Иллюстрированный самоучитель по MathCAD 12

Введение 2
Основные сведения о Mathcad 3
Знакомство с Mathcad. Назначение Mathcad. 4
Интерфейс пользователя 5
Панели инструментов 6
Справочная информация 7
Основы вычислений в Mathcad. Операторы численного и символьного вывода. 8
Математические выражения и встроенные функции 9
Переменные и оператор присваивания 10
Функции пользователя 11
Типы чисел 12
Ранжированные переменные и матрицы 14
Размерные переменные 15
Ввод и редактирование формул. Элементы интерфейса редактора формул. 16
Ввод формул 17
Перемещение линий ввода внутри формул 18
Изменение формул 19
Программирование 21
Графики. Типы графиков. Создание графика. 23
X-Y график двух векторов 24
X-Y график функции 25
Построение нескольких рядов данных 26
Форматирование графиков 27
Трехмерные графики 31
Алгебраические вычисления 34
Операторы 35
Арифметические операторы. Вычислительные операторы. 36
Логические операторы 37
Матричные операторы. Операторы выражения. 38
Функции. Элементарные функции. 39
Вспомогательные функции 41
Функция вывода текущего времени. Спецфункции. 42
Алгебраические преобразования. О способах символьных вычислений. 43
Разложение выражений 44
Упрощение выражений 46
Разложение на множители 47
Приведение подобных слагаемых 48
Вычисление коэффициентов полинома 49
Разложение на простые дроби 50
Вычисление рядов и произведений 51
Подстановка переменной 52
Получение численного значения выражения 53
Вычисление предела 54
О специфике аналитических вычислений 55
Дифференцирование 56
Аналитическое дифференцирование. Аналитическое дифференцирование функции. 57
Вычисление производной функции в точке 58
Определение функций пользователя через оператор дифференцирования. Дифференцирование при помощи меню. 59
Численное дифференцирование. Дифференцирование в точке. 60
Об алгоритме дифференцирования 61
Производные высших порядков 63
Частные производные 64
Примеры: градиент, дивергенция и ротор 65
Пример: якобиан 68
Разложение функции в ряд Тейлора. Разложение в ряд при помощи меню. 69
Оператор разложения в ряд 70
Интегрирование 71
Определенный интеграл. Оператор интегрирования. 72
О выборе алгоритма численного интегрирования 74
О традиционных алгоритмах интегрирования 75
Алгоритм Ромберга 77
Неопределенный интеграл 78
Интегралы специального вида 79
Пример: длина дуги кривой 81
Интеграл Фурье. Об интегральных преобразованиях функций. 82
Аналитическое преобразование Фурье 83
Дискретное преобразование Фурье 84
Преобразование Фурье комплексных данных 85
Двумерное преобразование Фурье 86
Другие интегральные преобразования. Преобразование Лапласа. 87
Z-преобразование 88
Вейвлет-преобразование 89
Нелинейные алгебраические уравнения 92
Нелинейные алгебраические уравнения 93
Символьное решение уравнений. Вычислительный блок Given/Find. 94
Одно уравнение 95
Системы уравнений 97
Решение уравнений при помощи меню 98
Численное решение уравнений. Системы уравнений: функция Find. 99
Уравнение с одним неизвестным: функция root 102
Корни полинома: функция polyroots 104
Локализация корней 105
О численных методах. Метод секущих: функция root. 106
Градиентные методы: функция Find 107
Метод продолжения по параметру 109
Оптимизация 111
Оптимизация 112
Поиск экстремума функции. Локальный экстремум. 113
Условный экстремум 114
Экстремум функции нескольких переменных 115
Пример: линейное программирование 116
Аналитическое решение задач на экстремум 117
Приближенное решение алгебраических уравнений 118
Пример: регуляризация некорректных задач. О постановке некорректных задач. 120
Квазирешение 123
Регуляризация Тихонова 124
Линейная алгебра 126
Простейшие матричные операции. Транспонирование. 127
Сложение и вычитание 128
Умножение 129
Векторная алгебра. Модуль вектора. 130
Скалярное произведение. Векторное произведение. 131
Векторизация массива 132
Вычисление определителей и обращение квадратных матриц. Определитель квадратной матрицы. 133
Ранг матрицы. Обращение квадратной матрицы. 134
Возведение квадратной матрицы в степень 135
Матричные нормы 136
Число обусловленности квадратной матрицы 137
Вспомогательные матричные функции. Автоматическая генерация матриц. 138
Разбиение и слияние матриц 140
Сортировка элементов матриц 142
Вывод размера матрицы 143
Системы линейных уравнений 144
Системы линейных уравнений 145
Хорошо обусловленные системы с квадратной матрицей. Вычислительный блок Given/ Find. 146
Функция lsolve 147
Произвольные системы линейных уравнений. Переопределенные системы. 148
Недоопределенные системы 152
Вырожденные и плохо обусловленные системы 155
Матричные разложения. СЛАУ с треугольной матрицей. 158
Разложение Холецкого 159
LU-разложение 160
QR-разложение 161
SVD-(сингулярное) разложение 163
Собственные векторы и собственные значения матриц 164
Обыкновенные дифференциальные уравнения: динамические системы 165
О постановке задач. Задачи Коши для ОДУ. 166
Фазовый портрет динамической системы 168
Дифференциальное уравнение N-го порядка 169
Система N дифференциальных уравнений. Встроенные функции для решения систем ОДУ. 170
Решение одного уравнения (N=1) 172
Решение систем ОДУ в одной заданной точке 173
О численных методах 174
Жесткие системы ОДУ 177
Функции для решения жестких ОДУ 178
Пример: химическая кинетика 179
Примеры: классические динамические системы. Модели динамики биологических популяций. 181
Автоколебания 182
Странный аттрактор 183
Брюсселятор 184
Обыкновенные дифференциальные уравнения: краевые задачи 185
О постановке задач 186
Решение краевых задач средствами Mathcad. Алгоритм стрельбы. 187
Двухточечные краевые задачи 188
Краевые задачи с условием во внутренней точке 190
Задачи на собственные значения для ОДУ 192
Разностные схемы для ОДУ. О разностном методе. 193
Жесткие краевые задачи 195
Нелинейные краевые задачи. О постановке задачи. 196
Метод стрельбы 197
Разностные схемы 198
Дифференциальные уравнения в частных производных 200
О постановке задач. Классификация уравнений в частных производных. 201
Пример: уравнение диффузии тепла 202
Разностные схемы 205
Явная схема Эйлера 206
Неявная схема Эйлера 210
О возможности решения многомерных уравнений 212
Встроенные функции для решения уравнений в частных производных. Параболические и гиперболические уравнения. 213
Эллиптические уравнения 216
Статистика 219
Статистические распределения 220
Статистические функции 221
Пример: нормальное (Гауссово) распределение 222
Выборочные статистические характеристики. Гистограммы. 224
Среднее и дисперсия 226
Примеры: Выборочная оценка дисперсии и среднего нормальной случайной величины 227
Корреляция 229
Новые функции корреляционного анализа сигналов. Коэффициенты асимметрии и эксцесса. 230
Статистические функции матричного аргумента 231
Методы Монте-Карло. Генерация псевдослучайных чисел. 232
Генерация коррелированных выборок 233
Моделирование случайного процесса 234
Пример: огибающая и фаза нормального случайного процесса 235
Интерполяция и регрессия 236
Интерполяция и регрессия 237
Интерполяция. Линейная интерполяция. 238
Кубическая сплайн-интерполяция 239
Полиномиальная сплайн-интерполяция 240
Сплайн-экстраполяция 241
Экстраполяция функцией предсказания 242
Многомерная интерполяция 243
Регрессия. Линейная регрессия. 244
Полиномиальная регрессия 245
Другие типы регрессии 248
Регрессия общего вида 249
Ввод/вывод данных. Ввод/вывод в текстовые файлы. 250
Ввод/вывод в файлы других типов 251
Мастер импорта данных и функция READFILE 253
Спектральный анализ 255
Спектральный анализ 256
Фурье-спектр. Фурье-спектр действительных данных. 257
Обратное преобразование Фурье 259
Преобразование Фурье комплексных данных 260
Пример: артефакты дискретного Фурье-преобразования 261
Пример: спектр модели сигнал/шум 263
Двумерный спектр Фурье 265
Вейвлет-спектры 266
Встроенная функция вейвлет-преобразования 267
Программирование вейвлет-преобразований 268
Сглаживание и фильтрация. Встроенные функции для сглаживания: ВЧ-фильтр. 269
Скользящее усреднение: ВЧ-фильтр 270
Устранение тренда: НЧ-фильтр 271
Полосовая фильтрация 272
Спектральная фильтрация 273
Пример: вычисление спектра мощности 274
Приложения 275
Пользователям предыдущих версий Mathcad 276
Команды меню и панели инструментов 277
Встроенные операторы и функции 284
Сообщения об ошибках 294
Ресурсы Mathcad 301