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跟我学数学软件包
MathCAD
MathCAD
是由
MathSoft
公司推出的一种交互式数值系统。在输入一个数学
公式、
方程组、
矩阵之后，
< br>计算机能直接给出结果，
而无须去考虑中间计算过程。
最
令人激动的是在加入软件包自带的
Maple
插件后能直接支持
符号运算。
你可以
在计算机上输入数学公式、
< br>符号和等式等，
很容易地算出代数、
积分、
三角以及
很多科技领域中的复杂表达式的值，
并可显
示数学表格和图形
,
通过对图形结果
的分析，使我们对问题的理解更加形象。
MathCAD
的用户主要针对具备
应用数学知识但并不要求具有较多的计算机
知识的用户，如工程研究人员、学生等。
一、文件功能
（
1
）In
sert??
在当前文件中插入
Ma
thCAD
文件，能达到合并两个文件
的效果。
（
2
）Save
Configuration??
将当前
MathCAD
有关的字体属性、数值有
效位等各类设置存
贮成一个配置文件
,
以备后用。
（
3
）Execute
Configuration??
载入配置文件。
（
4
）Associate
Filename??
定义文件变量。此功能提供
MathCAD
< br>与外
部数据的接口功能。
将数据文档
（如
.dat
.prn
等数据
文件）
载入
MathCAD
内，
并将数据送给矩阵或矢量。
此功能较为重要，
通过此功能，
用户可以用其它语言
编写程序
（如用
C
语言编写自己的计算程序，
通过
fprint
函数生成数据文件）
，
然后将包含计算结果的数据文件送给
MathCAD
处理。下面将详细说明
MathCAD
如何
读写数据文件。
二、数据读写功能
为了进行
ASCII
数据文件读写，
MathCAD
提供几个内部读写函数
READPRN
（
）
< br>、
WRITEPRN
（）、
AP
PENDPRN
（）、
READ
（）
、
WRITE
（）、
APPEND
（）（函数名
必须大写）。其中
READP
RN
（）、
WRITEPRN
（）、<
/p>
APPENDPRN
（）是对结构化数
据
（
structured
data
）文件进行读写和追加；而
READ
（）、
WRITE
（）、
APPEND
（）是针对无结构数据（
unstructured
data
）文件进行操作。下面以
无结构化
数据为例子说明
MathCAD
的数据读写功能。
第一步：建立文件变量
点击
Fi
le
菜单下的
Associate
F
ilename??命令，
弹出
Associate
Filename
对话框。在对话框中选择好数据文件后，在
MathCAD variable
中输入文件变量
名
filevar,
然后点击
Ass
ociate
选项便建立文件变量
(
见
图二
)
。
第二步：定义数组变量
（
1
）定义下标
i:=0..100
（
2
）向数
组读入数据，即完成了数据的读入功能。
vi
：
=READ(filevar)
注意：
D
对变量名区分大小写。
2
．文件为
ASCII
文件，数值间用空格隔开，例如文件格式为
100
200
300
。
三、编辑功能
（
1
）
Undo Last Edit
取消上次的操作。
（
2
）
Paste
Special
对象嵌入（
OLE
）
式拷贝。
（
3
）
Select All Regions
选取当前文件中所有的运算式、文字、图形等对
象。
（
4
）
Ins
／
Del Blank Lines
在当前光标处插入或删除给定数量的空白行。
（
5
）
View Regions
选择此命令后，窗口内的各对象（运算
式、文字等）会
以白色长方形显示，
其余背景则以灰色显示。<
/p>
你可以更清楚地发现各对象是否有
重叠。
（
7
）
Insert PageBreak
在当前光标处插入分页线。
（
8
）
Set
Right Margin
设置右边界线，此线为棕色实线。
（
9
）
Clear Right Margin
取消右边界线设置。
（
10
）
Headers<
/p>
／
Footers
设置各页的页首页尾
是否打印文件名、
日期、
页数
等信息。
四、对象自动排列功能
（
1
）当对象较多时很可能有些对象重叠在一起而
使一些已存在的对象不能发
现。但此时你可以用鼠标选取一些对象，然后使用
Separate Regions
命令将所
选对
象进行排列，把重叠在一起的对象分开。
< br>（
2
）
对齐对象。
使用
Align
Regions
中的
Align
Vertical
和
Align
Horizontal
命令分别将对象水平对齐和垂直对齐。这样可
以让你节约更多的排版时间。
五、文本功能
MathCAD
提供了一定的文本功能，可以用
Text<
/p>
菜单下的
Create Text
Region
或
Create Text Paragraph
命令分别在文件中建立文字区域或文字带。同时
MathCAD
提供
Check
Spelling??命令对文字进行拼写检查。
发现拼写错误将提
示你改正，并给出纠错建议。
MathCAD 5.0
在中文环境下支持汉字，甚至可以
用汉字作变量名。使用这些功能，你
可以直接在
MathCAD
完成数学论文。
六、矩阵功能
（
1
）Matrices??命令：此命令生成自定义的矩阵或矢量（当
Columns
设为
1
时）
。
Create
< br>命令生成新的矩阵，
Insert
命令在当前矩阵内的光
标处插入新增的行
数和列数，
Delete
命令在当前矩阵内的光标处删除设定行数和列数。
<
/p>
（
2
）
Matr
ix Operations
矩阵操作命令：
1
．
Transpose
Matrix
矩阵转置。
2
．
Invert
Matrix
求逆矩阵。
3
．
Determinant of
Matrix
求矩阵的行列式的值
七、
Math
功能
（
1
）
Built
－In
Variables??
此命令可修改所有
MathCAD
的内置常数。
（
2
）
Units
包括
Insert
Unit??、
Change
System
Of
Units??、
Dimensional
Format??
三个命令.Insert Unit??命令通过窗口加入单位
;
而
Change
System
Of Units??
命令用来设置当前
MathCAD
所使用的单位系统；至于
Dimensio
nalFormat??
则设置单位的名称。
（
3
）
Insert
Function
此命令可以帮助你输入内部函数，并可以了
解各函数
参数定义。当然你也可以不用此命令而直接输入函数，但函数名一定要与
MathCAD
所定义的内部函数名相同。
（
4
）Randomize??
此命令用来设
置函数
rnd(x)
的随机数种子，通过设置
< br>不同的随机数种子来生成不同规律的随机数。
但须注意种子的值必须大于或等于<
/p>
1
。
（
5
）
Calculate
重新计算被选中的运算式，如果未设置自动计
算模式
（
Automatic
Mode
命令设置），你必须用此命令来计算答案。
（
6
）
Calculate
Document
此命令将当前文件中的所有式子都重新计算一次。
（
7
）
Toggle
Equation
对被选
中的式子抑制计算。式子或图形被抑制后，将
出现标记符号（式子在右方，图形在右上方
）。如想重新计算被抑制的式子，只
要重新使用此命令即可。
（
8
）
Automatic Mode
设置或取消自动计算模式，如不使
用自动计算模式，
就必须使用
Calculate
命令（按
F9
）计算被选中的式子。
(9)SmartMath
< br>是否使用
SmartMath
计算功能。
(10)SmartMath
Controls??
此命令包括两项控制：
Symbolics
设置是否使用
SmartMath
中的会自动重新计算的函数运算
符号“→”。
ze
可使
SmartMath
自动对文件中
有“:=”
（定义局部变量）
、
“≡”
（定义全局变量）的式子进行处理，而不必在文件中使用
Opt
imize
关键字
(13)Show
SmartMath??
显示
Sma
rtMath
化简后的式子内容。
(14)Numerical
Format??
设置
MathCAD
数值格式，包括进制、显示小数
位的
位数和精度。
八、图形功能
Graphics
菜单下的命令给我
们提供了重要的图形功能，包括绘制二维和三
维图形。通过对图形的分析，能让我们对函
数的性质有形象和深入的认识。
（
1
）
Create
X
－
Y Plot
生成一个
X
－
Y
图框。
（
2
）
Create Polar Plot
生成一个极坐标图框。
（
3
）
Create
Surface Plot
生成一个表面图的图框。
（
4
）
Create Contour Plot
生成一个等高图的图框。
（
5
）
Create
Picture
生成一个图形（＊
.bmp
< br>格式）输入框。
（
6
）
X
－Y Plot
Format??
修改
X
－
Y
图的显示格式。
（
7
）Polar Plot
Format??
修改极坐标图的显示格式。
（
8
）Picture
Format??
修改选中的输入图形格式。
下面重点讲解用
Create
X
－
Y
Plot
作一元函数图和用
Create Surface
Plot
作二元函数图。
（一）作一元函数图
第一步：用“:=”（
Shift
＋
:)
操作定义范围变量（
range variab
les
）
x:=
－
10,9.9..10(
－
10,9.9..10
表示从－
10
开始每
0
.1
（－
9.9
－
(
－
10)=0.1
）为
步长取值，一直取到
10
；“..”操作符按“；”键
)
第二步：定义函数
f(x)=sin(x)
第三步：用
Create
X
－
Y Plot
作一元函数
f(x)=sin(x)
的图
(
见图三
)
。在
X
－
Y
图框的左边输入
f(
x)
和值域；在下方输入
x
和定义域
（二）作二元函数图
第一步：用“:=”（
Shift
＋
:)
操作定义范围变量（
range
variables
）作为数
组的下标
i:=0..100
j:=0..100(
数组下标是大于等于零的整数
)
第二步：定义自变量数组
第三步：定义函数
第四步：用
Create
Surface Plot
作二元函数图
用
Create Surface
Plot
命令生成表面图图框，然后只要图框左下角输入
z
即可。图形见图一。
九、符号功能
（
1
）
Evaluate
包含三个命令。
a
．
Evaluate
Symbolically
对选中的式子进行运算，得出代数
解。可以进行
函数化简、微分、积分、求和等运算。
b
．
Complex
Evaluation
用复数来计算被选中的式子。
ng Point Evaluation
用浮点数来计算被选中的式子。结果为数值
答案。
(2)Simplify
对选中的
式子化简，
可以进行通分、
合并，
甚至
三角函数化简。
(3)Expand Expression
将选中的式子全部展开。
(4)Factor Expression
因式分解或合并为单一式（通分）。
(5)Collect On Subexpression
合并同类项，可以与
Factor Expression<
/p>
命
令配合使用，能更好的处理代数式。
(6)Polynomial
Coefficients
将式子作多项式分解，
求出各项系数的矢量形
式答案。
(7)Differentiate on
Variable
在式子中针对选中的变量进行一次微分。
(8)Integrate on Variable
在式子中针对选中的变量进行积分。
(9)Solve for Variable
在式子中求选中变量的根，既求函数解。
(10)Substitute for Variable
在式子中对选中的变量用剪接板中的式子代
换。
(11)Expand to
Series??
在式子中以选中的变量作泰勒或其它级数展开。
(12)Convert to Partial
Fraction
展开运算式为部分分式。
(13)Transforms
转换操作：
r Transform
在式子中对选中的变量作富氏变换。
e Fourier Transform
与上命令对应，作反富氏变换。
e Transform
将运算式作拉普拉斯变换。
e Laplace Transform
与上命令对应，作反拉普拉斯变换。
e.Z Transform
将运算式作
Z
变换。
e Z Transform
与上命令对应，作反
Z
变换。
tion Form
at??
设置符号运算的输出格式。
in Place
设置是否答案要取代原式。
注意：如符号处理命令无效，请检查是否启动
SmartMath
或加载符号处理器
（
Symbolica<
/p>
菜单下的
Load Symbolica
Processor
命令）。
Mathcad
的内部常数
（从
Ca
lculator
工具板输入）
圆周率
e
（从键盘直接输入）
自然对数的底数
e
i
或
j
(
输入方法为：
1i
或
1j)
（从
Calculus
工具板输入）
虚数单位
无穷大
Mathcad
的常用内部数学函数
指数函数
exp(x)
ln(x)
对数函数
log(x)
log(x,a)
sin(x)
cos(x)
三角函数
tan(x)
（
自
变
量
的
单
位
为
弧度）
cot(x)
sec(x)
csc(x)
asin(x)
acos(x)
atan(x)
余切函数
正割函数
余割函数
反正弦函数
反余弦函数
反正切函数
正切函数
以
e
为底数
自然对数，即以
e
为底数的对数
常用对数，即以
10
为底数的对数
以
a
为底数的
x
的对数
正弦函数
余弦函数
反
三
角
函
数
acot(x)
asec(x)
acsc(x)
sinh(x)
cosh(x)
双曲函数
tanh(x)
coth(x)
sech(x)
csch(x)
asinh(x)
acosh(x)
反
双
曲
函
数
atanh(x)
acoth(x)
asech(x)
acsch(x)
angle(x,y)
atan2(x,y)
gcd(a,
b,c,
．
．
．
)
数论函数
lcm(a,b,c,
．
．
．
)
mod(x,r)
排
列
组
合
permut(n,k
)
反余切函数
反正割函数
反余割函数
双曲正弦函数
双曲余弦函数
双曲正切函数
双曲余切函数
双曲正割函数
双曲余割函数
反双曲正弦函数
反双曲余弦函数
反双曲正切函数
反双曲余切函数
反双曲正割函数
反双曲余割函数
以坐标原点为顶点，
x
轴正半轴为始边，
从原点到点
（
x
，
y
）
的射线为终边的角，其单位为弧度，范围为
[0
，
2
）
以坐标原点为顶点，
x
轴正半轴为始边，
从原点到点
（
x
，
y
）
的射线为终边的角，其单位为弧度，范围为（
，
]
最大公约数函数
最小公倍数函数
求余函数
(
表示
x
除以
r
的余数
)
排列数函数
(
表示
)
求
角
度
函
数
函数
combin(n,k)
Re(z)
Im(z)
arg(z)
组合数函数
(
表示
实部函数
虚部函数
辐角函数
< br>,
其范围是（
，
]
)
csgn(z)
复数函数
signum(z)
复数的模
共轭复数
ceil(x)
求
< br>整
函
数
与
舍
入
函
数
trunc(x)
round(x,n)
条件函数
if(cont,x,y)
符号函数
sign(x)
字
符
串
连
接函数
错
误
信
息
error(S)
concat(s1,s2,s3,…
)
floor(x)
没有提供相应的函
数，
只能利用
Calculator
工
具栏上的绝对
值按钮“
|x|
”进行计
算
没有提供相应的函数，
只能先输入
复数，
然后按快捷键
“
”
进行计算
表示大于或等于
实数
x
的最小整数
< br>表示小于或等于实数
x
的最大整数
表示实数
x
的整数部分
四舍五入函数，
n
为四
舍五入后小数部分的位数
表示将字符串连接起来
主要在程序中使用，返回错误信息
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