PTC Mathcad — универсальная математическая программа, предназначенная для ведения и документирования инженерных расчетов. Эта программа позволяет производить математические вычисления разной степени сложности, собирать и анализировать большое количество информации и представлять ее в удобном для инженера виде, автоматически оформляя расчетную документацию. PTC Mathcad в простой и удобной форме объединяет возможности мощного инженерного калькулятора, электронной таблицы, текстового редактора, средства для разработки презентаций и среды программирования. Это позволяет быстро и качественно оформить инженерные и научные расчеты, статьи, диссертации, дипломные и курсовые работы. Что же обеспечивает такие широкие возможности Mathcad?

PTC Mathcad содержит арифметические, логические, матричные операторы (рис. 1а), а также имеет в своем распоряжении более 700 встроенных функций (рис. 1б, 1в) для решения алгебраических и дифференциальных уравнений и их систем, обработки сигналов и изображений, планирования эксперимента, задач теории вероятностей, математической статистики, математической физики и многих других.

Рис. 1. Операторы и функции Mathcad: а) в меню «Операторы»; б) в меню «Все функции»; в) в меню «Дифференциальные уравнения» Рис. 1. Операторы и функции Mathcad: а) в меню «Операторы»; б) в меню «Все функции»; в) в меню «Дифференциальные уравнения»

При вводе данных и формул в PTC Mathcad используется принцип Что видишь, то и получаешь (What You see is what You get — WYSIWYG). Это позволяет инженеру сразу разрабатывать документ, максимально похожий на отчет. В рабочем листе PTC Mathcad все выражения написаны не на компьютерном языке формул, а имеют привычный для инженерного восприятия вид (рис. 2а). Этим Mathcad принципиально отличается от электронных таблиц и языков программирования, где логика вычислений чаще всего оказывается скрытой и неочевидной для пользователя (рис. 2б). Из-за этого возможные ошибки в вычислениях могут проявиться при более поздних этапах работы или, что еще хуже, при проверке работоспособности изделия.

Рис. 2. Запись формулы: а) в PTC Mathcad; б) в электронной таблице Рис. 2. Запись формулы: а) в PTC Mathcad; б) в электронной таблице

Возможность работы с физическими единицами измерения также позволит предотвратить ошибки расчетов. В PTC Mathcad осуществляется непрерывный контроль совместимости единиц измерения — программа выдаст сообщение об ошибке при попытке, например, сложить килограммы с килогерцами (рис. 3).

Рис. 3. Контроль совместимости единиц измерения Рис. 3. Контроль совместимости единиц измерения

В PTC Mathcad предусмотрена возможность работы с различными единицами измерения. При отсутствии нужных единиц пользователь может создать их сам (рис. 4).

Рис. 4. Создание пользовательских единиц измерения Рис. 4. Создание пользовательских единиц измерения

Помимо математических формул и выражений пользователь может вводить текст в любом удобном месте листа. Это позволяет иллюстрировать свои выкладки предположениями, комментариями, допущениями и ссылаться на используемые при расчете методы. С помощью инструментов форматирования текста, формул и документа в целом можно подготовить легко читаемый документ и сосредоточить свое внимание на наиболее важных этапах расчета. При необходимости математические выражения можно вставить непосредственно в текстовую область, что делает работу с математикой и текстом в PTC Mathcad более гибкой, а документ — более понятным (рис. 5).

Рис. 5. Вставка математических выражений в текстовую область Рис. 5. Вставка математических выражений в текстовую область

В последней версии Mathcad — PTC Mathcad Prime 3.0 — предусмотрена возможность использования шаблонов. Если пользователь в каждом новом документе использует одни и те же формулы, выражения, собственные функции и единицы измерения, параметры форматирования документа, то применение шаблона позволит сэкономить время на оформление документа и сосредоточиться лишь на работе.

Сэкономить время пользователя в PTC Mathcad призвана также возможность повторного использования переменных и функций из других документов Mathcad, что позволит применять предыдущие наработки. При этом нет необходимости вставлять формулы в текущий документ: достаточно просто добавить в лист ссылку на созданный ранее документ PTC Mathcad.

Построение графиков и поверхностей — одна из важнейших сторон инженерной и научной деятельности, поэтому графике в PTC Mathcad уделено особое внимание. В программе можно создавать двумерные графики в декартовой или полярной системе координат, контурные графики и трехмерные графики поверхностей (рис. 6). Инструменты форматирования позволяют задать необходимый вид графика (стиль, толщина, цвет линий, заливка поверхностей, тип осей).

Рис. 6. Графика в PTC Mathcad: а) график в декартовых координатах; Рис. 6. Графика в PTC Mathcad: а) график в декартовых координатах;
б) график поверхности; б) график поверхности;
в) контурный график; в) контурный график;
г) график 3D-кривой г) график 3D-кривой

Блоки решения PTC Mathcad — элегантный способ решения алгебраических и дифференциальный уравнений и их систем, а также задач оптимизации. С помощью этих блоков пользователь может в понятной форме дать условие задачи и сразу получить ответ (рис. 7).

Рис. 7. Решение системы алгебраических уравнений с помощью блока решения Рис. 7. Решение системы алгебраических уравнений с помощью блока решения

PTC Mathcad не требует от пользователей каких-либо знаний в области языков программирования или скриптов. Тем не менее, при необходимости пользователь может сам вставить программный блок в документ PTC Mathcad. С помощью такого программного блока можно группировать расчеты и возвращать только необходимые результаты из подпрограммы. Синтаксис языка программирования PTC Mathcad проще, чем Visual Basic: здесь содержатся общеизвестные операторы циклов, условные операторы и операторы выхода из цикла или программы (рис. 8). С помощью этого набора операторов можно создавать свои, довольно сложные алгоритмы (рис. 9).

Рис. 8. Набор оператораторов программирования PTC Mathcad Рис. 8. Набор оператораторов программирования PTC Mathcad Рис. 9. Программный блок и вывод результатов Рис. 9. Программный блок и вывод результатов

Для использования данных из таблиц в PTC Mathcad можно вставить компонент Excel (рис. 10) — таблицу Excel, непосредственно встроенную в документ Mathcad. Компонент Excel позволяет отправлять расчеты из Mathcad в Excel и наоборот: получать результаты из Excel в Mathcad для использования их в дальнейшей работе (рис. 11).

Рис. 10. Вставка компонента Excel Рис. 10. Вставка компонента Excel
Рис. 11. Вывод данных из компонента Excel Рис. 11. Вывод данных из компонента Excel

Таким образом, PTC Mathcad содержит практически все инструменты, необходимые инженеру или учащемуся для решения повседневных расчетных задач.

Широкие вычислительные возможности, «живая» математика позволяют быстро получать результаты в удобном виде, а простота расчетов и инструменты форматирования делают PTC Mathcad неотъемлемой частью современного офисного пакета инженера или студента.

Павел Демидов,
продакт-менеджер Mathcad
ЗАО «Нанософт»
Тел.: (495) 645−8626