MATHCAD Obliczenia symboliczne

Podobne dokumenty
Obliczenia Symboliczne

Mathcad c.d. - Macierze, wykresy 3D, rozwiązywanie równań, pochodne i całki, animacje

WYMAGANIA EDUKACYJNE NA POSZCZEGÓLNE OCENY MATEMATYKA STOSOWANA - KLASA II I. POWTÓRZENIE I UTRWALENIE WIADOMOŚCI Z ZAKRESU KLASY PIERWSZEJ

Egzamin ustny z matematyki semestr II Zakres wymaganych wiadomości i umiejętności

WYMAGANIA EDUKACYJNE NA POSZCZEGÓLNE OCENY

Matematyka. rok akademicki 2008/2009, semestr zimowy. Konwersatorium 1. Własności funkcji

ROZKŁAD MATERIAŁU DO II KLASY LICEUM (ZAKRES ROZSZERZONY) A WYMAGANIA PODSTAWY PROGRAMOWEJ.

Próbny egzamin z matematyki dla uczniów klas II LO i III Technikum. w roku szkolnym 2012/2013

Laboratorium 1b Operacje na macierzach oraz obliczenia symboliczne

MATHCAD Wprowadzenie

KLASA II LO Poziom rozszerzony (wrzesień styczeń)

Równania poziom podstawowy (opracowanie: Mirosława Gałdyś na bazie = Rozwiąż układ równań: (( + 1 ( + 2 = = 1

Definicja i własności wartości bezwzględnej.

Wprowadzenie do Mathcada 1

Zajęcia nr 1 (1h) Dwumian Newtona. Indukcja. Zajęcia nr 2 i 3 (4h) Trygonometria

Wymagania edukacyjne na poszczególne oceny branżowa szkoła I stopnia klasa 1 po gimnazjum

Rozwiązania zadań z kolokwium w dniu r. Zarządzanie Licencjackie, WDAM, grupy I i II

for - instrukcja pętli "dla" umożliwia wielokrotne obliczenie sekwencji wyrażeń s s + k s while z j

Wymagania edukacyjne z matematyki klasa II technikum

III. Wstęp: Elementarne równania i nierówności

Plan wynikowy z rozkładem materiału

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z MATEMATYKI DLA KLASY III

ELEKTROTECHNIKA Semestr 1 Rok akad / ZADANIA Z MATEMATYKI Zestaw Przedstaw w postaci algebraicznej liczby zespolone: (3 + 2j)(5 2j),

WYMAGANIA EDUKACYJNE NA POSZCZEGÓLNE OCENY

Równania liniowe i nieliniowe

Wymagania na egzamin poprawkowy z matematyki w roku szkolnym 2018/2019 klasa 1 TLog

Metody numeryczne. Sformułowanie zagadnienia interpolacji

Indukcja matematyczna

Treści programowe. Matematyka 1. Efekty kształcenia. Literatura. Warunki zaliczenia. Ogólne własności funkcji. Definicja 1. Funkcje elementarne.

Funkcje Andrzej Musielak 1. Funkcje

Wymagania edukacyjne. Hasło z podstawy programowej 1. Liczby naturalne 1 Liczby naturalne, cechy podzielności. Liczba godzin

1 Funkcja wykładnicza i logarytm

Wymagania na egzamin poprawkowy z matematyki w roku szkolnym 2018/2019 klasa 1 TŻiUG

KLUCZ PUNKTOWANIA ODPOWIEDZI

Zakres materiału obowiązujący do egzaminu poprawkowego z matematyki klasa 1 d LO

ZAGADNIENIA PROGRAMOWE I WYMAGANIA EDUKACYJNE DO TESTU PRZYROSTU KOMPETENCJI Z MATEMATYKI DLA UCZNIA KLASY II

Wymagania i plan wynikowy z matematyki dla klasy I BO

FUNKCJA LINIOWA - WYKRES

Wstęp do analizy matematycznej

Wymagania edukacyjne na poszczególne oceny To się liczy! Branżowa Szkoła I stopnia, klasa 1 po szkole podstawowej

Ciągłość funkcji jednej zmiennej rzeczywistej. Autorzy: Anna Barbaszewska-Wiśniowska

Repetytorium z matematyki ćwiczenia

Wymagania edukacyjne: Matematyka Zasadnicza Szkoła Zawodowa

Technikum Nr 2 im. gen. Mieczysława Smorawińskiego w Zespole Szkół Ekonomicznych w Kaliszu

Wykłady z matematyki Liczby zespolone

PORÓWNANIE TREŚCI ZAWARTYCH W OBOWIĄZUJĄCYCH STANDARDACH EGZAMINACYJNYCH Z TREŚCIAMI NOWEJ PODSTAWY PROGRAMOWEJ

Wymagania edukacyjne z matematyki

(a b 1 2); : ( b a + b ab 2 + c ). : a2 2ab+b 2. Politechnika Białostocka KATEDRA MATEMATYKI. Zajęcia fakultatywne z matematyki 2008

ROZKŁAD MATERIAŁU DO 1 KLASY LICEUM (ZAKRES ROZSZERZONY) A WYMAGANIA PODSTAWY PROGRAMOWEJ.

Zagadnienia do małej matury z matematyki klasa II Poziom podstawowy i rozszerzony

Funkcje wymierne. Jerzy Rutkowski. Działania dodawania i mnożenia funkcji wymiernych określa się wzorami: g h + k l g h k.

Wykład 5. Informatyka Stosowana. 7 listopada Informatyka Stosowana Wykład 5 7 listopada / 28

Funkcje wymierne. Funkcja homograficzna. Równania i nierówności wymierne.

Klasa 1 technikum. Poniżej przedstawiony został podział wymagań na poszczególne oceny szkolne:

Rachunek różniczkowy i całkowy 2016/17

Metody numeryczne I Równania nieliniowe

2) R stosuje w obliczeniach wzór na logarytm potęgi oraz wzór na zamianę podstawy logarytmu.

Obliczenia iteracyjne

ROZKŁAD MATERIAŁU DO 1 KLASY LICEUM (ZAKRES PODSTAWOWY) A WYMAGANIA PODSTAWY PROGRAMOWEJ.

Treści programowe. Matematyka. Efekty kształcenia. Warunki zaliczenia. Literatura. Funkcje elementarne. Katarzyna Trąbka-Więcław

Projekt Era inżyniera pewna lokata na przyszłość jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

KURS WSPOMAGAJĄCY PRZYGOTOWANIA DO MATURY Z MATEMATYKI ZDAJ MATMĘ NA MAKSA. przyjmuje wartości większe od funkcji dokładnie w przedziale

Treści programowe. Matematyka. Literatura. Warunki zaliczenia. Funkcje elementarne. Katarzyna Trąbka-Więcław

Propozycja planu wynikowego z rozkładem materiału dla klasy 1 branżowej szkoły I stopnia

WYMAGANIA WSTĘPNE Z MATEMATYKI

Przedmiotowy system oceniania wraz z określeniem wymagań edukacyjnych klasa druga zakres rozszerzony

V. WYMAGANIA EGZAMINACYJNE

Rozwiązania zadań z kolokwium w dniu r. Zarządzanie Inżynierskie, WDAM, grupy I i II

Liczby zespolone. x + 2 = 0.

TRYGONOMETRIA. 1. Definicje i własności funkcji trygonometrycznych

WYRAŻENIA ALGEBRAICZNE

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z MATEMATYKI DLA KLASY DRUGIEJ LICEUM OGÓLNOKSZTAŁCĄCEGO ZAKRES PODSTAWOWY

Analiza matematyczna Mathematical analysis. Transport I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Projekt Era inżyniera pewna lokata na przyszłość jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Następnie przypominamy (dla części studentów wprowadzamy) podstawowe pojęcia opisujące funkcje na poziomie rysunków i objaśnień.

Projekt Era inżyniera pewna lokata na przyszłość jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

1 Funkcja wykładnicza i logarytm

Wykorzystanie programów komputerowych do obliczeń matematycznych, cz. 2/2

Plan wynikowy z przedmiotu: MATEMATYKA

Program zajęć pozalekcyjnych z matematyki poziom rozszerzony- realizowanych w ramach projektu Przez naukę i praktykę na Politechnikę

ROZKŁAD MATERIAŁU NAUCZANIA KLASA 1, ZAKRES PODSTAWOWY

MATEMATYKA II. znaleźć f(g(x)) i g(f(x)).

Całka nieoznaczona, podstawowe wiadomości

Numeryczne rozwiązywanie równań i układów równań

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z MATEMATYKI dla klasy I ba Rok szk. 2012/2013

Kształcenie w zakresie podstawowym. Klasa 2

WYMAGANIA EDUKACYJNE - matematyka - poziom rozszerzony Dariusz Drabczyk

Kształcenie w zakresie podstawowym. Klasa 1

WYMAGANIA EDUKACYJNE NIEZBĘDNE DO OTRZYMANIA PRZEZ UCZNIA POSZCZEGÓLNYCH ŚRÓDROCZNYCH I ROCZNYCH OCEN KLASYFIKACYJNYCH Z MATEMATYKI

1 + x 1 x 1 + x + 1 x. dla x 0.. Korzystając z otrzymanego wykresu wyznaczyć funkcję g(m) wyrażającą liczbę pierwiastków równania.

Propozycje sprawdzianów z matematyki w klasie I liceum i technikum poziom podstawowy

SPIS TREŚCI WSTĘP LICZBY RZECZYWISTE 2. WYRAŻENIA ALGEBRAICZNE 3. RÓWNANIA I NIERÓWNOŚCI

EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI

Pochodna funkcji jednej zmiennej

1. Równania i nierówności liniowe

Rozdział 2. Liczby zespolone

MATEMATYKA Wymagania edukacyjne i zakres materiału dla klasy drugiej poziom podstawowy w roku szkolnym 2013/2014 ZAKRES MATERIAŁU, TREŚCI NAUCZANIA

Funkcja kwadratowa. f(x) = ax 2 + bx + c = a

Wymagania edukacyjne na poszczególne oceny z matematyki w klasie I poziom rozszerzony

Transkrypt:

MATHCAD 000 - Obliczenia symboliczne Przekształcenia algebraiczne UWAGA: Obliczenia symboliczne można wywoływać na dwa różne sposoby: poprzez menu Symbolics poprzez przyciski paska narzędziowego Symbolic Pierwszy sposób, choć może trochę łatwiejszy w użyciu, jest o wiele mniej elastyczny, dlatego w niniejszym opracowaniu ograniczamy się do podania przykładów z zastosowaniem paska narzędziowego Symbolic (można też korzystać z klawiatury ale wygodniejsze w tym przypadku jest używanie myszy) Wzór f := i i = f ( ) ( ) ( ) Opis definicja funkcji zwykłe obliczenie symboliczne (f(), Ctrl) X := 4 f( X) 6 UWAGA: jeżeli zmienna X została zdefiniowana (tak jak tutaj) to w wyrażeniach symbolicznych będzie niestety używana jej wartość a nie symbol X X := X Aby zapobiec takiej sytuacji należy zastosować rekurencyjną definicję zmiennej f( X) ( X ) ( X ) ( X ) teraz znów jest OK!!!! Słowa kluczowe - modyfikatory obliczeń symbolicznych W wielu przypadkach standardowy operator obliczeń symbolicznych -> jest niewystarczający i musimy "podpowiedzieć" Mathcadowi w jakiej postaci chcemy otrzymać wzór Poniżej przedstawiamy listę najczęściej stosowanych modyfikatorów (zob pasek Symbolic) epand - rozwinięcie na składniki f epand 6 6 factor - faktoryzacja - rozkład na czynniki 6 6 factor ( ) ( ) ( ) /9

factor [( ) ( ) ] simplify - uprość wyrażenie ( ) ( ) Jeżeli mogą wystąpić potencjalne osobliwości to Mathcad nie upraszcza wyrażeń automatycznie simplify Musimy mu podpowiedzieć żeby starał się możliwie najlepiej uprościć wyrażenie Materiał dodatkowy ( ) simplify Czasami należy pomóc jeszcze bardziej poprzez ograniczenie dziedziny simplify, assume=real - mówi że zmienne są liczbami rzeczywistymi simplify, assume=realrange(a,b) - lub ograniczone w pewnym przedziale csgn simplify, assume = real signum simplify, assume = RealRange 0, Podobnie, ale bardziej precyzyjnie działa klucz assume bo pozwala określać dziedzinę pojedynczej zmiennej Przykład podajemy na końcu tego punktu Do przekształceń trygonometrycznych przydatny jest modyfikator simplify, trig - wykorzystaj ogolnie znane tożsamości trygonometryczne sin sin cos simplify, trig sin tu nie wie co z tym chcemy zrobić tu upraszczamy ale otrzymujemy rozwiązanie w dziedzinie zespolonej dla liczb rzeczywistych - już bez kłopotów podpowiadamy, że jest nieujemne co pozwala jeszcze lepiej uprościć wyrażenie float,m - podaj wynik w postaci liczb rzeczywistych z m cyframi znaczącymi liczba m może być z zakresu przykład - wyznaczenie 0 cyfry po przecinku liczby π m 0!!! π float, 49689798466487908849769997 /9

Materiał dodatkowy f coeffs, coeffs - podaj współczynniki wielomianu f ( ) ( ) ( ) 6 6 Pozostałe modyfikatory stosowane są w bardziej zaawansowanych obliczeniach Część z nich poznamy w dalszej części materiału Przydatnym skrótem klawiaturowym jest CtrlShift (drugi przycisk), który pozwala na wprowadzanie dowolnych modyfikatorów z klawiatury - trzeba jednak wiedzeć co wpisać UWAGA: w jednym regionie można zrealizować serię obliczeń symbolicznych po kolei lub poprzez grupowanie modyfikatorów ( π) porównaj współczynniki poniżej f epand, 6 π factor π float, ( 4) ( 4) 6 π factor ( 4) ( 4) float, grupowanie - klikaj kolejne modyfikatory i dopiero potem je redaguj Materiał dodatkowy assume X=real - X jest liczbą rzeczywistą assume X=RealRange(a,b) - X jest liczbą rzeczywistą z przedziału (a,b) assume, = RealRange(, 0) uprość wyrażenie przy założeniu że simplify 0 Ćwiczenie : Przedstaw funkcje podane poniżej w standardowej postaci (wielomianowej) Następnie rozłóż je na czynniki i sprawdź jakie są pierwiastki rzeczywiste! k k a) F := b) W := i k! ( k)! i k = 0 i = 0 Uprość wyrażenia: a) 4 b) c) cos( a) sin() a 4 Spróbuj otrzymać znane wzory trygonometryczne na sin(a) i sin(ab) 4 Uprość pierwiastki i 4 4 dla dodatnich (sprawdź wynik dla ujemnych) Rozwiń liczbę e =7 do 40 miejsc po przecinku /9

Granice, pochodne i całki Wzór Opis 0 sin CtrlL, sin()/, tab,, tab, 0, Ctrl d d 0 ( sin ) e d π cos Shift/, 'apostrof, ^, spacja,, sin(), tab,, Ctrl Shift7, e^-^, tab,, tab, 0, tab, CtrlShiftZ, Ctrl series,x=0,n - rozwiń funkcję w szereg Taylora rozwinięcie względem X w otoczeniu punktu 0 do rzędu X N sin series,, 0 6 0 040 7 6880 9 Ponieważ temat jest dobrze znany a cała zabawa polega na wywoływaniu odpowiednich symboli z paska narzędziowego "Calculus" lub używaniu odpowiednich skrótów klawiaturowych przechodzimy do ćwiczeń Ćwiczenie Oblicz granice: ( ) ( ) ( ) a) 0 c) f) n n i n n = n Zdefiniuj funkcję: f i d) i 0 b) ln( sin ) ln( sin ) g) ( ) ( ) ( ) e) 0 ln := Narysuj jej wykres w przedziale od - do Oblicz e lewo- i prawostronną granicę f() dla = Sprawdź zwykłą granicę (co odpowie Mathcad?) 4/9

Mathcad?) Oblicz pochodne pierwszego i drugiego stopnia po i uprość otrzymane wyrażenia do możliwie związłej postaci: a) b) ( ) ( ) ( ) (tu rozwiń do zwykłej postaci) c) ln d) sin ln ( ) e) tan f) sin cos g) asin() h) ln 4 Oblicz całki (oznaczone lub nieoznaczone): a) sin d b) tan d c) a d (dla a > 0) d) uprość i porównaj wyniki z e) i f) 0 (tu Mathcad daje mały błąd!!! Jaki???) e e) d f) d g) ( y ) d dy 0 Rozwiń w szereg Taylora nastepujące funkcje: a) cos() b) c) a (dla a > 0) d Obliczenia symboliczne na macierzach ORIGIN := b A := a A c d A ad bc d ( ad bc ) c ( ad bc ) b ( ad bc ) a ( ad bc ) Przy okazji pokazujemy przykład zastosowania modyfikatora substitute A subtitute,wyr=wyr - podstaw wyr zamiast wyr substitute, ad bc = d c b a /9

inny przykład C := cos sin sin cos macierz funkcyjna C cos sin tu też często trzeba dopomóc w upraszczaniu wyrażeń C simplify teraz OK C simplify cos sin sin cos T cos( α) sin( α) C α sin α cos α Jeżeli potrafimy obliczyć symbolicznie macierz odwrotną, to tym samym potrafimy symbolicznie rozwiązywać liniowe układy równań Rozwiązywanie równań z jedną niewiadomą UWAGA: w równaniach nie używamy zwykłago znaku = tylko Ctrl= Można nie podawać prawej strony jeśli jest =0 ale zmniejsza to czytelność zapisu, dlatego nie polecamy tego uproszczenia a solve, - znajdź rozwiązanie równania względem zmiennej b c = 0 solve, ( a ) ( a ) b b 4a c b b 4a c Często wynik jest na tyle skomplikowany, że mathcad nie potrafi podać rozwiązania w zwięzłej postaci, jeśli wynik zależy od kilku parametrów Na przykład, jeżeli podobną do opisanej wyżej metody zastosujemy do ogólnego równania -go stopnia to natrafimy na problem!!! Dużo łatwiej otrzymać rozwiązanie, gdy operujemy na konkretnych liczbach, ale wynik też może być bardzo "rozlazły" a b c d = 0 solve, ( 6) 6/9

4 = 0 solve, 6 6 6 6 6 6 6 6 ( i i Jeżeli wystarczają nam konkretne wartości liczbowe, to warto dodatkowo zastosować modyfikator float,n 4 = 0 solve, float, 6 606 74684 74684 4687i 4687i Gdy mamy równanie przestępne to nie jest mozliwe otrzymanie zwięzłego rozwiązania w postaci wzoru W takich sytuacjach Mathcad podaje rozwiązanie numeryczne z 0 cyframi znaczącymi Jeżeli nie potrzebujemy aż takiej dokładności to znów przydatny jest modyfikator float,n Przykład: Znaleźć punkty przecięcia wykresów y = cos() i y = graficzna ilustracja do tego przykładu cos = solve, 7908606466 cos = solve, 7908 float, 6 cos 0 Niestety dla równań przestępnych (nawet najprostszych) Mathcad podaje pierwsze znalezione rozwiązanie 7/9

Nieco zmodyfikowane zadanie ma trzy pierwiastki, ale Mathcad podaje tylko jedno graficzna ilustracja do tego przykładu cos = 0 solve, 09666684648 podobnie nie ma co liczyć aby Mathcad podał nam rodzinę rozwiązań np dla funkcji okresowych cos 0 0 cos = 0 solve, π a nie π kπ WNIOSEK: Nie wszystko rozwiąże za nas Mathcad automatycznie W wielu przypadkach musimy mu umiejętnie pomagać, co wymaga od nas dostatecznego rozumienia zagadnienia i znajomości matematyki w tym zakresie Musimy też poznać nieco bardziej zaawansowane techniki w Mathcadzie Do problemu wrócimy w kolejnych ćwiczeniach Aby liczyć na sukces to niestety trzeba matmę choć trochę znać Rozwiązywanie nierówności - przykład > solve, < ( < ) ( < ) To rozwiązanie czytamy następująco: (, ) (, ) 4 Jak widać z przedstawionych wykresów Mathcad dobrze wywiązał się z tego zadania 4 0 4 6 Na piechotę mielibyśmy trochę liczenia: różne równania kwadratowe (tu akurat dwa z nich są tylko liniowe) dla różnych zakresów zmiennej, a po rozwiazaniu jeszcze weryfikacja pierwiastków, czy zawierają się w założonym przedziale - w sumie żmudne i podatne na błedy rachunki, których można uniknąć stosując Mathcada Ćwiczenie Rozwiąż równania i sporządź odpowiednie wykresy: a) 6 87 4 74 4 = 0 b) e = Zamień w powyższych dwóch przykładach znak = na > i rozwiąż odpowiednie 8/9

nierówności Poszukaj w helpie informacji na temat tajemniczych funkcji W() i W(n,) otrzymanych b) 9/9