Как задать уравнение в маткаде

Как задать уравнение в маткаде

• Введите уравнение с использованием логического оператора равенства. Вставьте оператор аналитического преобразования, введите ключевое слово solve fully в местозаполнитель и нажмите клавишу ВВОД или щелкните любое другое место.

Если ввести ключевое слово solve вместо solve fully , возвращенное решение может быть частичным, только в числовом формате или в математическом выражении без сведений о домене. При вводе ключевого слова solve fully возвращаются все решения, в том числе уточнение домена и условия для переменных формулы. Например:

PTC Mathcad возвращает аналитические решения уравнения, если это возможно. В противном случае возвращаются численные решения. Если решаемое уравнение имеет несколько решений, PTC Mathcad возвращает решения в виде вектора за исключением случая периодического решения.

• Чтобы решить уравнение, правая часть которого равна нулю, требуется ввести только левую часть уравнения.

• Если уравнение содержит несколько переменных, укажите после ключевого слова solve разделенный запятыми список переменных, относительно которых решается уравнение.

• Если уравнение содержит числа с десятичной точкой, ключевое слово solve возвращает ответ как десятичное число.

• Чтобы решить уравнение с учетом ограничения области определения переменной (например, решить уравнение для вещественных чисел), используйте ключевое слово assume и модификатор с ключевым словом solve .

• Если уравнение имеет периодическое решение, ключевое слово solve возвращает одно значение из набора решений.

Чтобы увидеть более подробное решение, добавьте модификатор fully после ключевого слова solve .

• PTC Mathcad возвращает решение, выраженное через созданную новую переменную, которая представляет произвольное целое число. Имя созданной переменной начинается с символа подчеркивания во избежание конфликтов с другими переменными, которые пользователь мог определить в другом месте документа.

• Чтобы решить систему уравнений символьно, можно создать вектор-столбец с каждым элементом, содержащим одно уравнение в системе. Затем выполните решение с помощью оператора символьных данных, указав вектор-столбец или разделенный запятыми список системных переменных после ключевого слова solve .

◦ Чтобы решить неравенство, используйте оператор >, <, ≤ или ≥ вместо оператора =.

◦ Чтобы ограничить решение диапазоном, можно включить уравнения ограничения, например y > 0, в вектор-столбец.

◦ При решении систем уравнений, неравенств или периодических уравнений можно получить некоторые результаты, которые не имеют смысла при численном решении.

◦ Можно находить корни численно с помощью функции root , решать линейные системы численно с помощью функции lsolve либо решать линейные и нелинейные системы с помощью блока решения.

Решение уравнений в MathCad

Для решения уравнений в Mathcad можно воспользоваться двумя способами:

Использование метода Given — Find:

Это наиболее распространенный способ решения обычных алгебраических уравнений. Он достаточно прост. В рабочем поле записываем слово Given. Это служебное слово. Оно подключает определенные программные модули mathcad для обработки исходных данных, необходимых для решения уравнения численными методами.

Затем указывается начальное приближение для искомой переменной. Это нужно для увеличения скорости и точности решения уравнения. Если начальное приближение не задать, то mathcad по умолчанию примет его равным нулю

Рис. 1. Ввод данных в поле mathcad

Далее вводится уравнение. Его можно записать в явном или неявном виде. Само уравнение набирается с клавиатуры вручную с использованием панели Calculator. Из этой панели можно взять основные математические операции: дроби, тригонометрию, факториалы и прочее. Уравнение нужно записывать с использованием логического символа «ровно». На панели Boolean он выделен жирным шрифтом (см. рис. 2)

Рис. 2. Панели Boolean и Calculator

После уравнения вводится функция Find(x) (где х — переменная). Это функция, которая возвращает результат. Значение функции Find(x) можно присвоить какой-либо переменной с помощью символа «:=» и использовать ее далее в расчетах

Для получения результата, после Find(x) следует поставить символ «→» либо «=» из панели Evaluation (см. рис. 3). Причем, если вы используете символ «→«, то mathcad определит все корни уравнения и сформирует матрицу результатов. Но если вы используете символ «=«, то mathcad выведет единственный корень, который был наиболее близок к начальному приближению. Так что, если вы не знаете сколько корней имеет уравнение, то лучше использовать стрелочку

Рис. 3. Панель «Evaluation»

В зависимости от сложности уравнения через определенное время MathCad выведет результат. На рис.4 можно рассмотреть синтаксис и различие результатов выводимых mathcad. Обратите внимание, что выводимые результаты одного и того же уравнения различны

Рис. 4. Результат численного решения уравнения

Mathcad позволяет решать уравния в символьном виде. Например, если мы заменим все числовые константы на неизвестные параметры и решим уравнение относительно x, то результат выведется в символьном виде (см. рис. 5). Причем, обратите внимание, что в данном случае нам не нужно вводить начальное приближение и мы должны использовать символ «→» для вывода результата

Рис. 5. Результат символьного решения уравнения

Использование метода Solve:

Этот метод отличается от выше рассмотренного синтаксисом. На свободном поле вводим уравнение с использованием логического символа «ровно» из панели Boolean. После ввода уравнения, не смещая курсор ввода, на панели Symbolic нажимаем кнопку solve (см. рис. 6)

Рис. 6. Панель Symbolic

Затем ставим запятую и вводим переменную, относительно которой нужно решить уравнение (в нашем случае это x). Нажимаем Enter на клавиатуре и смотрим результат (см. рис. 7)

Рис. 7. Результат решения уравнения методом Solve

Обратите внимание, что метод подходит как для численного так и для символьного представления результатов

Как показывает моя личная инженерная практика, иногда не удается решить уравнения с помощью Given — Find, но получается в Solve. При этом, к сожалению, метод Solve не очень удобен для далнейшего использования результатов решения уравнения

Donec eget ex magna. Interdum et malesuada fames ac ante ipsum primis in faucibus. Pellentesque venenatis dolor imperdiet dolor mattis sagittis. Praesent rutrum sem diam, vitae egestas enim auctor sit amet. Pellentesque leo mauris, consectetur id ipsum sit amet, fergiat. Pellentesque in mi eu massa lacinia malesuada et a elit. Donec urna ex, lacinia in purus ac, pretium pulvinar mauris. Curabitur sapien risus, commodo eget turpis at, elementum convallis elit. Pellentesque enim turpis, hendrerit tristique.

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Duis dapibus rutrum facilisis. Class aptent taciti sociosqu ad litora torquent per conubia nostra, per inceptos himenaeos. Etiam tristique libero eu nibh porttitor fermentum. Nullam venenatis erat id vehicula viverra. Nunc ultrices eros ut ultricies condimentum. Mauris risus lacus, blandit sit amet venenatis non, bibendum vitae dolor. Nunc lorem mauris, fringilla in aliquam at, euismod in lectus. Pellentesque habitant morbi tristique senectus et netus et malesuada fames ac turpis egestas. In non lorem sit amet elit placerat maximus. Pellentesque aliquam maximus risus, vel venenatis mauris vehicula hendrerit.

Interdum et malesuada fames ac ante ipsum primis in faucibus. Pellentesque venenatis dolor imperdiet dolor mattis sagittis. Praesent rutrum sem diam, vitae egestas enim auctor sit amet. Pellentesque leo mauris, consectetur id ipsum sit amet, fersapien risus, commodo eget turpis at, elementum convallis elit. Pellentesque enim turpis, hendrerit tristique lorem ipsum dolor.

Форма обратной связи

Поделиться

Статистика

• © student-engineer.pro :: Semen Kuptcov

Как задать уравнение в маткаде

• Функции find(var1, var2, . ) , minerr(var1, var2, . ) возвращают значения var1 , var2 , . , удовлетворяющие уравнениям и неравенствам, заданным в блоке решения. Если требуется найти n переменных, блок решения должен содержать n уравнений. Допускается матричное представление как при решении с матричными переменными.

Если имеется только одна неизвестная переменная, решением будет скаляр. В противном случае решением будет вектор, в котором первый элемент — переменная var1 , второй — var2 и т. д. Если имеется несколько неизвестных переменных, результатом будет вектор из найденных значений переменных. Нельзя найти решение для отдельного элемента в векторе, используемом в блоке решения. PTC Mathcad подбирает значения всех неизвестных переменных одновременно для минимизации погрешности.

• var1 , var2 , . являются скалярами или переменными-массивами, имеющимися в системе уравнений. В теле блока решения или перед ним необходимо задать начальные приближения для всех переменных. Если ожидается получение комплексного решения, то должны использоваться комплексные значения начального приближения.

Дополнительные сведения
• Функции find и minerr действуют только внутри блоков решения.
• Если в блоке решения используется функция minerr , необходимо проверять правильность результата.
• В функциях find и minerr для решения используется метод Левенберга-Маркара.

• Функция find выбирает подходящий метод из группы имеющихся методов в зависимости от того, является задача линейной или нелинейной, а также исходя из других параметров.

• Результат вычислений функции find можно назначить отдельной переменной, вектору из явно заданных переменных или функции других переменных, используемых в блоке решения (включая переменные начального приближения) для параметризации блока решения.

• Функция minerr отличается от функций find и minimize тем, что если выбранный алгоритм не сходится, то возвращается ответ, найденный на последней допустимой итерации, даже если он не удовлетворяет критерию сходимости. Если алгоритм сходится, то функция minerr возвращает те же результаты, что и find .

• Наследованные функции PTC Mathcad Minerr и Find взаимозаменяемы с find и minerr соответственно.

• При вставке функций нижнего регистра с ленты или при вводе вручную версий в нижнем или верхнем регистре им автоматически назначается обозначение Ключевое слово (Keyword) .

• Если система не сходится, но необходимо узнать найденное решение, даже если оно не удовлетворяет критериям сходимости, воспользуйтесь функцией minerr .

• Значение CTOL может влиять на решение для нелинейных систем. Если задать значение CTOL слишком малым, решение может не сойтись. Если возникла такая проблема, попробуйте изменить значение CTOL . Можно также попробовать изменить начальное приближение или добавить ограничение в виде неравенства.

Как решать систему уравнений в «Маткаде»? Советы и рекомендации

Математическая программа MathCAD применяется при сложных алгебраических расчетах в то время, когда они затруднены или невозможны вручную. Данный ресурс значительно облегчает жизнь многим техническим, экономическим специальностям и студентам. Очень просто смоделировать какую-то задачу в математическом виде и получить желаемый ответ. Однако интерфейс может быть непонятен для новичков, и им тяжело адекватно воспринимать эту вычислительную среду. Одним из камней преткновения становится то, как решать систему уравнений в «Маткаде». Это очень важная функция, которую нужно изучить всем, кто желает продолжать работать в этой программе.

Как в «Маткаде» решить систему уравнений

На самом деле это не является простейшей задачей, но на рассмотренных примерах можно научиться их решать. Очень часто пользователи сталкиваются с системами уравнений и понятием «параметр». В математической рабочей среде параметр и то, как решать систему уравнений в «Маткаде», находится с помощью вспомогательной функции root. Помимо того, что нам придется привлекать эту функцию в решение, нам также понадобится значение начального приближения. Вообще, видов систем уравнений несколько, поэтому рассматривать будем конкретно на разных типах. Обсудим, с какими проблемами может столкнутся пользователь при применении функции root.

• Уравнение в изначальном виде не имеет корней.
• Корни уравнения находятся на достаточно далеком расстоянии от начального приближения.
• Уравнение претерпевает разрыв между начальным приближением и корнями.
• Уравнение имеет максимум и минимум между начальным приближением и корнями.
• Уравнение имеет комплексный корень при условии, что начальное приближение было вещественным.

Сложная функция и ее график

Начнем с самого простой и слегка отдаленной темы, чтобы постепенно ввести в курс дела начинающих пользователей. Это необходимо для того, чтобы символьно решить системы уравнений «Маткад», но сначала попробуем построить график для сложной функции. Пользователю нужно привести формулировку в математический вид, чтобы график функции построился корректно — так как мы имеем три участка, есть смысл воспользоваться программной конструкцией. Чтобы осуществить правильную запись уравнения, воспользуемся блоком if-otherwise.

Чтобы решить систему линейных уравнений в «Маткаде», можно использовать некоторые другие варианты. Первый способ заключается в том, что мы пишем нашу систему уравнений через оператор if. Во втором методе необходимо прибегнуть к методу логических множителей.

Строим быстрый график, нажав на сочетание клавиш Shift + 2. В появившемся окне графика вписываем функцию в средний вертикальный блок и в нижний вертикальный блок — аргумент «х».

Система нелинейных уравнений

Для нелинейных уравнение порядок нахождения корней мало чем отличается от другого типа. Допустим, имеем функцию f(x) = (e^x/(2(x-1)^2)-10 в интервале от -10 до 10 включительно. Перед тем, как решить систему нелинейных уравнений в «Маткаде», нужно построить график, чтобы оценить нули и воспользоваться табуляцией.

1. Задаем данную функцию в математическом виде, который сможет обработать вычислительная среда.
2. Строим график функции клавишами Shift + 2, обозначив функцию в вертикальном среднем окошке. В горизонтальном устанавливаем границы, как и на интервале: от -10 до 10, — и вписываем аргумент «х» в среднюю ячейку.
3. Теперь нам необходимо визуально обозначить нули на графике. Сделать это можно, добавив функцию 0 (вводится в среднюю вертикальную ячейку с помощью символа «,»). Стало визуально понятнее, где находятся нули функции.
4. Время провести табуляцию на график, но при этом нужно задать диапазон значений. В рассматриваемом случае будем иметь x:=-1, 0.5 .. 7 (знак двоеточия ставится при помощи клавиши «;». Теперь отследим смену знака, оценив значения f(x).

Поиск корней при помощи функции root

Перед тем, как решать систему уравнений в «Маткаде», необходимо провести операцию root. Предварительно необходимо было построить функцию и протабулировать ее. После всех операций можно приступать к поиску корней с заданным интервалом. Итак, будем на примере нелинейного уравнения отвечать на вопрос, как в «Маткаде» решать систему уравнений:

1. Необходимо отыскать первый корень функции «root». Присваиваем «х» следующую команду: x₁:=root(f(x),x,-10,10). Затем выводим значение аргумента «х» и функции f(x₁).
2. Отыскиваем второй корень с помощью той же функции. Единственным отличием станет то, что поиск корня будет проходить через задание начального приближения. Возьмем начальное приближение «х:=0», чтобы применить root без интервала. Задаем функцию: x₂=root(f(x),x), а следом отыскиваем значение аргумента и ее функции так же, как и в предыдущем примере.

Поиск корней функцией find

В отличие от предыдущей функции, здесь не используется задание интервала или начального приближения. Данная команда работает от того, что присваивается начальное условие — около корня. Разберем работу этой функции на том же примере:

1. Необходимо обозначить начальное условие: x:=7.
2. Применяем кейс Given для нашей функции и присваиваем «толстое равно» на f(x)=0.
3. Теперь используем саму функцию: x₃ :=find(x).
4. Производим поиск значения аргумента и его функции.