Smath studio методичка

ФЕДЕРАЛЬНОЕ
АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА

КРАСНОЯРСКИЙ
ИНСТИТУТ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА – ФИЛИАЛ

ФГБОУ
ВО «СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ВОДНОГО
ТРАНСПОРТА»

МЕТОДИЧЕСКОЕ
ПОСОБИЕ

по
программе

SMath Studio

Выполнили:

М.В.
Посконин

Э.Ю.
Лунев

Красноярск 2020г.

SMath Studio – бесплатный
математический пакет с графическим интерфейсом для вычисления математических
выражений и построения двумерных и трёхмерных графиков. Поддерживает работу с
матрицами, векторами, комплексными числами, дробями и алгебраическими
системами, единицами измерений. Удобный, графический (как на бумаге) интерфейс
и богатые вычислительные возможности программы хорошо сочетаются с достойным
количеством настроек и автоматических режимов. В дистрибутив программы также
встроен информативный математический справочник. Пакет мультиязычен –
поддерживает 35 языков. Программу разрабатывает петербургский программист
Андрей Ивашов. В развитии пакета принимают участие пользователи, ведущие
активное обсуждение на форуме проекта. Доступны версии для Windows и Linux, в
разработке версия для Android. Для устройств с другими системами или с
компьютеров, где по каким-то причинам нет возможности установить пакет, но есть
браузер и доступ к интернету, есть возможность пользоваться сетевой версией
пакета по адресу http://smath.info/live. Веб-сервис позволяет загружать и
сохранять документы, получать ссылку на документ для публикации. Документы,
созданные в пакетах для всех платформ совместимы и используют текстовый формат
XML (легко сжимается, читается текстовыми редакторами, доступен для сторонних
программ).

Введение

SMath Studio является математическим редактором, позволяющим
производить разнообразные научные и инженерные расчеты.

SMath Studio очень прост в использовании из-за отсутствия
необходимости сначала писать программу, а потом запускать ее на исполнение.
Вместо этого достаточно вводить математические выражения с помощью встроенного
редактора формул в виде, максимально приближенном к общепринятому, и тут же
получать результат.

SMath Studio имеет основное рабочее поле, в котором производятся
все вычисления. При стандартных настройках оно выглядит как тетрадный лист в
клетку, и в нем, как на тетрадном листе, пользователь вводит математические
выражения. Для этого надо установить курсор (красный крестик) в понравившееся
место и начать ввод с клавиатуры (рис. 1.1). Как видно, окно программы
стандартно содержит заголовок, главное меню, панель инструментов и само рабочее
поле:

Рисунок 1.1

После того, как выражение введено, можно его посчитать, нажав «=».
Похожим способом объявляется переменная: пишется имя, ставится знак присваивания
«:=» с помощью кнопки на панели «Арифметика» или двоеточием на клавиатуре,
вводится значение. Объявленную переменную можно использовать в выражениях, ее
значение будет подставлено автоматически при вычислениях. Если навести курсор
мыши на невыделенное выражение, то появится его результат в символьной форме.

Реакция программы на нажатие некоторых клавиш зависит от
контекста. В таблице 1.1 приведены наиболее частые варианты.

Таблица 1.1 —  Изменение
реакции на клавиши

Клавиша

Реакция

Пробел

Вставка «#» в рабочем поле листа,
выделение большей части выражения при уже выделенной угловым курсором части,
пробел для текстового поля.

Ввод

Вставка пустого промежутка на листе,
выход из поля выражения.

Курсорные клавиши

Переход к следующему или предыдущему
выражению, движение по элементам выражения с изменением углового курсора.

Корень квадратный в рабочем поле листа
или обратный слэш в тексте.

/

Дробь в рабочем поле листа или прямой 
слэш в тексте.

:

В текстовом поле это так и останется двоеточием,
а в рабочем поле листа превратится в знак присваивания.

=

Знак равно в тексте и команда численного
вычисления в поле формулы. Для попытки вычисления необъявленной переменной
буде произведена замена на «:=».

@

Shift+2. «Собака» в тексте на английской
раскладке или двумерный график в рабочем поле листа.

[

В тексте это будет выглядеть так же, а
при вводе формулы станет местом для нижнего индекса.

Внешний вид запущенной программы с объявленными переменными
показан на рисунке 1.2.

Рисунок
1.2

Задание. Изучите назначение кнопок панели инструментов:

Составьте отчет в виде таблицы.

Кнопка панели инструментов

Её функция

У SMath Studio есть некоторые правила записи выражений:

1.    
Используемая переменная или функция должна быть объявлена заранее.
Заранее – значит левее или выше того выражения, где она используется в
вычислении.

2.    
Если переменная переобъявлялась, то будет использовано то
значение, которое встретилось самым последним перед использованием в
вычислениях.

3.    
При объявлении переменной в выражении можно использовать
встроенные и ранее объявленные функции, ранее объявленные переменные и их
сочетания. Если используемые в выражении переменные ранее не объявлялись, то
результат можно будет получить только в символьном виде (или объявить
недостающие переменные и разместить выражение ниже или правее объявленных
переменных для численного результата).

4.    
Переменная не обязательно должна вычисляться как числовое
значение, допускается присваивать имена выражениям, дающим при вычислении матрицу.

5.    
Для символьных вычислений объявлять переменные заранее не
требуется, если не надо, чтобы при преобразовании выражений были подставлены их
значения.

Справа в окне программы расположена Боковая панель инструментов,
она может быть убрана нажатием на крайнюю правую кнопку главной панели
инструментов. Боковая панель состоит из отдельных панелей, содержащих наборы
команд в виде кнопок. Каждая такая панель может быть свернута с помощью кнопки 
,
расположенной в правом углу заголовка панели. Рассмотрим назначение панелей.

Панель «Арифметика» (рис. 1.3) содержит цифры 0 … 9, разделитель
десятичной дроби (в зависимости от настроек операционной системы, это может
быть и точка и запятая), букву π для одноименного числа, знак факториала «!»,
операции возведения в степень «^», взятия квадратного корня «» или корня n-ой
степени Ctrl+«». Еще на панели есть графический вариант клавиши Backspace и
знаки присваивания «:», символьного вычисления Ctrl+«.» и знак равенства для
вычисления в численной форме.

Рисунок 1.3

Панель «Матрицы» (рис. 1.4) позволяет задать матрицу (Ctrl+«M»),
вычислить ее определитель, транспонировать матрицу, получить алгебраическое
дополнение, минор, вычислить векторное произведение. Вектор задается как
вектор-столбец (т.е. матрица) с размером в 3 элемента, по одному на каждой
строке.

Рисунок 1.4

Панель «Булева» (рис. 1.5) содержит операции отношения,
отрицание, «и», «или», «исключающее или». Булево «равно» используется еще и в
задании условий для функции if и в цикле for.

 

Рисунок 1.5

Панель «Функции» (рис.1.6) содержит подборку основных
тригонометрических функций, определенный интеграл, производную, сумму элементов
и их произведение. Еще есть логарифм по произвольному основанию, натуральный
логарифм, проценты, выбор элемента по индексу («el» или квадратные скобки на
клавиатуре), знак системы.

Рисунок 1.6

Например,  результат работы функции дифференцирования (кнопка ) зависит от того, выбрано ли вычисление значения производной в
точке при помощи «=» или использовано символьное вычисление «→» (рис. 1.7).

Рисунок 1.7

Панель «График». Здесь можно вращать, масштабировать и сдвигать
графики, задавать отображение точками или линиями, перерисовывать графики
заново в случае необходимости. Операция вращения доступна только для трехмерных
графиков. Графики рисуются в декартовой системе координат (рис.1.8).

Рисунок 1.8

Графики строятся для функций от переменной «x» (2D) или «x» и «y»
(3D). Вообще, функции могут быть от любых аргументов, но при построении графика
должны быть указаны в качестве аргументов именно эти переменные (рис.1.9).

Рисунок 1.9

Помимо аналитического задания графика, можно задать его в виде
матрицы (рис. 1.10), где каждый столбец будет содержать координаты точек для
осей X и Y соответственно (или еще для оси Z).

 

Рисунок 1.10

Кроме того, вместо функции или матрицы можно поставить знак
системы, а уже в систему вписать имена функций или матриц или выражения для
построения графиков. Это позволит отобразить несколько графиков на одном
рисунке (рис. 1.11).

Панель «Программирование» (рис. 1.12) содержит
средства, позволяющие организовать циклические вычисления (циклы «for» и
«while») или задать условную функцию «if». Вместо операторных скобок
используется линия (line). Линия по умолчанию содержит два места для последовательных
вычислений, но ее можно растянуть. Для этого выделите линию угловым курсором
(надо кликнуть по месту, отмеченному квадратиком и нажать пробел, чтобы
выделились оба места). Должна появиться специальная квадратная метка, зацепив
которую мышкой, можно растянуть линию до необходимого количества мест.
Аналогичный способ растягивания работает и для знака системы.

Рисунок 1.12

Панели «Символы» (рис. 1.13) нужны для вставки букв греческого
алфавита.

Рисунок 1.13

SMath Studio может использоваться в качестве инженерного
калькулятора (рис. 1.14). Как калькулятор SMath Studio сможет оперировать
переменными, делать символьные вычисления, искать корни уравнения по
переменной, упрощать выражения и т.д. Примеры использования SMath Studio можно
найти на сайте
http://smath.info .

Рисунок 1.14

Набор функций на одноименной панели SMath Studio весьма ограничен.
Меню «Вставка» позволяет использовать и другие встроенные функции, причем их
достаточно много (рис. 1.15). Функции сгруппированы по разделам. Щелчок мышью в
списке «Имя функции» и нажатие буквенной клавиши покажут функцию, начинающуюся
с этой буквы.

Рисунок 1.15

В поле «Описание» дается синтаксис функции и ее описание, что
является своеобразной заменой меню «Помощь» Знание синтаксиса позволяет не
использовать вставку функций, а набирать непосредственно имя функции. Некоторые
из функций в процессе набора меняют свой вид, например, функция модуля   abs(x)
превращается в |x|  .

Поле «Пример» показывает пример использования с учетом того, как
функция будет выглядеть. Это существенно помогает разобраться с тем, какие
аргументы какая функция требует, и как это будет выглядеть после их задания.

Кроме того, можно объявлять свои функции, в том числе с
использованием встроенных и ранее объявленных.

Главное меню SMath Studio похоже на главное меню
любой другой прикладной программы. Тем не менее, здесь есть некоторые
особенности. Рассмотрим их.

«Файл». SMath Studio может читать файлы ПО Mathcad (*.xmcd) и
сохранять листы в таком формате, помимо собственного. Также возможна генерация
отчета в HTML. Для этого достаточно при сохранении файла выбрать
соответствующее расширение. Отчет будет представлять собой html-страницу и папку
с рисунками в формате PNG. Такой отчет можно просмотреть в браузере или открыть
в текстовом редакторе, поддерживающем HTML. Необходимо обратить внимание на то,
что рисунки и файл отчета имеют имена, сформированные из имени листа. Поэтому
обычно рекомендуют использовать только латиницу и цифры в именах листов.

«Вставка» предназначена для внедрения в лист матриц,
операторов, графиков, рисунков, текстовых областей и разделителей для
оформления документа. Вставка операторов и функций выступает в качестве своеобразного
справочника.

Рисунки можно вставить из файла в формате BMP или нарисовать
самостоятельно (рис. 1.16).

Рисунок 1.16

«Вычисление» содержит целый набор возможных действий
(рис. 1.17). Выделив выражение или его часть, можно найти вещественные корни
уравнения, произвести вычисления с учетом подстановок и сокращений, упростить
выражение, получить обратное значение в символьном или числовом виде, получить
производную по выделенной заранее переменной и определитель матрицы.

Рисунок 1.17

«Сервис» содержит такой пункт, как «Опции» (рис. 1.18).
Он служит для задания точности представления результата, диапазона поиска
корней уравнений, а также для настройки внешнего вида программы, включая цвета
и язык и т.п.

Рисунок 1.18

«Помощь» открывает доступ к справочнику, сообщает сведения
о программе (сборка, авторы, контактная информация, используемые библиотеки),
проверяет наличие обновлений программы через Интернет и сообщает о способах
финансовой поддержки проекта.

Отдельно следует упомянуть пункт «Примеры» (рисунок 1.19). В нем
показано как можно, используя программирование, выполнять вычисления, для
которых нет встроенных функций.

Рисунок 1.19

После нажатия кнопки Открыть появляется пример, не только
иллюстрирующий возможности SMath Studio, но и содержащий необходимые
комментарии (рис. 1.20).

Рисунок 1.20

Задание. Изучите подпункт «Справочник» пункта главного
меню «Помощь». Составьте подробный отчет.

Как и у всякой сложной программы, у SMath Studio есть особенности:

1.    
Выделение кликом мышки служит для редактирования формулы, текста
или вида графика, а выделение рамкой – для перетаскивания, копирования и
удаления объектов на листе.

2.    
Знак равенства служит для вычисления, а знак «жирное равно»  – для
задания условия равенства в уравнениях, циклах и в условной функции.

3.    
Для поиска корней уравнений задается определенный диапазон.

4.    
Интеграл берется по действительным (вещественным) пределам
интегрирования.

Примеры заданий

1.     Построение графиков функций одной переменной.
Нахождение значений функций одной переменной

Цель: изучить основные возможности программы SMath
Studio
для построения графиков функций одной переменной.

Вопросы для самоконтроля

1.    
Как записывается выражение
для функции одной переменной?

2.    
Можно ли построить график
без предварительной записи функции?

3.    
Как изменить масштаб
построения графика?

4.    
Правила записи функций
в Smath Studio.

5.    
Как рассчитать знамение
функции в точке.

6.    
Чем отличаются шаблоны range(2)
и range(3).

7.    
Как записать нижний
индекс?

Индивидуальные задания

Построить график функции (табл.) на
произвольном отрезке. Найти значения функции в произвольных точках,
протабулировать (получить таблицу значений) этой функции на отрезке ,  шаг
изменения переменной произвольный.

Таблица

№ варианта

Функция

№ варианта

Функция

1

14

2

15

3

16

4

17

5

18

6

19

7

20

8

21

9

22

10

23

11

24

12

25

13

Пример выполнения задания

Построить график функции  на
произвольном отрезке. Найти значения функции в точках  и ,
протабулировать (получить таблицу значений) этой функции на отрезке  с шагом 0,5.

Методические рекомендации

1. Запишите функцию в виде .
Обратите внимание, что после имени функции обязательно нужно указать имя
переменной. Стандартную функцию  можно набрать на
клавиатуре, а можно выбрать шаблон на панели инструментов Функции.

2. В меню Вставка выбираем График
– Двумерный (2D)
. Появится шаблон:

В нижнем левом углу в «квадратик» впишите имя
функции  или саму формулу  и
щелкните мышкой вне области графика. Получим график вида:

Размеры окна графика можно изменять так же,
как размеры любого окна Windows. Размеры и масштаб самого графика можно менять
с помощью панели инструментов График или, удерживая клавишу Ctrl /
Shift, прокручивать колесико мышки. Результат работы получим в виде:

3.Присвойте переменной  значение 2
следующим образом: .

4.Запишите имя функции и поставьте знак «=»: .
После знака равенства появится ответ: .

5. Второе значение функции в точке  можно
найти таким же образом, а можно после имени функции сразу указать значение
переменной. Получим .

6. Прежде, чем табулировать функцию, нужно посчитать количество
значений переменной  на заданном отрезке  с шагом
0,5: .

 7. Запишите полученное количество в виде диапазона: .
Цифры 1 и 7 необходимо вписать в шаблон. Для этого после  пишем range
и в появившейся всплывающей подсказке выбираем range(2). Затем запишите
диапазон изменения переменной , используя range(3):
.

8.На панели инструментов Программирование выбираем шаблон for:

В шаблон вписываем переменные:

Чтобы переменная k записалась как нижний индекс,  набирают
так: y[k.

9.  Ниже набираем  и получаем столбец значений переменной ,
затем набираем  и получаем столбец значений переменной .

 Конечный вид документа SMathStudio:


2. Нахождение корней нелинейных уравнений. Решение
систем нелинейных уравнений

Цель: изучить основные возможности приложения Smath
Studio
для решения нелинейных уравнений и систем.

Вопросы для самоконтроля

1.    
Что является корнем
уравнения?

2.    
Правило записи функции для
использования команды solve.

3.    
В чем разница между
численным и аналитическим нахождением корней уравнения?

4.    
Чем отличаются команды solve(2)
и solve(4).

5.    
Для чего используется
функция polyroots?

6.    
Правило записи вектора
коэффициентов для polyroots.

7.    
Что является решение
системы уравнений?

8.    
Правило записи уравнений
для использования команды roots.

9.    
В чем разница между
численным и аналитическим решениями системы уравнений?

10. Чем отличаются команды roots (2) и roots
(3).

Индивидуальные задания 1

              Найти корень уравнения численно и, если это возможно,
аналитически. Результаты сравнить. Выполнить проверку.

Таблица

№ варианта

Уравнение

№ варианта

Уравнение

1

14

2

15

3

16

4

17

5

18

6

19

7

20

8

21

9

22

10

23

11

24

12

25

13

Индивидуальные задания 2

Найти численное решение системы.  Выполнить проверку.

Таблица

№ варианта

Система уравнений

Начальная точка

1

(-0,9;1,4)

2

(1;1)

3

(1;1)

4

(0;0)

5

(0;0)

6

(0;0)

7

(0;0)

8

(0,9;1,4)

9

(0;0)

Продолжение
таблицы

№ варианта

Система уравнений

Начальная точка

10

(1;1)

11

(-0,5;0,5)

12

(-1;1)

13

(0;0)

14

(0;0)

15

(0;0)

16

(0;0)

17

(0;0)

18

(-1;1)

19

(-0,9;-1,4)

20

(0,5;-1,5)

21

(0,5;1,5)

22

(2;2)

23

(1,5;0,5)

24

(-2;2)

25

(0;1)

Пример выполнения задания 1

              Найти корень уравнения  численно
и, если это возможно, аналитически. Результаты сравнить. Выполнить проверку.

Методические рекомендации

Первый способ.

1. Запишите
функцию (предварительно приведя уравнение к виду f(x)=0):
.

2. Постройте
график функции. График пересекает ось абсцисс в одной точке, значит, уравнение
имеет один корень.

3. Запишите
стандартную команду:

solve(f(x) ; x)=.

Справа от знака
равенства увидим результат: 0,7391.

2               
Выполните
проверку, найдя значение функции в полученной точке:

.

Если бы решение было точным, то при
проверке получили бы 0. Значение
 означает, что результат получен с точностью до 4-го знака.

Конечный вид документа SMathStudio:

Второй способ.

1. Запишите
функцию в виде:
.

2 Выделите
курсором переменную х.

3. В меню выбрать
Вычисление →  Найти корни.

4. Выполните
проверку.

1.    
Конечный вид документа SMathStudio:

Третий способ.

1. Запишите
функцию:
.

2. Для получения
аналитического решения запишите стандартную команду:

solve(f(x)
; x), после которой на ПИ «Арифметика» выберите →.

3. Выполните
проверку, найдя значение функции в полученной точке.

Конечный вид документа SMathStudio:

Если бы решение
было точным, то при проверке получили бы 0. Значение
 означает, что результат получен с
точностью до 4-го знака. Делаем вывод, что SMathStudio не может найти
точные корни данного уравнения.

Примечание 1.

Если уравнение
имеет несколько корней (как, например, уравнение
), то применение стандартной
процедуры решения даст ответ в виде вектора:

Корни выдаются в
диапазоне «по умолчанию» [-20; 20]. Изменить диапазон можно в меню Сервис –
Опции – Вычисление
.

Можно
использовать второй вариант этой процедуры для выбора решения на заданном
промежутке. Для этого при наборе solve во всплывающей подсказке выбираем
solve(4) и в шаблон вписываем:

Solve(<уравнение>;
<имя переменной>; левая граница интервала; правая граница интервала).
Получим:

Примечание 2.

Если функция f(x)
в уравнении f(x)=0 представляет собой полином степени n, то процедура solve может
выдать только один корень. Чтобы получить все корни полинома (их количество
совпадает со степенью полинома), стоит использовать встроенную функцию polyroots(v).
Например, найдем численно корни полинома x3+2x-1=0.

1) задаем функцию
(левую часть уравнения f(x)=0).

2) задаем вектор
коэффициентов (кнопка на ПИ «Матрица»), в появившемся диалоговом окне указываем
количество строк (равно степени полинома +1) и столбцов (количество уравнений).

3) записываем
функцию polyroots(v)=.

4) делаем
проверку, подставив найденные значения в функцию.

Конечный вид
документа Smath Studio:

Пример выполнения задания 2

Решить систему уравнений  численно и, если это возможно, аналитически.
Результаты сравнить. Выполнить проверку.

Методические рекомендации

1.     Записываем функцию roots(<уравнения>;<переменные>).

2.     Для получения численного
решения ставим знак «=». Получим результат с заданным количеством знаков после
запятой.

3.     Выполняем проверку, подставив
полученные значения в исходную систему уравнений. В данном примере 1-ое
уравнение решено точно, 2-ое – с точностью до 3-го знака.

4.    
Вид документа SMathStudio:

Можно каждое 
уравнение системы привести к виду f(x)=0. Тогда запись решения будет выглядеть
следующим образом:

Если нужно
получить одно из нескольких возможных решений, можно задать начальное
приближение (координаты ближайшей известной к ответу точки) для переменных
следующим образом:

Список использованной литературы


1. Официальный сайт программы Scilab
[Электронный ресурс]. – Режим доступа: 
http://www.scilab.org/
2. Scilab. Материал из Википедии — свободной
энциклопедии [Электронный ресурс]. – Режим
доступа: 
http://ru.wikipedia.org/wiki/Scilab
3. Официальный сайт программы SMath Studio
[Электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://ru.smath.info/forum
4. SMath Studio. Материал из Википедии —
свободной энциклопедии [Электронный ресурс]. – Режим

доступа: 
http://ru.wikipedia.org/wiki/SMath_Studio

Smath Studio Руководство пользователя

Содержание

1.Что такое SMath Studio?

2.Начало работы с SMath Studio

2.1Рабочее пространство SMath Studio

2.2Области

2.3Простое вычисление

2.4Определения и переменные

2.5Ввод текста

2.6Итеративные вычисления

2.7Графики

2.8Сохранение, Печать и Выход

3.Онлайн ресурсы

4.Работа с математикой

4.1Вставка математики

4.2Составление выражений

4.3Редактирование выражений

5.Работа с текстом

5.1Вставка текста

6.Работа с графиками и прочими объектами

6.1Вставка изображений

7.Управление рабочим листом

7.1Рабочие листы и шаблоны

7.2Перестраивание рабочего листа

7.3Параметры страницы

7.4Работа со специальной областью на рабочем листе

7.5Печать

8.Вычисление в SMath Studio

8.1Определение переменных и присваивание им значений

8.2Определение функций и присваивание им значений

8.3Единицы измерения и размерности

8.4Работа с результатами

8.5Управление вычислениями

8.6Сообщение об ошибках

9.Операторы

9.1Работа с операторами

9.2Арифметические, логические и комплексные операторы

9.3Векторный и матричный операторы

9.4Суммы и произведения

9.5Дифференцирование

9.6Интегралы

10.Встроенные функции

10.1Вставка встроенных функций

10.2Базовые математические функции

10.3Векторные и матричные функции

10.4Функции решения уравнений

10.5Функции распределения вероятности и анализа данных

10.6Прочие функции

11.Векторы, матрицы и массивы данных

11.1Создание массивов

11.2Доступ к элементам матрицы

11.3Работа с массивами

11.4Вложенные массивы

12 Двумерные графики

12.1Краткий обзор двумерных графиков

12.2Построение графика функции

12.3Построение вектора данных

12.4Форматирование двумерного графика

13.Трехмерные графики

13.1Краткий обзор трехмерных графиков

13.2Создание трехмерного графика функции

13.3Создание трехмерного графика из матрицы данных

13.4Создание нескольких трехмерных графиков в одной системе координат

13.5Поворот и изменение масштаба трехмерного графика

14 Символьные вычисления

14.1Краткий обзор символьной математики

14.2Символьный знак равенства

14.3Примеры символьных вычислений

15.Программирование

15.1Создание программы

15.2Условные операторы

15.3Циклы

15.4Обработка ошибок

15.5Программы внутри программ Приложения

Действия

Предопределенные переменные

Функции SMath Studio в алфавитном порядке

Глава 1 Добро пожаловать в SMath Studio

1 Что такое SMath Studio

SMath Studio – это пакет математических вычислений, предназначенный для различных групп пользователей (инженеры, ученые, студенты). Данный пакет использует простой синтаксис записи выражений, подобный тому, который можно увидеть на доске. С его помощью вы сможете решить практически любую задачу в символьной или цифровой форме; поместить текст на любое место, чтобы описать вашу работу. Для иллюстрации вы можете использовать двумерные и трехмерные графики, а так же вставлять рисунки, созданные в других приложениях.

SMath Studio располагает собственной системой помощи, в которой дается описание функций пакета, а так же приведены ряд примеров, поясняющие работу тех или иных функций.

Комбинируя на одном листе вычисления, текст и графику, SMath Studio облегчает вычисления, давая возможность контролировать их. Возможность печати результатов позволяет получать твердую копию ваших расчетов.

Глава 2 Начало работы с SMath Studio

2.1 Рабочее пространство SMath Studio

После запуска SMath Studio вы увидите окно, показанное на рисунке 2.1. Рабочий лист будет иметь белый цвет.

Рисунок 2.1 Окно программы SMath Studio

Структура окна программы следующая. В верхней области располагается главное меню, под ней – панель инструментов. Помимо этих элементов, имеются дополнительные панели управления справа, которые позволяют вводить на рабочий лист различные операторы, а так же символы греческого алфавита. Ниже представлены описания кнопок, находящихся на панели инструментов

Кнопка

Название

Действие

Создать лист

Создает новый лист в новом окне

Открыть

Вызывает диалог открытия ранее созданных файлов

Сохранить

Сохраняет активный лист

Печать

Выводит на принтер активный лист

Вырезать

Вырезает выделенную область с последующим ее

помещением в буфер обмена

Копировать

Копирует содержимое выделенной области в буфер

обмена

Вставить

Вставляет содержимое буфера обмена в точку рабочей

области, в которой находится курсор

Отменить

Отменяет текущее действие

Вернуть

Возвращает отмененное ранее действие

Размер символа

Позволяет устанавливать размер символов, вводимых

в рабочую область

Цвет текста

Позволяет менять цвет текста

Цвет фона

Позволяет менять цвет фона

Граница элемента

Позволяет устанавливать границу на выделенный

элемент

Выровнять по горизонтали

Выравнивает два и более выделенных элемента по

горизонтали

Выровнять по вертикали

Выравнивает два и более выделенных элемента по

вертикали

Функция

Вызывает окно диалога вставки функции

Единица измерения

Вызывает окно диалога вставки единиц измерения

Справочник

Вызов справочника

Пересчитать лист

Происходит пересчет всех выражений, расположенных

на активном листе

Прервать вычисления

Принудительно останавливает все вычисления на

активном листе

Показать/убрать боковую

Отображает или убирает боковую панель,

панель

расположенную справа

Для увеличения пространства экрана пользователь имеет возможность убирать боковую панель, расположенную в правой стороне рабочей области, с помощью соответствующей команды.

На рабочем листе отображается сетка, которая служит для облегчения выравнивания элементов, расположенных на рабочем листе. Если пользователь по какой-либо причине не хочет, чтобы производилось отображение сетки, он может отключить ее отображение посредством выбора команды меню.

При запуске SMath Studio, открывается окно рабочего листа. У вас может быть несколько окон с рабочими листами. Переключение между окнами производится с помощью команд главного меню. Вы так же можете изменять размер текущего окна таким образом, чтобы оно занимало весь экран либо его часть.

SMath Studio позволяет пользоваться комбинациями клавиш для выполнения тех или иных действий, например открытие файла (Ctrl+O), сохранить активный файл (Ctrl+S), печать (Ctrl+P), копирование (Ctrl+С), вставка (Ctrl+V) и т. д. Если действию ставится в соответствие комбинация клавиш, то ее можно увидеть в пунктах меню напротив этого действия.

2.2 Области

SMath Studio позволяет Вам вводить уравнения и текст в любом месте на рабочего листа. Любое уравнение, часть текста, или другой элемент – это область. SMath Studio создает невидимый прямоугольник, чтобы содержать каждую область. Рабочий лист SMath Studio — коллекция таких областей. Создать новую область в SMath Studio можно следующими путями:

1.Щелкните где угодно в незаполненной области рабочего листа. Вы видите небольшое перекрестие. Любой символ, который Вы печатаете, появляется в перекрестии.

2.Если область, которую Вы хотите создать, является математической областью, просто начните печатать после того Вы поместите перекрестие где угодно. По умолчанию SMath Studio понимает то, что Вы печатаете математическое выражение. См. ниже раздел “Простое Вычисление” для примера.

3.Чтобы создать текстовую область, сначала выберите пункт Текстовая область из меню Вставка , либо нажмите комбинацию клавиш Shift+ » (двойные кавычки) (должна

быть английская раскладка клавиатуры) и затем начните печатать. См. ниже раздел “Ввод текста” для примера.

Помимо уравнений и текста, SMath Studio поддерживает ряд графических областей. См. ниже пример «Графики» для вставки двумерного графика.

SMath Studio показывает границу вокруг любой области, в которой Вы в настоящее время работаете. Когда Вы щелкаете вне области, окружающая граница исчезает.

Выделение областей

Чтобы выбрать одну область, просто щелкните по ней. SMath Studio показывает прямоугольник вокруг области.

Для выбора нескольких областей одновременно нужно:

1.Нажмите и удержите левую кнопку мыши, чтобы зафиксировать первый угол прямоугольника выбора;

2.Не отпуская кнопки мыши, переместите мышь, чтобы охватить все, что Вы хотите выбрать, прямоугольником выбора;

3.Отпустите кнопку мыши. SMath Studio показывает цветные прямоугольники вокруг областей, которые Вы выбрали.

Вы можете также выбрать множество областей где угодно на рабочем листе, нажав и удерживая клавишу [Ctrl] и щелкая левой кнопкой мыши по нужной области.

Перенос и копирование областей

Как только области выбраны, Вы можете переместить или скопировать их.

Вы можете переместить области, перемещая их с помощью мыши, либо используя команды Вырезать и Вставить.

Для перемещения областей с помощью мыши:

1.Выберите область, как описано в предыдущем разделе;

2.Поместите указатель в границы любой отобранной области. Указатель превращается в черное перекрестие;

3.Нажмите и удержите левую кнопку мыши;

4.Не отпуская кнопки, переместите мышь. Прямоугольные схемы отобранных областей следуют за указателем мыши.

Для перемещения областей с помощью команд Вырезать и Вставить:

1.Выберите область, как описано в предыдущем разделе;

2.Выберите Вырезать из меню Правка (можно так же использовать

комбинацию клавиш Ctrl + X) либо нажмите на панели инструментов. Выделенные области удалятся и будут помещены в буфер обмена;

3.Щелкните мышью в том месте, куда Вы хотите переместить области. Удостоверьтесь, что Вы щелкнули в пустом месте. Вы можете щелкнуть либо где-нибудь в Вашем рабочем листе, либо в другом рабочем листе, который открыт в программе. Вы должны видеть перекрестие;

4.Выберите Вставить из меню Правка (можно использовать комбинацию

клавиш Ctrl+V) либо нажмите на панели инструментов.

Копирование областей вы можете провести с помощью команд Копировать и Вставить.

1.Выберите область, как описано в предыдущем разделе;

2.Выберите Копировать из меню Правка (можно так же использовать

комбинацию клавиш Ctrl + С) либо нажмите на панели инструментов. Копия выделенных областей будут помещены в буфер обмена;

3.Щелкните мышью в том месте, куда Вы хотите переместить области. Удостоверьтесь, что Вы щелкнули в пустом месте. Вы можете щелкнуть либо где-нибудь в Вашем рабочем листе, либо в другом рабочем листе, который открыт в программе. Вы должны видеть перекрестие;

4.Выберите Вставить из меню Правка (можно использовать комбинацию

клавиш Ctrl+V) либо нажмите на панели инструментов.

Удаление областей

Для удаления одной или нескольких областей:

1.Выберите область, как описано в предыдущем разделе;

2.Выберите Вырезать из меню Правка (можно так же использовать

комбинацию клавиш Ctrl + X) либо нажмите на панели инструментов

Выбор Вырезать удаляет отобранные области из Вашего рабочего листа и помещает их в буфер обмена. Если Вы не хотите нарушать содержание своего буфера обмена, или если Вы не хотите сохранить отобранные области, выбирайте Удалить из меню Правка (можно использовать клавишу Del).

2.3 Простое вычисление

Хотя SMath Studio может выполнять сложную математику, Вы можете так же легко использовать его в качестве простого калькулятора. Чтобы попробовать Ваше первое вычисление, выполните следующие действия :

1.Щелкните где угодно на рабочем листе. Вы видите небольшое перекрестие. Все, что Вы печатаете, появляется в месте, где расположено перекрестие.

2.Наберите 15-8/104.5= Когда Вы печатаете равный знак = или нажимаете на данный знак на панели инструментов Арифметика,

SMath Studio вычисляет и показывает результат.

Это вычисление демонстрирует способ, по которому работает SMath Studio:

SMath Studio показывает уравнения, поскольку Вы могли бы видеть их в книге или на доске, написанные в двумерном пространстве. SMath Studio сортирует по величине дробные черты, скобки, и другие символы, чтобы показать уравнения тем же самым путем, Вы написали бы им на бумаге;

SMath Studio понимает, какую операцию выполнить сначала. В этом примере SMath Studio знал, что нужно выполнить деление перед вычитанием и показал результат уравнения соответственно;

Как только Вы печатаете знак равно или нажимаете его на панели инструментов Арифметика, SMath Studio возвращает результат. Если Вы не решаете иначе, SMath Studio обрабатывает каждое уравнение, поскольку Вы вводите его. Смотри раздел “Управление Вычислением” в Главе 8, чтобы понять, как изменить это;

Поскольку Вы печатаете каждый оператор (в данном случае, — и /), SMath Studio показывает небольшой прямоугольник, названный метка-заполнитель (placeholder). Метки-заполнители резервируют открытые пространства для еще не напечатанных

чисел или выражений. Как только Вы печатаете число, оно заменяет меткузаполнитель в выражении. Метка-заполнитель, которая появляется в конце выражения, используется для преобразований единицы. Его использование обсуждено в “Показе Единиц Результатов”.

Как только уравнение появляется на экране, Вы можете отредактировать его, щелкая в соответствующем месте и печатая новые символы, цифры, или операторы. Вы можете напечатать много операторов и греческих букв, используя панель инструментов Символы. Глава 4 “Работа с Математикой,” объясняет подробно, как отредактировать уравнения SMath Studio.

2.4 Определения и переменные

Мощность и многосторонность SMath Studio быстро становятся очевидными, как только Вы начинаете использовать переменные и функции. Определяя переменные и функции, Вы можете связать уравнения и использовать промежуточные результаты в дальнейших вычислениях.

Следующие примеры показывают, как определить и использовать несколько переменных

Определение переменных

Для определения переменной t необходимо выполнить следующие действия:

1. Набрать t с последующим набором двоеточия : или нажмите на панель инструментов Арифметика. SMath Studio показывает двоеточие как символ определения :=.

2. Набрать 10 в пустой метке-заполнителе, чтобы завершить определение для t

Если Вы сделали ошибку, подводите курсор к уравнению, щелкаете левой кнопкой мыши и нажимаете стрелки управления курсором, пока нужный параметр не окажется слева от линии редактирования. Тогда удалите его, нажав клавишу Возврат (Backspace). См. Главу 4, “Работа с Математикой,” для других способов исправить или отредактировать выражение.

Эти шаги показывают шаблон для того, чтобы напечатать любое определение:

1.Напечатайте имя переменной, которое будет определено;

2.Нажмите комбинацию клавишу Shift + : или нажмите на панели инструментов Арифметика, чтобы вставить символ определения. Примеры, которые

следуют, поощряют Вас использовать комбинацию клавишу Shift + :, так как это обычно быстрее;

3. Напечатайте значение, которое будет назначено переменной. Значение может быть единственным числом, как в примере, показанном здесь, или более сложной комбинацией чисел и ранее определенных переменных.

Рабочие листы SMath Studio читаются сверху вниз и слева направо. Как только Вы определили переменную как t, Вы можете использовать его везде где угодно ниже и правее от уравнения, которое определяет его.

Теперь введем другое определение

1.Нажмите Ввод. Это переместит перекрестие ниже первого уравнения

2.Чтобы определить acc как -9.8, напечатайте: acc Shift + : -9.8. Тогда нажмите Ввод снова. SMath Studio показывает курсор перекрестия ниже последнего уравнения, которое Вы ввели.

Соседние файлы в папке Новая папка

  • #
  • #

    10.02.20239.67 Кб1The quick brown fox.sm

  • #

    10.02.2023112.49 Кб0Домкрат.cdw

  • #

    10.02.202363.55 Кб0домкратик.cdw

  • #
  • #

    10.02.20238.95 Кб1расчёты.sm

Основы работы в Smath Studio — YouTube

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ по программе SMath Studio

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

«Актуальность создания школьных служб примирения/медиации в образовательных организациях»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА

КРАСНОЯРСКИЙ ИНСТИТУТ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА – ФИЛИАЛ

ФГБОУ ВО «СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

SMath Studio – бесплатный математический пакет с графическим интерфейсом для вычисления математических выражений и построения двумерных и трёхмерных графиков. Поддерживает работу с матрицами, векторами, комплексными числами, дробями и алгебраическими системами, единицами измерений. Удобный, графический (как на бумаге) интерфейс и богатые вычислительные возможности программы хорошо сочетаются с достойным количеством настроек и автоматических режимов. В дистрибутив программы также встроен информативный математический справочник. Пакет мультиязычен – поддерживает 35 языков. Программу разрабатывает петербургский программист Андрей Ивашов. В развитии пакета принимают участие пользователи, ведущие активное обсуждение на форуме проекта. Доступны версии для Windows и Linux, в разработке версия для Android. Для устройств с другими системами или с компьютеров, где по каким-то причинам нет возможности установить пакет, но есть браузер и доступ к интернету, есть возможность пользоваться сетевой версией пакета по адресу http://smath.info/live. Веб-сервис позволяет загружать и сохранять документы, получать ссылку на документ для публикации. Документы, созданные в пакетах для всех платформ совместимы и используют текстовый формат XML (легко сжимается, читается текстовыми редакторами, доступен для сторонних программ).

SMath Studio является математическим редактором, позволяющим производить разнообразные научные и инженерные расчеты.

SMath Studio очень прост в использовании из-за отсутствия необходимости сначала писать программу, а потом запускать ее на исполнение. Вместо этого достаточно вводить математические выражения с помощью встроенного редактора формул в виде, максимально приближенном к общепринятому, и тут же получать результат.

SMath Studio имеет основное рабочее поле, в котором производятся все вычисления. При стандартных настройках оно выглядит как тетрадный лист в клетку, и в нем, как на тетрадном листе, пользователь вводит математические выражения. Для этого надо установить курсор (красный крестик) в понравившееся место и начать ввод с клавиатуры (рис. 1.1). Как видно, окно программы стандартно содержит заголовок, главное меню, панель инструментов и само рабочее поле:

После того, как выражение введено, можно его посчитать, нажав «=». Похожим способом объявляется переменная: пишется имя, ставится знак присваивания «:=» с помощью кнопки на панели «Арифметика» или двоеточием на клавиатуре, вводится значение. Объявленную переменную можно использовать в выражениях, ее значение будет подставлено автоматически при вычислениях. Если навести курсор мыши на невыделенное выражение, то появится его результат в символьной форме.

Реакция программы на нажатие некоторых клавиш зависит от контекста. В таблице 1.1 приведены наиболее частые варианты.

Таблица 1.1 — Изменение реакции на клавиши

Вставка «#» в рабочем поле листа, выделение большей части выражения при уже выделенной угловым курсором части, пробел для текстового поля.

Вставка пустого промежутка на листе, выход из поля выражения.

Переход к следующему или предыдущему выражению, движение по элементам выражения с изменением углового курсора.

Корень квадратный в рабочем поле листа или обратный слэш в тексте.

Дробь в рабочем поле листа или прямой слэш в тексте.

В текстовом поле это так и останется двоеточием, а в рабочем поле листа превратится в знак присваивания.

Знак равно в тексте и команда численного вычисления в поле формулы. Для попытки вычисления необъявленной переменной буде произведена замена на «:=».

Shift+2. «Собака» в тексте на английской раскладке или двумерный график в рабочем поле листа.

В тексте это будет выглядеть так же, а при вводе формулы станет местом для нижнего индекса.

Внешний вид запущенной программы с объявленными переменными показан на рисунке 1.2.

Задание. Изучите назначение кнопок панели инструментов:

Составьте отчет в виде таблицы.

Кнопка панели инструментов

У SMath Studio есть некоторые правила записи выражений :

Используемая переменная или функция должна быть объявлена заранее. Заранее – значит левее или выше того выражения, где она используется в вычислении.

Если переменная переобъявлялась, то будет использовано то значение, которое встретилось самым последним перед использованием в вычислениях.

При объявлении переменной в выражении можно использовать встроенные и ранее объявленные функции, ранее объявленные переменные и их сочетания. Если используемые в выражении переменные ранее не объявлялись, то результат можно будет получить только в символьном виде (или объявить недостающие переменные и разместить выражение ниже или правее объявленных переменных для численного результата).

Переменная не обязательно должна вычисляться как числовое значение, допускается присваивать имена выражениям, дающим при вычислении матрицу.

Для символьных вычислений объявлять переменные заранее не требуется, если не надо, чтобы при преобразовании выражений были подставлены их значения.

Справа в окне программы расположена Боковая панель инструментов , она может быть убрана нажатием на крайнюю правую кнопку главной панели инструментов. Боковая панель состоит из отдельных панелей, содержащих наборы команд в виде кнопок. Каждая такая панель может быть свернута с помощью кнопки , расположенной в правом углу заголовка панели. Рассмотрим назначение панелей.

Панель «Арифметика» (рис. 1.3) содержит цифры 0 . 9, разделитель десятичной дроби (в зависимости от настроек операционной системы, это может быть и точка и запятая), букву π для одноименного числа, знак факториала «!», операции возведения в степень «^», взятия квадратного корня «» или корня n-ой степени Ctrl+«». Еще на панели есть графический вариант клавиши Backspace и знаки присваивания «:», символьного вычисления Ctrl+«.» и знак равенства для вычисления в численной форме.

Панель «Матрицы» (рис. 1.4) позволяет задать матрицу (Ctrl+«M»), вычислить ее определитель, транспонировать матрицу, получить алгебраическое дополнение, минор, вычислить векторное произведение. Вектор задается как вектор-столбец (т.е. матрица) с размером в 3 элемента, по одному на каждой строке.

Панель «Булева» (рис. 1.5) содержит операции отношения, отрицание, «и», «или», «исключающее или». Булево «равно» используется еще и в задании условий для функции if и в цикле for.

Панель «Функции» (рис.1.6) содержит подборку основных тригонометрических функций, определенный интеграл, производную, сумму элементов и их произведение. Еще есть логарифм по произвольному основанию, натуральный логарифм, проценты, выбор элемента по индексу («el» или квадратные скобки на клавиатуре), знак системы.

Например, результат работы функции дифференцирования (кнопка ) зависит от того, выбрано ли вычисление значения производной в точке при помощи «=» или использовано символьное вычисление «→» (рис. 1.7).

Панель «График». Здесь можно вращать, масштабировать и сдвигать графики, задавать отображение точками или линиями, перерисовывать графики заново в случае необходимости. Операция вращения доступна только для трехмерных графиков. Графики рисуются в декартовой системе координат (рис.1.8).

Графики строятся для функций от переменной «x» (2D) или «x» и «y» (3D). Вообще, функции могут быть от любых аргументов, но при построении графика должны быть указаны в качестве аргументов именно эти переменные (рис.1.9).

Помимо аналитического задания графика, можно задать его в виде матрицы (рис. 1.10), где каждый столбец будет содержать координаты точек для осей X и Y соответственно (или еще для оси Z).

Кроме того, вместо функции или матрицы можно поставить знак системы, а уже в систему вписать имена функций или матриц или выражения для построения графиков. Это позволит отобразить несколько графиков на одном рисунке (рис. 1.11).

Панель «Программирование» (рис. 1.12) содержит средства, позволяющие организовать циклические вычисления (циклы «for» и «while») или задать условную функцию «if». Вместо операторных скобок используется линия (line). Линия по умолчанию содержит два места для последовательных вычислений, но ее можно растянуть. Для этого выделите линию угловым курсором (надо кликнуть по месту, отмеченному квадратиком и нажать пробел, чтобы выделились оба места). Должна появиться специальная квадратная метка, зацепив которую мышкой, можно растянуть линию до необходимого количества мест. Аналогичный способ растягивания работает и для знака системы.

Панели «Символы» (рис. 1.13) нужны для вставки букв греческого алфавита.

SMath Studio может использоваться в качестве инженерного калькулятора (рис. 1.14). Как калькулятор SMath Studio сможет оперировать переменными, делать символьные вычисления, искать корни уравнения по переменной, упрощать выражения и т.д. Примеры использования SMath Studio можно найти на сайте http://smath.info .

Набор функций на одноименной панели SMath Studio весьма ограничен. Меню «Вставка» позволяет использовать и другие встроенные функции, причем их достаточно много (рис. 1.15). Функции сгруппированы по разделам. Щелчок мышью в списке «Имя функции» и нажатие буквенной клавиши покажут функцию, начинающуюся с этой буквы.

В поле «Описание» дается синтаксис функции и ее описание, что является своеобразной заменой меню «Помощь» Знание синтаксиса позволяет не использовать вставку функций, а набирать непосредственно имя функции. Некоторые из функций в процессе набора меняют свой вид, например, функция модуля abs(x) превращается в |x| .

Поле «Пример» показывает пример использования с учетом того, как функция будет выглядеть. Это существенно помогает разобраться с тем, какие аргументы какая функция требует, и как это будет выглядеть после их задания.

Кроме того, можно объявлять свои функции, в том числе с использованием встроенных и ранее объявленных.

Главное меню SMath Studio похоже на главное меню любой другой прикладной программы. Тем не менее, здесь есть некоторые особенности. Рассмотрим их.

«Файл» . SMath Studio может читать файлы ПО Mathcad (*.xmcd) и сохранять листы в таком формате, помимо собственного. Также возможна генерация отчета в HTML. Для этого достаточно при сохранении файла выбрать соответствующее расширение. Отчет будет представлять собой html-страницу и папку с рисунками в формате PNG. Такой отчет можно просмотреть в браузере или открыть в текстовом редакторе, поддерживающем HTML. Необходимо обратить внимание на то, что рисунки и файл отчета имеют имена, сформированные из имени листа. Поэтому обычно рекомендуют использовать только латиницу и цифры в именах листов.

«Вставка» предназначена для внедрения в лист матриц, операторов, графиков, рисунков, текстовых областей и разделителей для оформления документа. Вставка операторов и функций выступает в качестве своеобразного справочника.

Рисунки можно вставить из файла в формате BMP или нарисовать самостоятельно (рис. 1.16).

«Вычисление» содержит целый набор возможных действий (рис. 1.17). Выделив выражение или его часть, можно найти вещественные корни уравнения, произвести вычисления с учетом подстановок и сокращений, упростить выражение, получить обратное значение в символьном или числовом виде, получить производную по выделенной заранее переменной и определитель матрицы.

«Сервис» содержит такой пункт, как «Опции» (рис. 1.18). Он служит для задания точности представления результата, диапазона поиска корней уравнений, а также для настройки внешнего вида программы, включая цвета и язык и т.п.

«Помощь» открывает доступ к справочнику, сообщает сведения о программе (сборка, авторы, контактная информация, используемые библиотеки), проверяет наличие обновлений программы через Интернет и сообщает о способах финансовой поддержки проекта.

Отдельно следует упомянуть пункт «Примеры» (рисунок 1.19). В нем показано как можно, используя программирование, выполнять вычисления, для которых нет встроенных функций.

После нажатия кнопки Открыть появляется пример, не только иллюстрирующий возможности SMath Studio, но и содержащий необходимые комментарии (рис. 1.20).

Задание. Изучите подпункт «Справочник» пункта главного меню «Помощь». Составьте подробный отчет.

Как и у всякой сложной программы, у SMath Studio есть особенности :

Выделение кликом мышки служит для редактирования формулы, текста или вида графика, а выделение рамкой – для перетаскивания, копирования и удаления объектов на листе.

Знак равенства служит для вычисления, а знак «жирное равно» – для задания условия равенства в уравнениях, циклах и в условной функции.

Для поиска корней уравнений задается определенный диапазон.

Интеграл берется по действительным (вещественным) пределам интегрирования.

Построение графиков функций одной переменной. Нахождение значений функций одной переменной

Цель : изучить основные возможности программы SMath Studio для построения графиков функций одной переменной.

Вопросы для самоконтроля

Как записывается выражение для функции одной переменной?

Можно ли построить график без предварительной записи функции?

Как изменить масштаб построения графика?

Правила записи функций в Smath Studio.

Как рассчитать знамение функции в точке.

Чем отличаются шаблоны range(2) и range(3) .

Как записать нижний индекс?

Построить график функции (табл.) на произвольном отрезке. Найти значения функции в произвольных точках, протабулировать (получить таблицу значений) этой функции на отрезке , шаг изменения переменной произвольный.

Пример выполнения задания

Построить график функции на произвольном отрезке. Найти значения функции в точках и , протабулировать (получить таблицу значений) этой функции на отрезке с шагом 0,5.

1. Запишите функцию в виде . Обратите внимание, что после имени функции обязательно нужно указать имя переменной. Стандартную функцию можно набрать на клавиатуре, а можно выбрать шаблон на панели инструментов Функции .

2. В меню Вставка выбираем График – Двумерный (2D) . Появится шаблон:

В нижнем левом углу в «квадратик» впишите имя функции или саму формулу и щелкните мышкой вне области графика. Получим график вида:

Размеры окна графика можно изменять так же, как размеры любого окна Windows. Размеры и масштаб самого графика можно менять с помощью панели инструментов График или, удерживая клавишу Ctrl / Shift, прокручивать колесико мышки. Результат работы получим в виде:

3.Присвойте переменной значение 2 следующим образом: .

4.Запишите имя функции и поставьте знак «=»: . После знака равенства появится ответ: .

5. Второе значение функции в точке можно найти таким же образом, а можно после имени функции сразу указать значение переменной. Получим .

6. Прежде, чем табулировать функцию, нужно посчитать количество значений переменной на заданном отрезке с шагом 0,5: .

7. Запишите полученное количество в виде диапазона: . Цифры 1 и 7 необходимо вписать в шаблон. Для этого после пишем range и в появившейся всплывающей подсказке выбираем range(2). Затем запишите диапазон изменения переменной , используя range(3) : .

8.На панели инструментов Программирование выбираем шаблон for :

В шаблон вписываем переменные:

Чтобы переменная k записалась как нижний индекс, набирают так: y[k.

9. Ниже набираем и получаем столбец значений переменной , затем набираем и получаем столбец значений переменной .

Конечный вид документа SMathStudio :

2. Нахождение корней нелинейных уравнений. Решение систем нелинейных уравнений

Цель: изучить основные возможности приложения Smath Studio для решения нелинейных уравнений и систем.

Вопросы для самоконтроля

Что является корнем уравнения?

Правило записи функции для использования команды solve .

В чем разница между численным и аналитическим нахождением корней уравнения?

Чем отличаются команды solve(2) и solve(4).

Для чего используется функция polyroots ?

Правило записи вектора коэффициентов для polyroots.

Что является решение системы уравнений?

Правило записи уравнений для использования команды roots .

В чем разница между численным и аналитическим решениями системы уравнений?

Чем отличаются команды roots (2) и roots (3).

Индивидуальные задания 1

Найти корень уравнения численно и, если это возможно, аналитически. Результаты сравнить. Выполнить проверку.

Индивидуальные задания 2

Найти численное решение системы. Выполнить проверку.

Пример выполнения задания 1

Найти корень уравнения численно и, если это возможно, аналитически. Результаты сравнить. Выполнить проверку.

1. Запишите функцию (предварительно приведя уравнение к виду f(x)=0): .

2. Постройте график функции. График пересекает ось абсцисс в одной точке, значит, уравнение имеет один корень.

3. Запишите стандартную команду:

Справа от знака равенства увидим результат: 0,7391.

Выполните проверку, найдя значение функции в полученной точке:

.

Если бы решение было точным, то при проверке получили бы 0. Значение означает, что результат получен с точностью до 4-го знака.

Конечный вид документа SMathStudio :

1. Запишите функцию в виде: .

2 Выделите курсором переменную х.

3. В меню выбрать Вычисление → Найти корни.

4. Выполните проверку.

Конечный вид документа SMathStudio :

1. Запишите функцию: .

2. Для получения аналитического решения запишите стандартную команду:

solve(f(x) ; x), после которой на ПИ «Арифметика» выберите →.

3. Выполните проверку, найдя значение функции в полученной точке.

Конечный вид документа SMathStudio :

Если бы решение было точным, то при проверке получили бы 0. Значение означает, что результат получен с точностью до 4-го знака. Делаем вывод, что SMathStudio не может найти точные корни данного уравнения.

Если уравнение имеет несколько корней (как, например, уравнение ), то применение стандартной процедуры решения даст ответ в виде вектора:

Корни выдаются в диапазоне «по умолчанию» [-20; 20]. Изменить диапазон можно в меню Сервис – Опции – Вычисление .

Можно использовать второй вариант этой процедуры для выбора решения на заданном промежутке. Для этого при наборе solve во всплывающей подсказке выбираем solve(4) и в шаблон вписываем:

Solve( ; ; левая граница интервала; правая граница интервала). Получим:

Если функция f(x) в уравнении f(x)=0 представляет собой полином степени n, то процедура solve может выдать только один корень. Чтобы получить все корни полинома (их количество совпадает со степенью полинома), стоит использовать встроенную функцию polyroots(v). Например, найдем численно корни полинома x 3 +2x-1=0.

1) задаем функцию (левую часть уравнения f(x)=0).

2) задаем вектор коэффициентов (кнопка на ПИ «Матрица»), в появившемся диалоговом окне указываем количество строк (равно степени полинома +1) и столбцов (количество уравнений).

3) записываем функцию polyroots(v)=.

4) делаем проверку, подставив найденные значения в функцию.

Конечный вид документа Smath Studio :

Пример выполнения задания 2

Решить систему уравнений численно и, если это возможно, аналитически. Результаты сравнить. Выполнить проверку.

Записываем функцию roots( ; ).

Для получения численного решения ставим знак «=». Получим результат с заданным количеством знаков после запятой.

Выполняем проверку, подставив полученные значения в исходную систему уравнений. В данном примере 1-ое уравнение решено точно, 2-ое – с точностью до 3-го знака.

Вид документа SMathStudio :

Можно каждое уравнение системы привести к виду f(x)=0. Тогда запись решения будет выглядеть следующим образом:

Если нужно получить одно из нескольких возможных решений, можно задать начальное приближение (координаты ближайшей известной к ответу точки) для переменных следующим образом:

Smath studio система линейных уравнений

4.1 Вставка математики

Вы можете поместить математические уравнения и выражения куда угодно, где Вы хотите, на рабочем листе SMath Studio. Все, что Вы должны сделать, щелкнуть в рабочем листе и начать печатать.

1. Щелкните где угодно в рабочем листе. Вы видите небольшое перекрестие. Все, что Вы печатаете, появляется в перекрестии.

2. Напечатайте числа, символы, и математические операторы, или вставьте их, щелкая кнопками на математических панелях инструментов SMath Studio, чтобы создать математическую область .

Вы заметите, что в отличие от текстового процессора, SMath Studio по умолчанию понимает что-либо, что Вы печатаете в курсоре перекрестия как математику. Если Вы хотите создать текстовую область вместо этого, следуйте за инструкциями, описанными в Главе 5, “Работа с текстом”.

Вы можете также напечатать математические выражения в любой математической метке-заполнителе, которая появляется, когда Вы вводите определенные операторы. См. главу 9, «Операторы», для более подробного описания математических операторах SMath Studio и метках-заполнителях, которые появляются, когда Вы их вставляете.

Остальная часть этой главы представляет элементы математических выражений в SMath Studio и описывает методы, которые Вы используете, чтобы построить и отредактировать их. См. главы в разделе Вычислительные Особенности этого руководства пользователя для более полного описания числового и символического вычислений в SMath Studio.

Числа и Комплексные числа

Этот раздел описывает различные типы чисел, которые использует SMath Studio, и их ввод в математические выражения. Одно число в SMath Studio называют скаляром . Для информации о вводе группы чисел в массивы см. “Векторы и Матрицы”.

В математических областях SMath Studio интерпретирует что-либо начинающееся с одной из цифр 0-9 как число. Цифра может сопровождаться:

цифрами после десятичной точки;

символом i для мнимого числа.

Мнимые и комплексные числа

Чтобы задать комплексное число, поставьте за ним символ i, например 1i. SMath Studio задает комплексное число в виде a+b  i, где a и b – обычные числа.

Экспоненциальное представление чисел

Чтобы ввести очень большие или очень небольшие числа в экспоненциальное представление чисел, только умножьте число на 10 в нужной степеи. Например, чтобы представить число , наберите 3*10^8.

Векторы и матрицы

Столбец чисел – это вектор , а прямоугольное множество чисел называют матрицей . Общий термин для вектора или матрицы – массив .

Есть много способов создать массив в SMath Studio. Один из самых простых, заполняя массив из пустых меток-заполнителей, как показано в этом разделе. Этот метод полезен для массивов, которые не являются слишком большими. См. Главу 11, “Векторы, Матрицы, и Массивы Данных,” для дополнительных методов для того, чтобы создать массивы произвольного размера.

Создание вектора или матрицы

Для создания вектора или матрицы в SMath Studio необходимо сделать следующие действия:

1. Выберите Матрица из меню Вставка или нажмите Матрицы . Диалоговое окно, показанное справа, появляется.

2. Введите число строк и число столбцов в соответствующих полях. В этом примере будут две строки и три столбца. После этого нажмите «ОК». SMath Studio вставляет матрицу с пустыми метками-заполнителями.

3. Заполните метки-заполнители для формирования матрицы. Можно использовать клавиши горизонтального перемещения курсора для перехода от одной метки-заполнителя к другой

Вы можете использовать эту матрицу в уравнениях, так же, как если бы она была бы числом.

Вы можете менять число строк и столбцов в уже имеющейся матрице. См. раздел «Изменение размерности вектора или матрицы»

Всюду в этом Руководстве пользователя термин «вектор» относится к вектору-столбцу. Вектор-столбец — просто матрица с одним столбцом. Вы можете также создать вектор-строку, создавая матрицу с одной строкой и несколькими столбцами.

Хотя в большинстве случаев математические выражения или переменные, с которыми Вы работаете в SMath Studio, являются числами или массивами, Вы можете также работать со строками (также назваемые строкой символов или строкой переменных). Ряды могут включать любую цифру, которую Вы можете напечатать в клавиатуре, включая символы, числа, пунктуацию, и пробел. Строки отличаются от имен переменной или чисел, потому что SMath Studio всегда показывает их между двойными кавычками. Вы можете назначить строку на имя переменной, использовать строку в качестве элемента вектора или матрицы, или использовать строку в качестве аргумента функции.

Для создания строки:

1. Нажмите на пустую математическую метку-заполнитель в математическом выражении, обычно на правой стороне определяемой переменной.

2. Напечатайте символ двойной кавычки («). SMath Studio показывает пару кавычек и линию вставки между ними.

3. Напечатайте любую комбинацию символов, чисел, пунктуации, или пробелов. Щелкните вне выражения, когда Вы закончите.

У клавиши двойной кавычки («) есть несколько предназначений в SMath Studio, в зависимости от точного местоположения курсора в Вашем рабочем листе. Когда Вы хотите создать строку, у Вас должен всегда быть курсор в отобранной метке-заполнителе.

Правильно оформленные строки включают выражения, такие как “Дождь выпадает в Испании главным образом на равнине”, “Неверный ввод: попробуйте число, меньше чем-5”, и “Отвечают требованиям по напряжению”. Строка в SMath Studio, в то время как имеет неограниченный размер, всегда появляется как одна линия текста в Вашем рабочем листе. Отметьте, что строка такая как “123,” созданная путем, описанном выше, как понимает Mathcad, является строкой цифр, а не числом 123.

Строки особенно полезны для генерации сообщений об ошибке в программах, как описано в Главе 15, «Программирование». Другие функции обработки строки перечислены в разделе «Строковые функции». Используйте строки также, чтобы определить системные пути для аргументов некоторых встроенных в SMath Studio функций; см. “Функции Доступа к файлу”.

Имя в SMath Studio — просто последовательность цифр, которые Вы печатаете или вставляете в математическую область. Имя обычно обращается к переменной или функции, которую Вы используете в своих вычислениях. SMath Studio различает два вида имен:

Встроенные имена, которые являются названиями переменных и функций, которые всегда доступны в SMath Studio, и которые Вы можете использовать свободно в создании математических выражений;

Имена, определенные пользователем, которые являются названиями переменных и функций, которые Вы создаете в своих рабочих листах SMath Studio.

Поскольку SMath Studio — окружающая среда для числового и символического вычисления, большое количество имен встроены в программу для использования в математических выражениях. Эти встроенные имена включают встроенные переменные и встроенные функции .

SMath Studio включает несколько переменных, которые, в отличие от обычных переменных, уже определены, когда Вы запускаете SMath Studio. Эти предопределенные или встроенные переменные так же имеет обычное значение, как  (3.14159. ) или e (2.71828. ), или используется в качестве системных переменных, чтобы управлять вычислениями в SMath Studio. См. “Встроенные Переменные” для дополнительной информации;

В дополнение к этим предопределенным переменным SMath Studio рассматривает названия всех встроенных единиц как предопределенные переменные. Например, SMath Studio опознает имя “A” как ампер, “m” как метр, “s” как секунда, и так далее. Выберите Единица измерения из меню Вставка , или нажмите

SMath Studio включает большое количество встроенных функций, которые позволяют производить различные действия в большом диапазоне от простых вычислений до вычерчивания сложной эмпирической кривой, работы с матрицами и статистике. Чтобы получить доступ к одной из этих встроенных функций, Вы можете выбрать Функция из меню Вставка или нажать

Имена переменных и функций, определяемые пользователем

SMath Studio позволяет Вам использовать большое разнообразие выражений как имена переменной или имена функции.

Имена в SMath Studio могут содержать любой из следующих символов:

большие или маленькие буквы;

цифры от 0 до 9;

символ подчеркивания (_);

главный символ (‘). Отметьте, что это не то же самое как апостроф. Вы узнаете, что главный символ вставляется по нажатию клавиши тильда (

греческие буквы. Чтобы вставить греческую букву, выберите нужный символ на панели инструментов Символы . Раздел «греческие буквы» на странице даст более детальную информацию;

символ бесконечности Арифметика или печатая [Ctrl] [Shift] Z.

Следующие примеры имен – верные

Следующие ограничения относятся к именам переменной:

Имя не может начаться с одной из цифр 0 до 9. SMath Studio интерпретирует что-либо начинающееся с цифры или как комплексное число (2 i );

Символ бесконечности  не может быть первым символом в имени переменной;

Любые цифры, которые Вы печатаете после нажатия (.), появляются как подстрочные. Это обсуждено в “Подстрочных символах”;

SMath Studio не различает имена переменной и имена функции. Таким образом, если Вы определите f(x) , и позже Вы определяете переменную f , то Вы обнаружите, что не можете использовать f(x) нигде ниже определения для f ;

SMath Studio различает прописные и строчные буквы. Например, diam — переменная, отличная от DIAM .

Есть два способа ввести греческое имя переменной в SMath Studio:

Нажмите на соответствующий символ на панели инструментов Символы . Чтобы видеть эту панель инструментов, нажмите на кнопку

Напечатайте римский эквивалент греческого символа и затем нажмите [Ctrl] G . Например, чтобы войти в  , нажмите f [Ctrl] G . См. «греческие буквы» в приложениях для таблицы греческих букв и их римских эквивалентов.

Хотя многие из заглавных греческих букв похожи на обычные заглавные буквы, они не одно и то же. SMath Studio различает греческие и римские символы, даже если они кажутся визуально эквивалентными.

Если Вы включаете точку в имя переменной, SMath Studio показывает то, что следует за точкой, как подстрочное. Вы можете использовать эти подстрочные символы , чтобы создать переменные с именами как vel init и u air .

Для получения подстрочных символов необходимо выполнить следующие шаги:

1. Напечатайте часть имени, которое расположено перед подстрочными символами

2. Напечатайте символ (.) перед частью имени, которая должна стать подстрочным символом.

Не путайте подстрочные символы приписки с индексами массива , которые получены нажатием левой скобки ([) или нажимая Функции . Хотя они отображаются подобно подстрочному символу – подстрочный символ появляется ниже линии, как индекс массива, но с небольшим пространством перед символом – они ведут себя вполне по-разному в вычислениях. Подстрочный символ – просто косметическая часть имени переменной. Индекс массива представляет ссылку на элемент массива. См. главу 11, “Векторы, Матрицы, и Массивы Данных,” для описания того, как использовать индексы для массивов.

Как описано в предыдущем разделе, определенные символы, как буквы и цифры, составляют части имен и чисел. Другие символы, как * и +, представляют “операторы «. Операторы – символы такие как“ +” и “-”, которые соединяют переменные и числа, чтобы сформировать выражения. Переменные и числа, соединенные операторами, называют операндами . Например, в выражении:

операндами для “+” являются x и y . Операнды для оператора показателя степени — a и выражение .

Вы печатаете общие арифметические операторы, используя стандартные нажатия клавиш, таких как * и +, используемый в Вашей электронной таблице и других приложениях. Но все операторы SMath Studio могут быть введены с помощью нажатий клавиш или щелкая кнопками на панелях инструментов. Например, Вы вводите оператор квадратного корня в SMath Studio, печатая или нажимая Арифметика . См. «Операторы» в Приложениях для полного списка операторов. Операторы SMath Studio также обсуждены подробно в Главе 9, «Операторы».

4.2 Составление выражений

Вы можете создать много математических выражений, просто печатая набор цифр, или вводя соответствующие операторы с панелей инструментов.

Например, если вы наберете символы

вы получите результат, показанный справа

С первого взгляда, редактор уравнения SMath Studio очень походит на простой редактор текста, но является большим, чем текстовый редактор. У математических выражений есть четкая структура, и редактор уравнения SMath Studio специально разработан, чтобы работать в пределах той структуры. В SMath Studio математические выражения строятся не так, как они напечатаны.

SMath Studio автоматически собирает различные части, которые составляют выражение, используя правила старшинства и некоторые дополнительные правила, которые упрощают вход в знаменатели, показатели степени, и подкоренные выражения. Например, когда Вы при наборе выражения печатаете / или нажимаете Арифметика , чтобы создать дробь, SMath Studio остается в знаменателе, пока Вы не нажимаете [Пробел], чтобы выбрать все выражение.

Набор имен и чисел

Когда Вы печатаете на имена или числа, SMath Studio ведет себя очень как стандартный текстовой процессор. Когда Вы печатаете, Вы видите, что цифры, которые Вы печатаете, появляются позади вертикальной линии редактирования . Левые и правые клавиши курсора перемещают эту вертикальную линию редактирования налево или направо на один символ за один раз, так же, как если бы они были бы в текстовом редакторе. Есть, однако, два важных различия:

1. Если вы перемещаете курсор направо, вертикальная линия редактирования оставляет позади след. Этот след — “горизонтальная линия редактирования.” Ее значимость становится очевидной, когда Вы начинаете работать с операторами.

2. Если у уравнения, в котором Вы уже щелкнули, нет оператора, нажатие клавиши [ Пробел ] превращает математическую область в текстовую область. Невозможно вернуть текстовую область обратно в математическую область.

Ключ к работе с операторами состоит в умении определять, какая переменная или выражение должны стать операндом . Есть два способа сделать это:

Вы можете напечатать оператор сначала и заполнить метки-заполнители с операндами, или

Вы можете использовать линии редактирования, чтобы определить, какую переменную или выражение Вы хотите превратиться в операнд

Первый метод больше похож на то, что Вы строите скелет и заполняете детали позже. Этот метод может быть легко использовать, когда Вы строите очень сложные выражения, или когда Вы работаете с такими операторами как суммирование, которые требуют многих операндов, но не имеют естественного порядка печатания.

Второй метод больше напоминает прямое печатание и может быть намного быстрее, когда выражения просты. Практически, Вы можете переключиться назад и вперед, если возникает потребность.

Вот каким образом составляется выражение, используя первый метод:

1. Нажмите ^, чтобы создать оператор показателя степени, или нажмите Арифметика . Вы видите две метки-заполнителя. Линии редактирования «держат» метку-заполнитель основания.

2. Наберите а , и щелкните левой кнопкой мыши в области символа а

3. Щелкните левой мыши в метку-заполнитель показателя степени

5. Щелкните левой кнопкой мыши перед знаком + и наберите х , затем щелкните левой кнопкой мыши в метку-заполнитель после + и наберите у

При использовании линий редактирования, чтобы создать выражение , выполните следующие действия:

1. Наберите a . Линии редактирования держат а , оно становится первым операндом любого оператора, который Вы затем печатаете.

2. Нажмите ^ , чтобы создать оператор показателя степени. Как обещалось, а становится первым операндом показателя степени. Линии редактирования теперь держат другую метку-заполнитель.

3. Наберите х+у в метке-заполнителе для завершения выражения

Отметьте, что в этом примере, Вы могли напечатать выражение тем же самым путем, как Вы говорите его вслух. Однако, даже этот простой пример уже содержит двусмысленность. Когда Вы говорите “x плюс y” нет никакого способа сказать, имеете ли Вы в виду или . Для более сложных выражений число двусмысленностей резко увеличивается.

Хотя Вы можете всегда решать проблему двусмысленности использованием круглых скобок, подобное решение могут быстро стать тяжелыми. Лучший путь состоит в том, чтобы использовать линии редактирования, чтобы определить операнды любого оператора, который Вы печатаете. Следующий пример иллюстрирует это, описывая, как создать выражение вместо .

1. Наберите a ^ x , как Вы сделали в предыдущем примере. Отметьте, как линии редактирования держат располагаются между x. Если бы Вы должны были напечатать + в этой точке, x стал бы первым операндом операции «плюс».

2. Нажмите [Пробел]. Линии редактирования теперь держат все выражение .

3. Теперь напечатайте +. Независимо от того, что находилось между линиями редактирования, оно теперь становится первым операндом операции «плюс».

4. В появившейся метке-заполнителе наберите y .

Распространенный способ показать умножение между двумя переменными на листке бумаги состоит в том, чтобы разместить их друг рядом с другом. Например, выражения как ax или , как легко понимают, означают “ a умножить на x ” и “ а умножить на x плюс y ” соответственно. Это не может быть сделано с переменными SMath Studio по простой причине, что, когда Вы печатаете ax , у SMath Studio нет никакого способа знать, имеете ли Вы в виду “ a умножить на x ” или “переменную, названную ax .” Точно так же, когда Вы набираете a(x+y) , не может сказать SMath Studio, имеете ли Вы в виду “ а умножить на x плюс y ”, или имеете ли Вы в виду “функцию а с аргументом x+y”.

Чтобы избежать двусмысленности в Вашей каждодневной работе, мы рекомендуем, чтобы Вы всегда нажимали * явно, чтобы указать на умножение, как показано в следующем примере:

1. Напечатайте a сопровождаемое *. SMath Studio вставляет небольшую точку после “ a ”, чтобы указать на умножение.

2. В появившейся метке-заполнителе наберите второй множитель x

В частном случае, когда Вы печатаете число, сопровождаемое немедленно именем переменной, например 4x , SMath Studio интерпретирует выражение, чтобы означать число, умноженное на переменную: . SMath Studio показывает точку между числом и переменной, чтобы указать, что умножение подразумевается. Таким образом, Вы можете произвести математическую систему обозначений, которая близко аппроксимирует систему обозначений, которую Вы видите в учебниках и справочниках. Кроме того, SMath Studio резервирует определенные символы, такие как “ i ” для мнимой единицы, как суффикс для чисел, и если вы напишите 2i , то в этом случае увидите на экране , хотя это не будет рассматриваться как умножение числа на переменную.

Пример с описанием

Когда дело доходит до редактирования уравнений, знание того, как использовать линии редактирования, принимает значимость, подобную знанию, куда поместить мигающий вертикальный прямоугольник (точка вставки), который Вы видите в большинстве текстовых процессоров. Текстовой процессор может использовать простой вертикальный прямоугольник, потому что текст является всегда одномерным, как линия. Новые символы идут или слева или справа от старых. Уравнение, с другой стороны, действительно двумерно, однако его структура больше похожа на дерево с ветвями, чем подобный линии текст. В результате SMath Studio должен использовать двумерную версию того же самого вертикального прямоугольника. Именно поэтому есть две линии редактирования: вертикальная линия и горизонтальная линия.

Предположите, например, что Вы хотите напечатать немного более сложное выражение

Наблюдайте то, что происходит с линиями редактирования в следующих шагах:

1. Напечатайте x-3*a^2 . Так как линии редактирования охватывают только цифру «2», только эта цифра “2” становится числителем, когда Вы нажимаете /. Так как мы хотим, чтобы целое выражение было числителем, мы должны заставить линии редактирования охватить все выражение.

2. Чтобы сделать так, нажмите [Пробел]. Каждый раз, когда Вы нажимаете [Пробел], линии редактирования охватывают все большую часть выражения. Вы должны нажать [Пробел] три раза, чтобы охватить все выражение.

3. Теперь нажмите / чтобы создать дробную черту. Отметьте, что числитель — то, что было охвачено линиями редактирования, когда Вы нажали /.

4. Теперь набираем -4 + и нажимаем Арифметика . Тогда набираем y+1 под корнем, чтобы закончить знаменатель.

5. Чтобы прибавить что-то вне знака корня, нажмите [Пробел] дважды, чтобы заставить линии редактирования охватить корень. Например, чтобы прибавить число  к знаменателю, нажмите [Пробел] дважды.

6. Нажмите +. Так как линии редактирования охватывают весь корень, то весь корень становится первым операндом, когда Вы нажимаете +.

4.3 Редактирование выражений

Этот раздел описывает, как произвести изменения в существующем выражении.

Изменение имени или числа

Для редактирования имени или числа:

Нажмите на него мышью. Это помещает вертикальную линию редактирования, где Вы щелкали мышью.

Переместите вертикальную линию редактирования в случае необходимости, нажимая клавиши горизонтального перемещения курсора.

Если Вы печатаете цифру, она появляется только слева от вертикальной линии редактирования. Нажатие [ Backspace ] удаляет цифру слева от вертикальной линии редактирования. Нажатие [ Delete ], удаляет цифру справа от вертикальной линии редактирования.

Легче всего ввести оператор между двумя символами в имени или двумя числами в постоянной. Например, вот как вставить плюс знак между двумя цифрами:

1. Поместите линии редактирования там, где Вы хотите, чтобы был знак плюс.

2. Нажмите клавишу + или нажмите кнопку Арифметика

Вы никогда не должны вставлять пробел, печатая уравнение. Пробел вставляется SMath Studio автоматически вокруг операторов везде, где это необходимо. Если Вы действительно пытаетесь вставить пробел, SMath Studio предполагает, что Вы хотели печатать текст, а не математику и преобразовываете свою математическую область в текстовую область соответственно.

Операторы, такие как деление и возведение в степень приводят к более значительным изменениям форматирования. Например, когда Вы вставляете знак деления, SMath Studio перемещает все, что находится после знака деления в знаменатель. Вот то, как Вы вставляете знак деления:

1. Поместите линии редактирования туда, где Вы хотите, чтобы был знак деления.

2. Нажмите клавишу / или нажмите Арифметика . SMath Studio переформатировал выражение, чтобы приспособить деление.

Некоторые операторы требуют только одного операнда. Примеры — квадратный корень, абсолютное значение (модуль), и операторы сопряженного комплексного числа. Чтобы вставить один из них, поместите линии редактирования по обе стороны от операнда и нажмите соответствующее нажатие клавиши. Многие из этих операторов доступны также на панели инструментов Арифметика . Например, чтобы преобразовать x в делают следующее:

1. Поместите линии редактирования рядом с «x», перед или после символа.

2. Нажмите , чтобы ввести оператор квадратного корня, или нажмите Арифметика .

Добавление оператора в выражение

Методы, описанные в предыдущей части раздела, наиболее очевидны, когда Вы хотите добавить оператор к переменной или числу. Если Вы хотите добавить оператор ко всему выражению, есть два способа для этого:

Окружите то выражение круглыми скобками и продолжите двигаться как описано в предыдущем разделе, или

Используйте линии редактирования, чтобы определить выражение, к которому Вы хотите применить оператор.

Хотя первый метод может быть более интуитивным, это медленнее, так как Вы должны напечатать пару круглых скобок. Более эффективный второй метод — предмет этого раздела. Разделы “Вставка круглых скобок” и “Удалении круглых скобок” описывают способы работать с круглыми скобками более эффективно.

Линии редактирования состоят из горизонтальной линии и вертикальной линии, которая перемещается слева направо вдоль горизонтальной линии. Чтобы вставить оператор в выражение, выберите выражение, помещая его между двумя линиями редактирования. Следующие примеры показывают, что результат печатания * c даст абсолютно различных выражения в зависимости от того, что было выбрано.

Здесь, две линии редактирования охватывают только числитель. Это означает, что любой оператор, который Вы печатаете, будет применим только к числителю.

Печатание *c приводит к данному выражению. Отметьте, что выражение, которое находилось между линиями редактирования, стало первым операндом умножения.

Здесь, линии редактирования охватывают все выражение. Это означает, что любой оператор, который Вы печатаете, будет относиться ко всему выражению.

Печатание *c приводит к данному выражению. Отметьте, как все, что было охвачено линиями редактирования стало первым операндом умножения.

Здесь, линии редактирования охватывают все выражение, как они делали это в предыдущем примере. Однако, на сей раз вертикальная линия редактирования находится на левой стороне вместо правой стороны.

Печатание *c приводит к данному выражению. Отметьте, как выражение, охваченное линиями редактирования, стало вторым, а не первым операндом умножения. Это произошло, потому что вертикальная линия редактирования была на левой стороне, а не правой стороне.

Управление линиями редактирования

Вы используете следующие методы, чтобы управлять тем, как располагаются линии редактирования:

Нажмите на оператор. В зависимости от того, где на операторе Вы щелкаете, Вы найдете вертикальную линию редактирования или слева или справа от оператора, с горизонтальной линией, выбирающей операнд оператора. Если Вы хотите переместить вертикальную линию редактирования от одной стороны до другого в настоящее время отбираемого выражения, нажмите клавиши [Home] либо [End].

Используйте клавиши горизонтального перемещения курсора, чтобы переместиться, вертикальное редактирование перемещается на один символ за один раз. Горизонтальная линия редактирования выбирает операнд самого близкого оператора. Если Ваше выражение содержит составные части, Вы можете также использовать клавиши вертикального перемещения курсора, чтобы переместить линии редактирования.

Нажмите [ Пробел ], чтобы выбрать каждый раз все большие части выражения, которые будут охвачены линиями редактирования. Каждый раз, когда Вы нажимаете [ Пробел ], линии редактирования охватывают все большие части выражения, пока в конечном счете они не охватывают все выражение. Нажатие [ Пробел ] еще раз возвращает линии редактирования туда, где они были, когда Вы начали.

Следующий пример показывает вам короткий цикл посредством использования [ Пробел ]:

1. Это — стартовая позиция. Две линии редактирования охватывают только единственную переменную «d».

2. Нажатие [ Пробел ] заставляет линии редактирования измениться так, чтобы они теперь охватывают весь знаменатель.

3. Однократное нажатие [ Пробел ] заставляет линии редактирования измениться снова так, чтобы они теперь охватывали все выражение.

4. В этой точке линии редактирования не могут стать больше. Нажатие [ Пробел ] перемещает линии редактирования вверх.

Вы заметите, что в продвижении через предыдущий цикл никогда не было промежуточного шага, в котором линии редактирования держали только a или только b в числителе. Поэтому последовательность шагов, которые проходят линии редактирования, когда Вы нажимаете [ Пробел ], зависит от отправной точки цикла.

Чтобы установить отправную точку цикла, или нажмите на соответствующую часть выражения как описано ранее, или используют клавиши курсора, чтобы переместить выражение. Клавиши курсора перемещают линии редактирования через выражение в обозначенном направлении. Имейте в виду, однако, что нажатие клавиш «вверх» и «вниз» или «влево» и «вправо», возможно, не всегда приведут к очевидным результатам, особенно когда выражение становится очень сложным или если имеется возведение в степень, суммирование, интегралы, и другие достаточно сложные операторы.

Редактирование строк отличается от редактирования других математических выражений, потому что Вы должны использовать клавиши курсора или щелчок вне строки, чтобы выйти из строки. Нажатие [ Пробел ], которое может быть использовано в других выражениях, чтобы изменить положение линий редактирования, интерпретируется как только другой символ в строке.

Чтобы удалить оператор, соединяющий два имени переменных или две константы:

1. Поместите вертикальную линию редактирования после оператора.

2. Нажмите [ Backspace ] дважды

Теперь Вы можете легко ввести новый оператор, чтобы заменить тот, который Вы только что удалили, печатая этот оператор.

В вышеупомянутых примерах легко видеть, что «перед» и «после» условны, потому что выражения, возведенные в степень естественно, идут слева направо, по тому же самому способ, которым мы их читаем. Дроби ведут себя точно так же. Так как мы обычно говорим “ а разделить на b ,” для помещения линий редактирования «после» знака деления, нужно помещать их как раз перед b . Точно так же для помещения линий редактирования «перед» знаком деления, нужно помещать их сразу после a . Следующий пример иллюстрирует это:

1. Поместите вертикальные линии редактирования после знака деления.

2. Нажмите [ Backspace ] дважды

Удалить оператор, имеющий только один операнд (например , или ) без удаления самого выражения, которое стоит в операторе, в SMath Studio невозможно.

Чтобы заменить оператор после удаления этого оператора, находящегося между двумя переменными или константами или рядом с одной переменной, как показано выше, просто печатают новый оператор после нажатия [ Backspace ].

Для замены оператора между двумя выражениями:

1. Поместите линии редактирования сразу после оператора.

2. Нажмите [ Backspace ]. Появляется метка-заполнитель для вставки оператора.

3. Введите новый оператор

Вставка знака минус

Знак минус, который означает «отрицание», использует то же самое нажатие клавиши, которую используют для действия «вычитают». Для определения, что вставить, SMath Studio смотрит на то, где вертикальная линия редактирования. Если это слева, SMath Studio вставляет знак минус, обозначающий «отрицание». Если это справа, SMath Studio вставляет знак минус, обозначающий «вычитание».

Следующий пример показывает, как вставить минус знак перед “sin( a )”.

1. Нажмите на sin(a). В случае необходимости, нажмите [ Пробел ], чтобы выбрать все выражение.

2. В случае необходимости, нажмите клавиши управления курсором, чтобы переместить вертикальную линию редактирования максимально налево.

3. Напечатайте — или нажмите Арифметика , чтобы вставить знак минус.

Если Вы хотите перейти от sin(a) к 1-sin(a), введите другой оператор (например, “+”), как описано в разделе “Вставка Оператора”. Затем замените оператор на знак минус как описано в разделе “Удаление Оператора”.

Когда Вы заменяете оператор, и показана метка-заполнитель оператора, выберите выражение, а не единственную переменную, справа от метки-заполнителя оператора и нажмите — чтобы поместить знак минус вычитание в метку-заполнитель. Иначе SMath Studio вставляет знак отрицания.

Вставка круглых скобок

SMath Studio помещает круглые скобки автоматически из-за необходимости поддержать предшествующие операции. Могут быть случаи, однако, когда Вы хотите поместить круглые скобки, чтобы разъяснить выражение или изменить полную структуру выражения. Вы не можете вводить круглые скобки по одной, возможно ввести только пару круглых скобок. Это сделано для избежании возможности несовпадающих круглых скобок.

Для ввода круглых скобок в имеющееся выражение:

1. Выберите выражение и поместите его между линиями редактирования. Сделайте это, нажав на выражение и нажимая [ Пробел ] один или более раз.

2. Нажмите (, или нажмите Арифметика . Отобранное выражение теперь заключено между круглыми скобками.

Удаление круглых скобок без удаления содержащегося в них выражения в SMath Studio невозможно.

Добавление функций в выражения

Чтобы превратить выражение в аргумент функции, сделайте данные шаги:

1. Щелкните в выражении и нажимайте [ Пробел ], пока все выражение не окажется между линиями редактирования.

2. Нажмите (, или нажмите Арифметика . Отобранное выражение теперь заключено между круглыми скобками.

3. Нажмите [ Пробел ]. Линии редактирования теперь охватывают также и круглые скобки.

4. Используя клавиши управления курсором, сделайте так, чтобы вертикальная линия редактирования переместилась на левую сторону. Если вертикальная линия редактирования уже находится на левой стороне, пропустите этот шаг.

5. Теперь введите имя функции. Если функция, которую Вы хотите использовать, является встроенной функцией, Вы можете также выбрать Функция из меню Вставка или нажать

Перемещение частей выражений

Команды меню Вырезать , Копировать и Вставить из меню Правка полезны для редактирования сложных выражений. Они функционируют следующим образом:

Вырезать ( [Ctrl] X на клавиатуре) удаляет то, что между линиями редактирования и копирует это в буфер обмена;

Копировать ( [Ctrl] C на клавиатуре) берет то, что между линиями редактирования и копирует это в буфер обмена;

Вставить ( [Ctrl] V на клавиатуре) берет то, что находится в буфере обмена и помещает его на Ваш рабочий лист, или в метку-заполнитель или в свободное место между другими областями.

Команды Копировать и Вставить используют буфер обмена, чтобы переместить выражения из одного места в другое.

Удаление частей выражения

Вы можете удалить часть выражения либо используя клавишу [ Delete ], либо используя клавиши [ Backspace ]. Если Вы используете этот метод, независимо от того, что Вы удаляете, не будет помещено в буфер обмена. Это полезно, когда Вы намереваетесь заменить то, что Вы удаляете, независимо от того, что в настоящее время находится в буфере обмена.

Чтобы удалить часть выражения, не помещая его в буфер обмена:

1. Выделите часть выражения (в данном случае числитель) так, чтобы оно было отображено на экране в инверсном цвете.

2. Нажмите [ Delete ] или [ Backspace ]. Это удалит числитель и оставляет на его месте метку-заполнитель.

Если Вы выбираете выражение с линиями редактирования вместо выделения как показано выше, Вы должны нажать [ Backspace ] несколько раз, чтобы удалить его. В этом случае, [ Backspace ] удаляет символы слева от линий редактирования.

Smath studio система линейных уравнений

Решение нелинейных уравнений

Пример 3.1. Найти корень уравнения x – sin x – 0,25 = 0 на отрезке [0,2] с точностью 0,0001.

MathCAD

Для решения одного нелинейного уравнения с одной неизвестной система MathCAD имеет встроенную функцию, которая в зависимости от типа задачи может иметь или два или четыре аргумента и, соответственно, работает несколько по-разному: root(f(x),x); root(f(x),x,a,b), где f(x) — скалярная функция, определяющая исходное нелинейное уравнение (4.1); х – скалярная переменная, относительно которой решается уравнение; а, b – границы интервала, внутри которопй происходит поиск корня.

Первый тип функции root требует предварительного задания начального приближения х0 переменной х. Поиск корня будет производиться вблизи этого значения методом секущих. Если уравнение неразрешимо, то при попытке найти его корень будет выдано сообщение об ошибке. Кроме того, к ошибке или выдаче неправильного корня может привести и попытка применить метод секущих в области локального максимума или минимума функции f(x). В этом случае секущая будет иметь направление, близкое к горизонтальному, выводя точку следующего приближения далеко от предполагаемого корня. Аналогичные проблемы могут возникнуть, если начальное приближение выбрано слишком далеко от настоящего решения, или f(x) имеет особенность типа бесконечности.

Иногда удобнее задавать не начальное приближение к корню, а интервал [а, b], внутри которого заведомо находится корень. В этом случае следует использовать функцию root с четырьмя аргументами; присваивать начальное значение переменной х в этом случае не нужно. Поиск корня будет осуществлен в промежутке между а и b альтернативным численным методом (Риддера или Брента).

Решение (распечатка MathCAD)
f(x) := x – sin(x) – 0.25 x := 0,0.1..2 х := 1 – начальное приближение s := root(f(x), x) s =1.171 — корень уравнения f(s)=–4.836´10 –5 — погрешность

SMath Studio

Для решения одного нелинейного уравнения с одной неизвестной система SMath Studio имеет встроенную функцию, которая в зависимости от типа задачи может иметь или два или три аргумента: roots(f(x); x) или roots(f(x); x; a), где f(x) – скалярная функция, определяющая исходное нелинейное уравнение (4.1); х – скалярная переменная, относительно которой решается уравнение; а – начальное приближение переменной х.

Решение (распечатка SMath Studio)

Решение систем линейных алгебраических уравнений

Пример 3.2. Решить систему уравнений

MathCAD

Для решения систем уравнений в среде MathCAD можно применять вычислительный блок Given/Find. Он состоит из трех частей:

1. ключевое слово Given;

2. система уравнений, записанная с помощью логических операторов;

3. вызов встроенной функции Find(xl, х2. хп).

Перед применением блока Given/Find необходимо задать начальные значения переменным xl, x2,хп.

Однако более наглядным является решение СЛАУ в матричной форме. В этом случае используется встроенная функция lsolve(A,b), где А — матрица коэффициентов системы, b — вектор правых частей.

Решение (распечатка MathCAD)

SMath Studio

Для решения систем уравнений в среде SMath Studio применяется матричный метод решения: коэффициенты левых частей уравнений записываются в квадратную матрицу A размером 4´4, свободные коэффициенты записываются в столбец B размером 4´1. Решением будет столбец X, который находится умножением обратной матрицы на столбец B: . Решение существует, если определитель матрицы A не равен нулю. Получив решение, нужно сделать проверку, т.е. убедиться, что .

[spoiler title=»источники:»]

http://www.sites.google.com/site/mikkhalichlab/rukovodstvo/c-chego-nachat_2/glava-4

http://findout.su/4×19743.html

[/spoiler]


Подборка по базе: ПМО от 21.04.2022 г. № 235 РУКОВОДСТВО.pdf, [S2985G и S2965] Руководство по настройке.pdf, Руководство пользователя Станции записи ответов.pdf, Методическое руководство по созданию диаграмм.docx, ЗФ-95 Головчиц Руководство пользователя Калькулятор.doc, TIMSS 2023 Руководство тест администратора (рус).pdf, Классное руководство 2.docx, Тема 2.10. Руководство и лидерство в системах управления..docx, Краткое руководство SCOPUS.pdf, LEGO EV3 Руководство Пользователя new (Восстановлен).docx


Smath Studio
Руководство пользователя

Содержание
1. Что такое SMath Studio?
2. Начало работы с SMath Studio
2.1 Рабочее пространство SMath Studio
2.2 Области
2.3 Простое вычисление
2.4 Определения и переменные
2.5 Ввод текста
2.6 Итеративные вычисления
2.7 Графики
2.8 Сохранение, Печать и Выход
3. Онлайн ресурсы
4. Работа с математикой
4.1 Вставка математики
4.2 Составление выражений
4.3 Редактирование выражений
5. Работа с текстом
5.1 Вставка текста
6. Работа с графиками и прочими объектами
6.1 Вставка изображений
7. Управление рабочим листом
7.1 Рабочие листы и шаблоны
7.2 Перестраивание рабочего листа
7.3 Параметры страницы
7.4 Работа со специальной областью на рабочем листе
7.5 Печать
8. Вычисление в SMath Studio
8.1 Определение переменных и присваивание им значений
8.2 Определение функций и присваивание им значений
8.3 Единицы измерения и размерности
8.4 Работа с результатами
8.5 Управление вычислениями
8.6 Сообщение об ошибках
9. Операторы
9.1 Работа с операторами
9.2 Арифметические, логические и комплексные операторы
9.3 Векторный и матричный операторы
9.4 Суммы и произведения

9.5 Дифференцирование
9.6 Интегралы
10. Встроенные функции
10.1 Вставка встроенных функций
10.2 Базовые математические функции
10.3 Векторные и матричные функции
10.4 Функции решения уравнений
10.5 Функции распределения вероятности и анализа данных
10.6 Прочие функции
11. Векторы, матрицы и массивы данных
11.1 Создание массивов
11.2 Доступ к элементам матрицы
11.3 Работа с массивами
11.4 Вложенные массивы
12 Двумерные графики
12.1 Краткий обзор двумерных графиков
12.2 Построение графика функции
12.3 Построение вектора данных
12.4 Форматирование двумерного графика
13. Трехмерные графики
13.1 Краткий обзор трехмерных графиков
13.2 Создание трехмерного графика функции
13.3 Создание трехмерного графика из матрицы данных
13.4 Создание нескольких трехмерных графиков в одной системе координат
13.5 Поворот и изменение масштаба трехмерного графика
14 Символьные вычисления
14.1 Краткий обзор символьной математики
14.2 Символьный знак равенства
14.3 Примеры символьных вычислений
15. Программирование
15.1 Создание программы
15.2 Условные операторы
15.3 Циклы
15.4 Обработка ошибок
15.5 Программы внутри программ
Приложения
Действия

Предопределенные переменные
Функции SMath Studio в алфавитном порядке

Глава 1 Добро пожаловать в SMath Studio
1 Что такое SMath Studio
SMath Studio – это пакет математических вычислений, предназначенный для различных групп пользователей (инженеры, ученые, студенты). Данный пакет использует простой синтаксис записи выражений, подобный тому, который можно увидеть на доске. С его помощью вы сможете решить практически любую задачу в символьной или цифровой форме; поместить текст на любое место, чтобы описать вашу работу. Для иллюстрации вы можете использовать двумерные и трехмерные графики, а так же вставлять рисунки, созданные в других приложениях.
SMath Studio располагает собственной системой помощи, в которой дается описание функций пакета, а так же приведены ряд примеров, поясняющие работу тех или иных функций.
Комбинируя на одном листе вычисления, текст и графику, SMath Studio облегчает вычисления, давая возможность контролировать их. Возможность печати результатов позволяет получать твердую копию ваших расчетов.

Глава 2 Начало работы с SMath Studio
2.1 Рабочее пространство SMath Studio
После запуска SMath Studio вы увидите окно, показанное на рисунке 2.1. Рабочий лист будет иметь белый цвет.
Рисунок 2.1 Окно программы SMath Studio
Структура окна программы следующая. В верхней области располагается главное меню, под ней – панель инструментов. Помимо этих элементов, имеются дополнительные панели управления справа, которые позволяют вводить на рабочий лист различные операторы, а так же символы греческого алфавита. Ниже представлены описания кнопок, находящихся на панели инструментов
Кнопка
Название
Действие
Создать лист
Создает новый лист в новом окне
Открыть
Вызывает диалог открытия ранее созданных файлов
Сохранить
Сохраняет активный лист
Печать
Выводит на принтер активный лист
Вырезать
Вырезает выделенную область с последующим ее помещением в буфер обмена
Копировать
Копирует содержимое выделенной области в буфер обмена
Вставить
Вставляет содержимое буфера обмена в точку рабочей

области, в которой находится курсор
Отменить
Отменяет текущее действие
Вернуть
Возвращает отмененное ранее действие
Размер символа
Позволяет устанавливать размер символов, вводимых в рабочую область
Цвет текста
Позволяет менять цвет текста
Цвет фона
Позволяет менять цвет фона
Граница элемента
Позволяет устанавливать границу на выделенный элемент
Выровнять по горизонтали
Выравнивает два и более выделенных элемента по горизонтали
Выровнять по вертикали
Выравнивает два и более выделенных элемента по вертикали
Функция
Вызывает окно диалога вставки функции
Единица измерения
Вызывает окно диалога вставки единиц измерения
Справочник
Вызов справочника
Пересчитать лист
Происходит пересчет всех выражений, расположенных на активном листе
Прервать вычисления
Принудительно останавливает все вычисления на активном листе
Показать/убрать боковую панель
Отображает или убирает боковую панель, расположенную справа
Для увеличения пространства экрана пользователь имеет возможность убирать боковую панель, расположенную в правой стороне рабочей области, с помощью соответствующей команды.
На рабочем листе отображается сетка, которая служит для облегчения выравнивания элементов, расположенных на рабочем листе. Если пользователь по какой-либо причине не хочет, чтобы производилось отображение сетки, он может отключить ее отображение посредством выбора команды меню.
При запуске SMath Studio, открывается окно рабочего листа. У вас может быть несколько окон с рабочими листами. Переключение между окнами производится с помощью команд главного меню. Вы так же можете изменять размер текущего окна таким образом, чтобы оно занимало весь экран либо его часть.
SMath Studio позволяет пользоваться комбинациями клавиш для выполнения тех или иных действий, например открытие файла (Ctrl+O), сохранить активный файл (Ctrl+S), печать (Ctrl+P), копирование (Ctrl+С), вставка (Ctrl+V) и т. д. Если действию ставится в соответствие комбинация клавиш, то ее можно увидеть в пунктах меню напротив этого действия.
2.2 Области
SMath Studio позволяет Вам вводить уравнения и текст в любом месте на рабочего листа. Любое уравнение, часть текста, или другой элемент – это область. SMath Studio создает невидимый прямоугольник, чтобы содержать каждую область. Рабочий лист SMath
Studio — коллекция таких областей. Создать новую область в SMath Studio можно следующими путями:

1.
Щелкните где угодно в незаполненной области рабочего листа. Вы видите небольшое перекрестие. Любой символ, который Вы печатаете, появляется в перекрестии.
2.
Если область, которую Вы хотите создать, является математической областью, просто начните печатать после того Вы поместите перекрестие где угодно. По умолчанию
SMath Studio понимает то, что Вы печатаете математическое выражение. См. ниже раздел
“Простое Вычисление” для примера.
3.
Чтобы создать текстовую область, сначала выберите пункт Текстовая область
из меню Вставка , либо нажмите комбинацию клавиш Shift+ «(двойные кавычки) (должна быть английская раскладка клавиатуры) и затем начните печатать. См. ниже раздел “Ввод текста” для примера.
Помимо уравнений и текста, SMath Studio поддерживает ряд графических областей.
См. ниже пример «Графики» для вставки двумерного графика.
SMath Studio показывает границу вокруг любой области, в которой Вы в настоящее время работаете. Когда Вы щелкаете вне области, окружающая граница исчезает.
Выделение областей
Чтобы выбрать одну область, просто щелкните по ней. SMath Studio показывает прямоугольник вокруг области.
Для выбора нескольких областей одновременно нужно:
1.
Нажмите и удержите левую кнопку мыши, чтобы зафиксировать первый угол прямоугольника выбора;
2.
Не отпуская кнопки мыши, переместите мышь, чтобы охватить все, что Вы хотите выбрать, прямоугольником выбора;
3.
Отпустите кнопку мыши. SMath Studio показывает цветные прямоугольники вокруг областей, которые Вы выбрали.
Вы можете также выбрать множество областей где угодно на рабочем листе, нажав и удерживая клавишу [Ctrl] и щелкая левой кнопкой мыши по нужной области.
Перенос и копирование областей
Как только области выбраны, Вы можете переместить или скопировать их.
Вы можете переместить области, перемещая их с помощью мыши, либо используя команды Вырезать и Вставить.
Для перемещения областей с помощью мыши:
1.
Выберите область, как описано в предыдущем разделе;
2.
Поместите указатель в границы любой отобранной области. Указатель превращается в черное перекрестие;
3.
Нажмите и удержите левую кнопку мыши;
4.
Не отпуская кнопки, переместите мышь. Прямоугольные схемы отобранных областей следуют за указателем мыши.
Для перемещения областей с помощью команд Вырезать и Вставить:
1.
Выберите область, как описано в предыдущем разделе;
2.
Выберите Вырезать из меню Правка (можно так же использовать комбинацию клавиш Ctrl + X) либо нажмите на панели инструментов. Выделенные области удалятся и будут помещены в буфер обмена;
3.
Щелкните мышью в том месте, куда Вы хотите переместить области.
Удостоверьтесь, что Вы щелкнули в пустом месте. Вы можете щелкнуть либо где-нибудь в
Вашем рабочем листе, либо в другом рабочем листе, который открыт в программе. Вы должны видеть перекрестие;
4.
Выберите Вставить из меню Правка (можно использовать комбинацию клавиш Ctrl+V) либо нажмите на панели инструментов.

Копирование областей вы можете провести с помощью команд Копировать и
Вставить.
1.
Выберите область, как описано в предыдущем разделе;
2.
Выберите Копировать из меню Правка (можно так же использовать комбинацию клавиш Ctrl + С) либо нажмите на панели инструментов. Копия выделенных областей будут помещены в буфер обмена;
3.
Щелкните мышью в том месте, куда Вы хотите переместить области.
Удостоверьтесь, что Вы щелкнули в пустом месте. Вы можете щелкнуть либо где-нибудь в
Вашем рабочем листе, либо в другом рабочем листе, который открыт в программе. Вы должны видеть перекрестие;
4.
Выберите Вставить из меню Правка (можно использовать комбинацию клавиш Ctrl+V) либо нажмите на панели инструментов.
Удаление областей
Для удаления одной или нескольких областей:
1.
Выберите область, как описано в предыдущем разделе;
2.
Выберите Вырезать из меню Правка (можно так же использовать комбинацию клавиш Ctrl + X) либо нажмите на панели инструментов
Выбор Вырезать удаляет отобранные области из Вашего рабочего листа и помещает их в буфер обмена. Если Вы не хотите нарушать содержание своего буфера обмена, или если
Вы не хотите сохранить отобранные области, выбирайте Удалить из меню Правка (можно использовать клавишу Del).
2.3 Простое вычисление
Хотя SMath Studio может выполнять сложную математику, Вы можете так же легко использовать его в качестве простого калькулятора. Чтобы попробовать Ваше первое вычисление, выполните следующие действия :
1. Щелкните где угодно на рабочем листе. Вы видите небольшое перекрестие. Все, что Вы печатаете, появляется в месте, где расположено перекрестие.
2. Наберите 15-8/104.5= Когда Вы печатаете равный знак = или нажимаете на данный знак на панели инструментов Арифметика,
SMath Studio вычисляет и показывает результат.
Это вычисление демонстрирует способ, по которому работает SMath Studio:

SMath Studio показывает уравнения, поскольку Вы могли бы видеть их в книге или на доске, написанные в двумерном пространстве. SMath Studio сортирует по величине дробные черты, скобки, и другие символы, чтобы показать уравнения тем же самым путем, Вы написали бы им на бумаге;

SMath Studio понимает, какую операцию выполнить сначала. В этом примере SMath
Studio знал, что нужно выполнить деление перед вычитанием и показал результат уравнения соответственно;

Как только Вы печатаете знак равно или нажимаете его на панели инструментов
Арифметика, SMath Studio возвращает результат. Если Вы не решаете иначе, SMath
Studio обрабатывает каждое уравнение, поскольку Вы вводите его. Смотри раздел
“Управление Вычислением” в Главе 8, чтобы понять, как изменить это;

Поскольку Вы печатаете каждый оператор (в данном случае, — и /), SMath Studio показывает небольшой прямоугольник, названный метка-заполнитель (placeholder).
Метки-заполнители резервируют открытые пространства для еще не напечатанных

чисел или выражений. Как только Вы печатаете число, оно заменяет метку- заполнитель в выражении. Метка-заполнитель, которая появляется в конце выражения, используется для преобразований единицы. Его использование обсуждено в “Показе
Единиц Результатов”.
Как только уравнение появляется на экране, Вы можете отредактировать его, щелкая в соответствующем месте и печатая новые символы, цифры, или операторы. Вы можете напечатать много операторов и греческих букв, используя панель инструментов Символы.
Глава 4 “Работа с Математикой,” объясняет подробно, как отредактировать уравнения SMath
Studio.
2.4 Определения и переменные
Мощность и многосторонность SMath Studio быстро становятся очевидными, как только Вы начинаете использовать переменные и функции. Определяя переменные и функции, Вы можете связать уравнения и использовать промежуточные результаты в дальнейших вычислениях.
Следующие примеры показывают, как определить и использовать несколько переменных
Определение переменных
Для определения переменной t необходимо выполнить следующие действия:
1. Набрать t с последующим набором двоеточия : или нажмите на панель инструментов Арифметика. SMath Studio показывает двоеточие как символ определения :=.
2. Набрать 10 в пустой метке-заполнителе, чтобы завершить определение для t
Если Вы сделали ошибку, подводите курсор к уравнению, щелкаете левой кнопкой мыши и нажимаете стрелки управления курсором, пока нужный параметр не окажется слева от линии редактирования. Тогда удалите его, нажав клавишу Возврат (Backspace). См. Главу
4, “Работа с Математикой,” для других способов исправить или отредактировать выражение.
Эти шаги показывают шаблон для того, чтобы напечатать любое определение:
1.
Напечатайте имя переменной, которое будет определено;
2.
Нажмите комбинацию клавишу Shift + : или нажмите на панели инструментов Арифметика, чтобы вставить символ определения. Примеры, которые следуют, поощряют Вас использовать комбинацию клавишу Shift + :, так как это обычно быстрее;
3.
Напечатайте значение, которое будет назначено переменной. Значение может быть единственным числом, как в примере, показанном здесь, или более сложной комбинацией чисел и ранее определенных переменных.
Рабочие листы SMath Studio читаются сверху вниз и слева направо. Как только Вы определили переменную как t, Вы можете использовать его везде где угодно ниже и правее
от уравнения, которое определяет его.
Теперь введем другое определение
1. Нажмите Ввод. Это переместит перекрестие ниже первого уравнения
2. Чтобы определить acc как -9.8, напечатайте: acc Shift + : -9.8. Тогда нажмите Ввод снова. SMath Studio показывает курсор перекрестия ниже последнего уравнения, которое Вы ввели.

Вычисление результатов
Теперь, когда переменные acc и t определены, Вы можете использовать их в других выражениях.
1. Щелкните мышью несколькими линиями ниже этих двух определений.
2. Наберите acc/2 [Пробел] *t^2. Символ знака вставки (^) определяет возведение в степень, звездочка (*) является умножением, и косая черта
(/) представляет деление.
3. Нажмите клавишу =
Это уравнение вычисляет расстояние, пройденное падающим телом за время t с ускорением acc. Когда Вы входите в уравнение и нажимаете знак равенства (=), или нажимаете на панели инструментов Арифметика, SMath Studio возвращает результат.
SMath Studio обновляет результаты, как только Вы производите изменения. Например, если Вы нажимаете на 10 на своем экране и изменяете его на некоторое другое число, SMath
Studio изменяет результат, как только Вы щелкаете за пределами уравнения.
2.5 Ввод текста
SMath Studio обращается с текстом так же легко, как это делает с уравнениями, таким образом, Вы можете сделать примечания о вычислениях, которые Вы делаете.
Вот пример, как ввести некоторый текст:
1. Щелкните в пространстве справа от уравнений, которые Вы ввели. Вы будете видеть небольшое перекрестие.
2. Выберите Текстовая область из меню Вставка, или нажмите клавишу «, чтобы сказать SMath Studio, что Вы собираетесь ввести некоторый текст. SMath Studio изменяет перекрестие в вертикальную линию, названную точкой вставки. Цифры, которые
Вы печатаете, появляются позади этой линии. Контур окружает точку вставки, указывая, что Вы находитесь теперь в текстовой области. Этот контур называют текстовым окном. Оно растет, поскольку Вы вводите текст.
3. Напечатайте Уравнения движения. SMath Studio показывает текст в рабочем листе, рядом с уравнениями.
Если Вы щелкаете в пустом месте в рабочем листе и начинаете печатать, чтобы создать математическую область, SMath Studio автоматически преобразовывает математическую область в текстовую область, когда Вы нажимаете [Пробел].
Чтобы ввести вторую линию текста, только нажмите Shift + Ввод и продолжите печатать:
1. Нажмите Shift + Ввод
2. Напечатайте для падающего тела под
силой тяжести.
3. Щелкните в свободной области в рабочем листе или нажмите [Ввод], чтобы переместиться из текстовой области.
Текстовое окно исчезает, и курсор появляется как небольшое перекрестие.
2.6 Итеративные вычисления

SMath Studio может сделать повторяющиеся или итерационные вычисления так же легко, как и отдельные вычисления. SMath Studio использует специальную переменную, названную переменной диапазона, чтобы выполнить итерации.
Переменные диапазона берут диапазон значений, таких как все целые числа от 0 до 10.
Всякий раз, когда переменная диапазона появляется в уравнении SMath Studio, SMath Studio вычисляет уравнение не только один раз, но и каждый раз для каждого значения переменной диапазона.
Этот раздел описывает, как использовать переменные диапазона, чтобы сделать повторяющиеся вычисления.
Создание переменной диапазона
SMath Studio позволяет сформировать вектор с заданным диапазоном значений. Для формирования такого вектора сначала создайте переменную диапазона. В предложенном ниже примере Вы сможете сформировать вектор t для диапазона значений от 1 до 7 с шагом
2. Чтобы сделать так, выполните эти шаги:
1. Наберите на клавиатуре t с последующим набором двоеточия :
2. Наберите на клавиатуре range с последующим набором открывающейся скобки (
3. Наберите на клавиатуре 1, затем ; (точка с запятой), затем 7. Если вам необходимо, чтобы величина изменялась с шагом 1, можно на этом закончить. Если нужен шаг, отличный от единицы, то
4. Наберите на клавиатуре ; (точка с запятой), затем 3.
5. Наберите на клавиатуре t, затем = для вывода результатов
Полученный вектор t может быть использован в дальнейших расчетах.
Определение функции
Вы можете получить дополнительную гибкость, определяя функции. Ниже показано, как добавить определение функции к Вашему рабочему листу:
1. Определите функцию d (t), печатая d (t):
2. Закончите определение, печатая это выражение:
1600+acc/2[Space]*t^2[Ввод]
3. Рассчитайте значение функции для частного значения аргумента, например 3.5, набрав на клавиатуре d (3.5) =. SMath Studio возвращает правильное значение как показано справа.
Форматирование результатов
Вы можете установить формат показа для любого числа, которое SMath Studio вычисляет и показывает. Это означает возможность изменять число показанных десятичных разрядов, изменять экспоненциальное представление чисел обычной десятичной системой обозначений, и так далее.

Например, в примере выше, результат вычислений
d 3.5=1.54⋅10 3
дан в системе обозначений в виде показательной функции (степень 10). Ниже будет показано, как изменить результат так, чтобы число не было показано в экспоненциальном представлении чисел:
1. Выберите в меню Сервис пункт
Опции. Вы видите диалоговое окно
Опции. Это окно содержит установки, которые регулируют показ результатов, включая число десятичных разрядов, и т.п.
2. Точность ответа по умолчанию равна 2, то есть будут показываться два знака после запятой. Щелкните стрелками справа от 2, чтобы увеличить Точность ответа до 4.
3. Щелкните «ОК». Результаты изменяется, чтобы отразить новый формат.
2.7 Графики
SMath Studio может показать двумерные и трехмерные графики в декартовых координатах. Они все – примеры графических областей.
Этот раздел описывает, как создать простой двумерный график по имеющемуся набору точек.
Создание графика
Чтобы создать двумерный график в SMath Studio, щелкните в пустом месте, где Вы хотите, чтобы график появился, и выберите Вставка > График двумерный (2D) из меню
Вставка или нажмите на панели инструментов Функции. Появится пустой график, с меткой-заполнителем внизу графика для выражения, по которому чертится график. Для примера ниже показано, как построить график функции d (t):
1. Определите функцию
d t :=5⋅t2
, набрав на клавиатуре d
( t [Пробел] : 5*t+2

2. Теперь выберите Вставка > График двумерный (2D) из меню
Вставка или нажмите на панели инструментов Функции.
SMath Studio отобразит пустое окно графика
3. Наберите d ( x в метке-заполнителе графика.
Для получения более полной информации о создании и форматировании графиков см.
Главу 12, “Двумерные графики”.
Изменение размеров графика
Чтобы изменить размеры графика, щелкните по нему для его выбора. На графике внизу, справа и справа внизу появятся небольшие черные квадраты. Подведите к ним курсор, который примет форму двунаправленной стрелки. После этого, щелкнув левой кнопкой мыши и удерживая ее, вы можете изменять размеры по вертикали, по горизонтали либо по обоим осям соответственно.
Форматирование графиков
Когда Вы сначала создаете график, у него есть характеристики по умолчанию: начало координат располагается строго посредине графика, точки соединяются отрезками линий. Вы можете изменить эти характеристики, форматируя диаграмму.
Кнопки, в помощью которых возможно форматирование графика, располагаются на панели инструментов График. С их помощью можно вращать, масштабировать, перемещать график, а так же задавать тип соединительных линий графика (точки или отрезки прямых линий). Более подробно об этих действиях будет рассказано в главе 12 “Двумерные графики”.
2.8 Сохранение, Печать и Выход
Как только Вы создали рабочий лист, Вы будете, вероятно, хотеть сохранить или напечатать его.
Сохранение рабочего листа
Для сохранения рабочего листа необходимо:
1.
Выберите Сохранить в меню Файл (можно использовать нажатие клавиши:
[Ctrl] S) или нажмете на панели инструментов. Если файл никогда не был сохранен прежде, появляется диалоговое окно Сохранить как. Иначе, SMath Studio сохранит файл без

дальнейших вопросов.
2.
Введите имя файла в появившемся текстовом окне. Чтобы сохранить файл в другой папке, определите местонахождение папки, используя диалоговое окно Сохранить
как.
По умолчанию SMath Studio сохранил файл в формате SMath Studio (*.sm), но у Вас есть выбор сохранения в других форматах. За дополнительной информацией, обратитесь к главе 7, “Управление рабочим листом”.
Печать
Чтобы напечатать, выберите Печать из меню Файл или нажмите на панели инструментов. Чтобы предварительно просмотреть печатаемую страницу, выберите
Предварительный просмотр из меню Файл. Для получения дополнительной информации о печати, см. главу 7, “Управление рабочим листом”.
Выход из SMath Studio
Когда Вы закончите использовать SMath Studio, выбираете Выход из меню Файл.
SMath Studio закрывает все свои окна и возвращает Вас к Рабочему столу. Если Вы произвели какие-либо изменения в своих рабочих листах после последнего сохранения, появится диалоговое окно с вопросом, хотите ли Вы отказаться от изменений или сохранить
Ваши изменения.
Примечание Чтобы закрыть отдельный особый рабочий лист, держа открытый SMath Studio, выберите Закрыть лист из меню Файл.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *