Система MathCAD содержит: вычислительный, графический и символьный процессоры, а также текстовый редактор.
Вычислительный процессор обеспечивает вычисления по математическим формулам:
• позволяет вычислять ряды, определенные интегралы, производные;
• работать с комплексными числами;
• решать линейные и нелинейные уравнения;
• проводить минимизацию функции;
• выполнять векторные и матричные операции;
• решать дифференциальные уравнения и уравнения в частных производных,
• проводить анализ временных рядов и статистический анализ данных от простейших описательных статистик до дисперсионного анализа и метода Монте-Карло и т.д.
• имеет большой набор встроенных функций.
Вычислительный процессор производит вычисления с плавающей точкой с точностью до 15-ти значащих цифр. Он позволяет легко менять разрядность чисел и погрешность итерационных методов. Для ввода формул используются шаблоны, вводимые определенными комбинациями клавиш. Имеется возможность изменения формата представления чисел, например, количества знаков после десятичной точки, погрешности вычислений и обозначения мнимой единицы при операциях с комплексными числами.
Графический процессор служит для построения графиков. Он располагает большими возможностями при работе с графическими средствами. Графика ориентирована на решение типичных математических задач. В нем возможно изменение размеров графиков, наложение их на текстовые надписи и перемещение в любое место документа.
Графический процессор позволяет строить двумерные графики в декартовой и полярной системах координат, с масштабной сеткой и без нее, с линейным и логарифмическим масштабом и т.д., трехмерные графики поверхностей, точечные графики и графики векторных полей, вводить в графики элементы анимации, осуществлять трассировку. Задание вида и размера графика осуществляется вводом соответствующего формата.
Текстовый редактор служит для ввода и редактирования текстов. Текст может состоять из слов, математических выражений, формул, специальных знаков. Тексты – это комментарии, а потому, если в них входят математические выражения, то они не выполняются. Отличительная черта системы – использование при записи формул общепринятой в математике символики: деления, умножения, квадратного корня.
Кроме мощного текстового редактора, служащего для ввода и редактирования формул, и вычислительного процессора, служащего для проведения расчетов по введенным формулам, в MathCAD входит еще символьный процессор, являющийся по существу системой искусственного интеллекта. Сочетание этих компонентов создает удобную вычислительную среду для разнообразных математических расчетов и документирования результатов.
Символьные вычисления в MathCAD можно осуществлять в двух различных вариантах:
• с помощью команд меню;
• с помощью оператора символьного вывода, ключевых слов символьного процессора и обычных формул (этот способ называется символьными вычислениями в реальном времени).
Первый способ более удобен, когда требуется быстро получить какой-либо аналитический результат для однократного использования, не сохраняя сам ход вычислений. Второй способ более нагляден, т. к. позволяет записывать выражения в традиционной математической форме и сохранять символьные вычисления в документах MathCAD. Кроме того, аналитические преобразования, проводимые через меню, касаются только одного, выделенного в данный момент, выражения. Соответственно, на них не влияют формулы, находящиеся в документе MathCAD выше этого выделенного выражения (например, операторы присваивания значений каким-либо переменным). Оператор символьного вывода, напротив, учитывает все предыдущее содержимое документа и выдает результат с его учетом.
Символьный процессор может выполнять основные алгебраические преобразования, такие как: упрощение выражений, разложение их на множители, символьное суммирование и перемножение. Наиболее показательным проявлением возможностей символьного процессора в MathCAD являются аналитические вычисления пределов, производных, интегралов и разложений в ряд, а также решение алгебраических уравнений.
