть числами, текстом или другими объектами. В Mathcad массивы могут быть использованы для выполнения матричных операций, поиска максимального или минимального значения в наборе данных, а также для создания графиков.

Как создать массивы в Mathcad?

Создать массив в Mathcad можно несколькими способами. Для примера рассмотрим следующий массив:

Для создания этого массива воспользуемся следующими шагами:

Нажмите клавишу Shift + F5 , чтобы вставить матрицу.

Выделите матрицу, нажмите правую кнопку мыши и выберите пункт "Изменить вектор/матрицу".

Введите название массива в поле "Метка" и определите его размерность, например, "A[2,3]".

Заполните массив нужными значениями.

Нажмите "Готово" и массив будет создан.

Как получить результат, подобный скриншоту?

Получить результат, подобный скриншоту, можно следующим образом:

Создайте массив A[2,3] и заполните его значениями.

Создайте массив B[3,2] и заполните его значениями.

Введите формулу для умножения массива A на массив B: C:= A*B .

Нажмите клавишу Ctrl + = или выберите пункт "Рассчитать всех" в меню "Вычислить".

Результат будет отображен в Mathcad:

Выводы

Создание массивов в Mathcad может показаться сложным на первый взгляд, но достаточно следовать руководству и пользоваться готовыми функциями, чтобы быстро и легко создавать нужную вам матричную структуру. К примеру, умножение массивов может быть выполнено всего несколькими строками кода. Необходимо понимать основные принципы работы с массивами и использовать их для нужных вычислений.

Иллюстрированный самоучитель по MathCAD 11

Любой из этих способов позволяет присвоить нужное значение как всем элементам массива (см. листинг 4.15), так и части из них, либо даже одно-му-единственному элементу. В последнем случае создается массив, размерность которого задается индексами введенного элемента (листинг 4.17), а неопределенным элементам по умолчанию присваиваются нулевые значения.

Листинг 4.17. Создание матрицы определением одного ее элемента:

В любом месте документа допускается как переопределение любого из элементов массива (листинг 4.18, первая строка), так и изменение его размерности. Чтобы поменять размерность всего массива, просто присвойте любое значение новому элементу, индексы которого выходят за границы прежней размерности (вторая строка листинга 4.18).

В местозаполнители элементов матрицы допускается вставка любых функций, подобно применению обычного оператора присваивания.

Листинг 4.18. Изменение матрицы (продолжение листинга 4.17):

Создание тензора

Определение отдельных элементов – удобный способ создания тензоров (многоиндексных массивов). В Mathcad имеется непосредственная возможность работы только с векторами и матрицами. Тем не менее, можно создать тензор путем определения вложенного массива (nested array). Для этого необходимо присвоить каждому элементу матрицы значение в виде другого вектора или матрицы (листинг 4.19). Пользователь должен лишь позаботиться о корректности задания индексов тензора и не запутаться в индексировании вложенных матриц (последняя строка листинга).

Листинг 4.19. Создание тензора и доступ к его элементам:

Процесс создания тензора автоматизирует применение ранжированных переменных.

Обратите внимание, что Mathcad по умолчанию не отображает трехмерную структуру тензора (предпоследняя строка листинга 4.19), а вместо этого показывает информацию о размерах каждого элемента матрицы s. Развернуть вложенные массивы можно с помощью команды Format › Result › Display Options (Формат › Результат › Опции отображения), устанавливая флажок Expand Nested Arrays (Разворачивать вложенные массивы) на вкладке Display Options (Опции отображения).

Создание массивов MathCAD

Рассмотрим основные способы создания массива, учитывая, что две последних возможности будут разобраны в последней части книги Применяйте способ, который оптимален в смысле простоты и читаемости конкретного документа, либо ставший наиболее для Вас привычным.

Создание матрицы командой Insert Matrix

Самый простой и наглядный способ создания вектора или матрицы заключается в следующем:

Нажмите кнопку Matrix or Vector (Матрица или вектор) на панели Matrix (Матрица) (рис. 4.12) либо клавиши <Ctrl>+<M>, либо выберите пункт меню Insert / Matrix (Вставка / Матрица).
В диалоговом окне Insert Matrix (Вставка матрицы) задайте целое число столбцов и строк матрицы, которую хотите создать. Например, для создания вектора 3×1 введите показанные на рис. 4.12 значения.
Нажмите кнопку ОК или Insert (Вставить) — в результате в документ будет вставлена заготовка матрицы с определенным числом строк и столбцов (рис. 4.13).
Введите значения в местозаполнители элементов матрицы. Переходить от одного элемента матрицы к другому можно с помощью указателя мыши либо клавиш со стрелками.

Добавление в уже созданную матрицу строк или столбцов производится точно так же:

Выделите линиями ввода элемент матрицы, правее и ниже которого будет осуществлена всгавка столбцов и (или) строк.
Вставьте в него матрицу, как было описано выше. При этом допускается задание числа столбцов или строк равным нулю (рис. 4.14).
Заполните местозаполнители недостающих элементов матрицы.

Рис. 4.12. Вставка матрицы

Рис. 4.13. Заполнение матрицы элементами

На рис. 4.14 и 4.15 показаны результаты последовательной вставки в матрицу столбца и строки после определения соответствующего числа столбцов и строк в диалоге Insert Matrix и нажатия в нем кнопки Insert (Вставить).

Рис. 4.14. Добавление одного столбца к матрице

Рис. 4.15. Добавление одной строки к матрице

В местозаполнители элементов матрицы можно вставлять не только числа (действительные или комплексные), но и любые математические выражения, состоящие из переменных, операторов, встроенных и пользовательских функций (листинг 4.16, вторая строка).

Листинг 4.16. Использование переменных и функций при определении матрицы

Создание массива определением его отдельных элементов

Массив можно определить следующим образом:

присваивая значения непосредственно отдельным элементам массива;
применяя ранжированные переменные (см. листинг 4.15).

Листинг 4.17. Создание матрицы определением одного ее элемента.

В местозаполнители элементов матрицы допускается вставка любых функций, подобно применению обычного оператора присваивания,

Листинг 4.18. Изменение матрицы (продолжение листинге 4.17)

Определение отдельных элементов — удобный способ создания тензоров (многоиндексных массивов). В Mathcad имеется непосредственная возможность работы только с векторами и матрицами. Тем не менее, можно создать тензор путем определения вложенного массива (nested array). Для этого необходимо присвоить каждому элементу матрицы значение в виде другого вектора или матрицы (листинг 4.19). Пользователь должен лишь позаботиться о корректности задания индексов тензора и не запутаться в индексировании вложенных матриц (последняя строка листинга).

Листинг 4.19. Создание тензора и доступ к его элементам