实验大数据与大数据处理论文设计

实验数据与数据处理论文Mathcad软件介绍及简单动画操作说明

一、mathcad软件介绍

Mathcad又叫MCAD，即数学CAD，是美国Mathsoft公司推出的一个著名的交互式应用数学软件，它集数理计算、图形和文字处理等功能于一体。Mathcad的使用和操作十分简单，它充分体现了交互式的特点。用户无需记住很多的命令和语句，也无需写出繁琐的中间过程。用户只需在工作页中象通常进行数学推导那样，输入计算公式、数值、等式或不等式，Mathcad就会计算出解析解或数值结果。

Mathcad能使人们离开复杂、重复、容易出错的数学椎导演算和耗费精力的计算机编程，真正集中智慧于问题的本质部分。其用途容主要有以下的十种：

1、表达式计算、函数计算。相当于高级计算器，除一般的加、减、乘、除、对数、三角函数等简单计算，丰富的部函数，使得可以进行微分、积分、复数、矩阵等高级复杂计算。

2、符号运算、公式推导。公式化简、代数运算、方程及不等式的解析解、微分的解析解、积分的解析解、求极限、展开成幂级数、求多项式的系数、有理分式的展开。

3、函数作图、动画。由函数表达式自动生成图形，包括二维平面的直角坐标及极坐标图，三维立体的表面图形、等值图、三维直方图、三维散布图、矢量图。另有动画的制作和播放。

4、解方程和方程组。一元方程求解、多项式方程求解、不等式方程求解、常微分方程求解、偏微分方程求解。

5、数理统计与数据处理。统计函数、统计分布函数、随机数、插值与预测、曲线平滑、曲线拟合函数。

6、常用积分变换。傅立叶变换、拉普拉斯变换、Z变换、小波变换等。

7、量纲、单位与数制。量纲与单位的选择命名、数制转换等。

8、Mathcad编程。语言特点、赋值语句、控制语句、应用等。

9、Mathconnex。Mathconnex相当与各种软件的数据交换平台，通过她各种软件的数据可以进行双向的流动，如：Excell、Mathlab、Mathcad软件间的连接与采用。选定组件、连接组件、系统调试与运行。组件包括：输入输出组件、观察结果组件、计算组件、控制数据流组件、Text文本组件、模块组件。

10、资源中心和在线帮助。电子书、网络连接等。如：Reference T ables 参考手册，可查物性参数，化学元素等。电子书还包含了大量的数学在各领域中应用的书。

二、mathcad主界面

1、mathcad主界面如下图所示：

2、mathcad自身携带的操作说明

3、文本编辑

Mathcad2001可以用于编写科技论文，其文字的输入和编辑与一般字处理软件基本相似。可以使用“Format”菜单中的“Text”、“Paragraph”和“Style”命令进行文字和段落的修饰，在格式栏中也具有一些常用格式按钮。如下图所示：

使用“Text”命令将打开“Text Format”对话框，可在其中选择所需的字体、字形、字号、效果(含删除线、下划线、上标和下标四种)以及颜色等。

使用“Paragraph”命令将打开“Paragraph Format”对话框，其中的“Indent”区域用于设置缩进；“Alignment”区域用于设置对齐；“Bullet”下拉列表框用于设置项目符号和编号；单击“Tabs”按钮将打开“Tabs”对话框，可在其中进行制表位的设置。

使用“Style”命令将显示“Text Styles”对话框，用户可在其中修改已有的风格，也可创建新的风格，或删除所选择的风格。

2、公式编辑

Mathcad2001是一个功能强大的公式编辑软件，它能编辑几乎所有的数学公式，而且公式的输入和编辑十分简单、方便。用户可在鼠标指针位置开始输入字母、数字或算子(如＋、－等，可以通过单击工具栏中所需的按钮或相应的快捷键来插入它们)，它们被编辑线所包围时表示被选中，可以使用空格键或左右箭头键来改变编辑线所包围的容。

例如要输入表达式“x a+b+y”，可首先在光标处输入“x”，然后按“^”键,在上标位置输入“a+b”，按两次空格或右箭头键使编辑线包围所有输入的容，接着输入“＋”号，再在出现的占位符上输入“y”。

3、图形绘制

（1）二维图形

平面直角坐标（x-y plot）

例如：f1(t)=(t+1)^2的作图步骤如下：

（a）在界面上先输入函数f1（t）

(b)单击“graph”中的“x-y plot”图标，便会出现如下界面：

(c)在x-y plot界面上输入自变量“t”,应变量“f1(t)”及各自的变化围：t:-10~10;f1(t):0~150;空白处单击一次，便会出现f1（t)的平面图像。

三、简单动画操作

通过动画可以直观而生动地研究数值结果，凡是Mathcad2001能产生的静止图形都

可演变成相应类型的动画，这种演变是通过引入帧变量FRAME实现的。制作动画的步骤比较简单，我们以制作一个在极坐标中的螺旋形动画为例进行介绍。

首先定义一个函数并作出它的平面坐标图：

（椭圆）

定义t的围为

操作所得图形如下所示：

接着用置变量FRAME来定义围：

单击“graph”中的“x-y plot”图标，在自变量及应变量位置分别输入“x(t),x(FRAME-116/10)”“y(t),y(FRAME-116/10)”便会得如下界面：

使用“View”菜单中的“Animate”命令打开“Animate”对话框，定义帧变量FRAME 的初值(From，取默认值0)、终值(To，取300)和帧速率(At，取默认值10帧／秒)。用鼠标圈住所画出的椭圆图形，单击“Animate”按钮将制作动画，并在中间预览框显示制作过程

单击“Save As”按钮并以多媒体格式AVI文件进行保存。

动画制作完成后，屏幕上将显示一个用于播放动画的“Playback”窗口，窗口中显示动画的第一帧，单击播放按钮“”即可播放整个动画。