Системы компьютерной математики (СКМ)
12.6. Справочная система и пакеты расширения СКМ MathCad
Справочная система обладает развитыми возможностями и позволяет выбрать документ, содержащий функционирующий пример почти по любой теме работы с СКМ или пример его практического применения в сфере прикладных задач науки и техники. Все примеры – именно действующие, к тому же допускающие внесение изменений и редактирование. Это, в сочетании с интеллектуальными подсказками и автоматической поддержкой Сетевого сервисного центра поддержки фирмы, дает право говорить не просто о справочной системе, а о справочно-сервисном процессоре пакета.
Меню Help СКМ MathCad приведено на рис.12.14. Раздел "Учебники" содержит справочные материалы общего характера
Справочные таблицы содержат обширные сведения по многим областям науки и техники. Пример обращения к конкретному разделу – "Площадь и периметр для треугольника" – показан на рис.12.15. При этом все листы таблиц Reference Tables –действующие документы MathCad: в них можно подставить свои данные и получить нужные результаты, а можно скопировать формулы и вставить их для использования в своих документах.
Быстрые шпаргалки Quick Sheets – это примеры решенных разработчиками MathCad более сотни практических задач из различных отраслей знаний. На рис.12.16 в качестве примера представлен переход к задаче "Векторная алгебра". Все эти задачи находятся в состоянии полной готовности к использованию.
Электронные книги e-Books представляют собой наборы готовых документов по определенной тематике. Они являются более сложными и предоставляют большие возможности, о которых можно судить из рис.12.17, где представлен лист содержания e-Book. Особенностью электронных книг является наличие листа содержания, предметный указатель, совершенная система переходов при помощи гиперссылок. Электронная книга открывается в собственном окне, снабженном специальными элементами управления и очень напоминающем традиционное окно браузера. Фирма-разработчик предлагает целую библиотеку таких e-Books. Кроме того, можно воспользоваться электронными книгами, созданными пользователями СКМ MathCad, либо самому разработать подобную книгу нужной тематики. При ее создании (как и при создании любого документа СКМ MathCad) можно использовать как аппарат гиперссылок для организации навигации, так и следующие традиционные встроенные элементы управления:
Кроме того, в состав СКМ MathCad входят пакеты расширений – программные средства, обладающие всеми достоинствами вышеперечисленных сервисных программных средств и являющихся самыми совершенными инструментами готовых решений MathCad. От электронных книг они отличаются способностью внедрения в среду СКМ MathCad дополнительных библиотек встроенных функций.
Заключение
В главе приведен ознакомительный материал по СКМ и наиболее яркому и популярному среди студентов пакету СКМ MathCad. Предлагаемый учебник и предназначен, главным образом, для такого читателя. Поэтому в круг рассматриваемых вопросов авторы сознательно не включили многие мощные возможности пакета СКМ MathCad, такие как средства векторного анализа и матричной алгебры, дифференциальную геометрию, решение дифференциальных уравнений в частных производных, численные методы решения алгебраических уравнений, вероятностные расчеты, статистику и обработку данных, математическое моделирование, обработку сигналов и расчет электронных устройств, виртуальный осциллограф и многое другое.
Основной упор делался только на разделы математики, близкие и знакомые студенту гуманитарного или инженерного вуза. Возможности СКМ MathCad несравненно более широки, о чем можно судить хотя бы из приводимого в 12.2 их перечисления. Узкий специалист наверняка найдет в нем математический инструмент нужного направления и будет успешно использовать его в своей практике.
Достоинства СКМ MathCad как справочного инструмента и мощного редактора математических текстов не вызывают сомнений, также бесспорны его возможности в качестве совершенного калькулятора для научных расчетов.
Трудно переоценить значение СКМ в сфере образования. В 70-х годах прошлого века курсовые работы по математике выполнялись на механических вычислительных машинах (арифмометрах) "Феликс" и требовали многих дней кропотливой работы, которая выполняется в СКМ за доли секунды. Появилась возможность, образно говоря, "пощупать математику руками".
Более того, СКМ MathCad в полном смысле является высокоинтеллектуальной базой знаний. Наличие интеллекта СКМ в принципиальном толковании – вопрос очень тонкий. Действительно ли он есть? Или все это только искусное применение очень мощного инструмента и умение творчески истолковать нетривиальный результат? Оставим это философам. Но если определить интеллект программного продукта как способность решать сложные математические задачи, не только в случаях, когда технический ход решения не контролируется пользователем (а, может быть, просто неизвестен ему), но и в ситуации, когда общий алгоритм и выбор способа решения остаются за пределами его внимания, когда важна лишь твердая уверенность в принципиальном существовании такого решения, надежность самой СКМ и возможность оперативной и корректной проверки результата, например, обратным преобразованием, то все это в современных СКМ есть, или почти есть. Типичный примеры упомянутых задач – поиск первообразной или решение ЛОДУ. СКМ развиваются – было показано, что задачи, которые приводились как пример ограниченности творческих возможностей СКМ MathCad прежних версий, успешно решаются в новых. По-видимому, скоро подобных примеров вообще не останется.
Были продемонстрированы достоинства символьных методов расчета и большие возможности современных СКМ по их реализации.
Сравнительная оценка различных СКМ показывает, что для целей изучения математики и решения прикладных задач общего характера более всего подходит СКМ MathCad, а для узкоспециальных высокопрофессиональных задач предпочтительней СКМ Мathematica.
Кратко перечислим перспективы совершенствования СКМ по обобщению приведенной литературы:
- совершенствование серверных интернет-услуг СКМ;
- совершенствование алгоритмов символьных вычислений, лозунг "Даешь любую задачу – и ЕГЭ, и конкурсную!";
- дальнейшее развитие методов графической визуализации, интеллектуальное совершенствование интерфейса пользователя;
- развитие программных средств СКМ MathCad;
- поддержка современных аппаратных решений, многоядерных процессоров и новых технологий распараллеливания вычислений, нейронных архитектур;
- расширение возможностей и скорости логического анализа, особенно при одновременной обработке многих тысяч переменных, интеграция с ГИС;
- совершенствование алгоритмов решения дифференциальных уравнений;
- новые алгоритмы вычисления корней особых уравнений с большим числом (несколько тысяч) неизвестных;
- интеграция алгоритмов биоинформатики и генной инженерии, разработка других перспективных пакетов расширений.
Контрольные вопросы
- Что такое СКМ? Когда стало возможно их создание?
- Что вы знаете о создании отечественной СКМ?
- Назовите особенности выполнения численных и символьных вычислений в СКМ.
- Какие СКМ вам известны? Дайте им сравнительную оценку.
- Какая СКМ наиболее приспособлена для использования в сфере образования? Почему?
- Какие особенности интерфейса СКМ Mathematica вам известны?
- Назовите основные составные части СКМ MathCad и их назначение.
- Что такое сервер Mathcad Application Server и для чего он используется?
- Какое расширение имеют файлы документов MathCad?
- Создается ли в СКМ MathCad исполняемый .exe файл и какие особенности работы с документами MathCad из этого возникают?
- Назовите основные панели инструментов СКМ MathCad и их назначение.
- Как обозначена кнопка вызова панели Symbolic в СКМ MathCad и почему?
- Какие действия с математическими выражениями можно выполнять при помощи основных операторов математических преобразований панели Symbolic СКМ MathCad?
- Какой оператор панели Symbolic СКМ MathCad наиболее универсален для упрощения выражений?
- Как выполнить аналитическое дифференцирование функции в СКМ MathCad и как проверить правильность результата?
- В чем отличие способа решения ЛОДУ в СКМ MathCad и Mathematica?
- Как решить ЛОДУ в СКМ MathCad и как проверить правильность результата?
- Как найти преобразование Лапласа для элементарных функций? Как проверить результат?
- Назовите способы импорта таблицы из MS EXCEL в документ СКМ MathCad.
- Что такое e-Books в СКМ MathCad и как их вызывать?
- Что такое быстрые шпаргалки Quick Sheets в СКМ MathCad и как ими пользоваться?
- Почему в учебнике подробно описывается порядок аналитического решения полиномиального уравнения 4 степени, но не приводится результат?
- Какие перспективы развития СКМ перечислены в учебнике? А какие перспективы видите вы?