WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
Федеральное агентство по образованию И.С. Тропин, О.И. Михайлова, А.В. Михайлов Численные и технические расчеты в среде Scilab (ПО для решения задач численных и технических вычислений) Учебное пособие Москва 2008 Тропин И.С., Михайлова О.И., Михайлов А.В.

Т 742 Численные и технические расчеты в среде Scilab (ПО для решения задач численных и технических вычислений): Учебное пособие. — Москва: 2008. — 65 с.

Пособие содержит описание основных приемов работы с системой Scilab (v.4.1.2), предназначенной для численных научных и инженерных расчетов.

Целью данного пособия является описание возможностей Scilab в объеме, достаточном для использования системы при выполнении задач по математике и физике в школе.

Пособие ориентировано на преподавателей средней школы и не требует от читателя знания программирования. Возможности системы излагаются на примере решения школьных задач по математике и физике для 9—11 классов.

И.С. Тропин, О.И. Михайлова, А.В. Михайлов Численные и технические расчеты в среде Scilab Глава 1. Оглавление Оглавление.....................................................................................................3 Введение.........................................................................................................5 Глава 1. Начало работы................................................................................7 1.1. Начало и завершение сеанса......................................................................7 1.1. Описание меню — основного окна Scilab....................................................10 1.2. Работа с командной строкой..................................................................11 Глава 2. Переменные в Scilab.....................................................................13 2.1. Пользовательские переменные................................................................13 2.2. Системные переменные..........................................................................Глава 3. Математические операции в Scilab.............................................Глава 4. Встроенные функции в Scilab......................................................4.1. Встроенные математические функции....................................................4.2. Функция вывода на экран printf.................................................................Глава 5. Функции, определяемые пользователем.....................................Глава 6. Численное дифференцирование и интегрирование в Scilab...............6.1. Интегрирование в Scilab.........................................................................6.2. Вычисление производной в Scilab..............................................................Глава 7. Списки в Scilab..............................................................................7.1. Создание списков. Обращение к элементам списков...................................7.1.1. Одномерные списки. Строки и столбцы................................................7.1.2. Многомерные списки. Таблицы...........................................................7.2. Математические действия над списком..................................................Глава 8. Полиномы......................................................................................8.1. Задание полиномов. Функция poly.............................................................8.2. Действия над полиномами......................................................................Глава 9. Решение уравнений......................................................................Глава 10. Решение систем линейных уравнений......................................Глава 11. Построение графиков.................................................................11.1. Функция plot.........................................................................................11.2. Оформление графиков............................................................................11.2.1. Изображение сетки в графической области........................................11.2.2. Вывод названий графика и осей.......................................................11.2.3. Нанесение описания линий..............................................................Глава 12. Примеры вычислений в Scilab...................................................12.1. Вычисление площади круга и длины окружности.....................................12.2. Вычисление длины вектора....................................................................12.3. Построение касательной к кривой в заданной точке................................12.4. Решение уравнения графическим способом..............................................12.5. Решение биквадратного уравнения.........................................................12.6. Вывод значения выражения на экран......................................................12.7. Вычисление определенного интеграла....................................................12.8. Вычисление длины гипотенузы..............................................................12.9. Задание функции для вычисления логарифма с произвольным основанием. Задания для самоконтроля.........................................................................Глоссарий.....................................................................................................Список литературы......................................................................................Приложение А..............................................................................................И.С. Тропин, О.И. Михайлова, А.В. Михайлов Численные и технические расчеты в среде Scilab Введение Интенсификация научных исследований и инженерных разработок в условиях рыночных отношений, когда реализаций новых проектов ведется в жестких временных рамках, обусловила необходимость в программном обеспечении, позволяющем получать результат сложных математических задач в приемлемые сроки. В ответ на эту потребность различными фирмами и институтами был создан ряд программных продуктов, к их числу относятся, например, ANSYS, ROOT, MathLab и Scilab, рассматриваемый в данном пособии. Из числа упомянутых приложений ANSYS и MathLab являются коммерческими, ROOT и Scilab распространяются свободно.



Все приложения этого класса предоставляют пользователю командный интерфейс, с помощью которого производится описание математической формулировки задачи. После выполнения каждой команды можно видеть результат ее выполнения. Последовательным выполнением команд, по существу, создается программа, которая состоит из обращений к соответствующим высокоуровневым функциям, предоставляемым системой. Например, чтобы нарисовать график зависимости f(x), необходимо вызвать функцию рисования графиков, сообщить этой функции вид f(x) и, возможно, ее область определения.

Каждая из систем использует собственный язык программирования высокого уровня, за исключением ROOT, где применяется C++.

Языки программирования каждой из упомянутых систем несовместимы между собой, однако программы, написанные на языке MathLab, могут быть импортированы в Scilab с помощью встроенных средств системы.

Обстоятельством, которое препятствует использованию этих систем в России, является отсутствие русскоязычного интерфейса и документации на русском языке. Для Scilab, например, авторам удалось обнаружить лишь три русскоязычные книги [1 — 3]. Система оснащена обширным встроенным справочником, однако информация в нем доступна лишь на английском и французском языках.

Целью данного пособия является описание возможностей Scilab в объеме, достаточном для использования системы при выполнении задач по математике и физике в школе. По мнению авторов, применение Scilab преподавателями в повседневной деятельности позволит увеличить эффективность их труда, а также преподносить материал более доходчиво, используя презентационные возможности системы. При исследовании функций, например, нетрудно написать небольшую программу, которая строит график функции при определенных параметрах.

Можно дать ученикам возможность самим варьировать эти параметры, наблюдать эффект на графиках и делать выводы о влиянии коэффициенИ.С. Тропин, О.И. Михайлова, А.В. Михайлов Численные и технические расчеты в среде Scilab тов на вид функции. Таким образом, вероятно, может быть организована лабораторная работа или демонстрация на уроке. Приведенный пример, пожалуй, самый очевидный способ использования Scilab в школе.

Авторы надеются, что новые возможности, предоставляемые системой, позволят творческим преподавателям обнаружить и менее очевидные способы применения Scilab.

И.С. Тропин, О.И. Михайлова, А.В. Михайлов Численные и технические расчеты в среде Scilab Глава 1. Начало работы Scilab — это система компьютерной математики, предназначенная для решения вычислительных задач. Для того чтобы приступить к решению задачи, необходимо запустить Scilab. После запуска на экране появляется основное окно программы. Его появление означает начало сеанса работы пользователя. Закрытие окна означает прекращение сеанса. Далее показано, как начать и завершить сеанс, описаны составные части (области) основного окна, дано назначение пунктов меню. Приведенные сведения справедливы для версии Scilab 4.1.2, выпущенной в 2007 г.

Рис. 1. Основное окно Scilab 1.1. Начало и завершение сеанса Самым общим способом запуска является запуск программы через терминал. Для запуска программы введите в командной строке интерпретатора shell строку scilab и нажмите клавишу «Enter». После ввода команды откроется основное окно программы, показанное на рис. 1.

Можно вставить запуск Scilab в меню менеджера окон. Операция может быть произведена администратором системы или самим пользователем. В некоторых дистрибутивах Scilab присутствует в меню сразу после установки. На рис.2 представлен фрагмент системы меню KDE дистрибутива ПСПО.

И.С. Тропин, О.И. Михайлова, А.В. Михайлов Численные и технические расчеты в среде Scilab Рис. 2. Запуск Scilab в KDE При использовании этого дистрибутива для старта Scilab в главном меню панели задач KDE выберите пункт «Образование», затем подпункт «Математика», во вкладке «Математика» выберите Scilab. Из меню менеджера окон XFCE запуск Scilab производится аналогично.

Основное окно Scilab (см. рис. 1) условно можно разделить на две области:

1. Область меню, которая расположена вверху экрана. Назначение пунктов меню описано в п. 1.1.

2. Рабочую область с командной строкой, в которой, собственно, и происходит решение задачи.

Индикатором готовности программы к работе является символ --> в рабочей области, возле которого находится курсор. В этом месте можно ввести команду Scilab и выполнить ее, нажав клавишу «Enter». Строку в рабочей области, где находится курсор, называют командной строкой.

Чтобы завершить сеанс, следует выполнить в командной строке команду quit. То же можно сделать, выбрав пункт Quit (Выход) в меню File (Файл) в верхней части основного окна. Способ использования меню и операции, которые можно выполнять с его помощью, рассмотрены далее.





И.С. Тропин, О.И. Михайлова, А.В. Михайлов Численные и технические расчеты в среде Scilab 1.1. Описание меню — основного окна Scilab Для работы с выпадающим меню, которое находится в верхней части окна (см. рис. 1), нужно подвести курсор к одной из кнопок и нажатием на левую клавишу мыши открыть выпадающее меню. Удерживая клавишу мыши в нажатом состоянии, можно выбрать нужный пункт из появившегося списка. После того как пункт меню будет выделен, следует отпустить клавишу мыши.

Ниже приведено описание операций, которые доступны с использованием графического интерфейса основного окна, рядом с английскими названиями кнопок и пунктов меню в скобках приведен русский перевод:

File (Файл) — операции с файлами.

File Operations (Операции) — открывает меню для работы с файлами.

Kill (Убить) — закрытие программы при любых условиях, например, если идут расчеты.

Quit (Выход)— выход из Scilab.

Control (Управление) — управление выполнением программы.

Resume (Возобновить) — возобновляет приостановленный расчет.

Abort (Прекратить) — прерывает выполнение программы.

Stop (Останов) — приостанавливает выполнение программы.

Demos (Демонстрации) — открывает окно с перечнем примеров, демонстрирующих возможности Scilab. Выбор какого-либо пункта из списка запускает одно из демонстрационных приложений. Их исходные тексты находятся в директории /usr/lib/scilab-4.1.2/demos/ Graphic Window (Графическое окно) — операции над графическими окнами. Графические окна используются в Scilab, например, для построения графиков. Каждое графическое окно имеет номер. Нумерация окон начинается с нуля. В кнопке меню отображается номер текущего окна, к которому применяются операции из выпадающего меню:

Set (create) window (Установить (создать) окно)— установить окно в качестве текущего, если окно с текущим номером отсутствует, оно будет создано.

Raise (create) window (Развернуть (создать) окно) — развернуть окно с текущим номером, если окно отсутствует, оно будет создано.

Delete graphic window (Удалить графическое окно) — закрытие текущего графического окна.

+ — Увеличивает номер текущего графического окна на единицу.

«-» — Уменьшает номер текущего окна на единицу.

Help (Помощь) — справка по программе Scilab.

И.С. Тропин, О.И. Михайлова, А.В. Михайлов Численные и технические расчеты в среде Scilab Help browser (Справочник)— справочная система, которая содержит полное справочное руководство по использованию всех функций Scilab.

К сожалению, в настоящее время справочная информация доступна только на английском и французском языках. Справочник снабжен системой поиска. Поиск ведется по ключевому слову в названии или определении функции.

Apropos (что касается, по поводу) — поиск ключевых в справочной системе Scilab. В отличие от Help Browser поиск ведется еще и во всем тексте справки (расширенный поиск похожих слов).

Configure (Настройка) — выбор программы, с помощью которой открывается справка. По умолчанию применяется Scilab Browse.

Editor (Редактор) — вызов встроенного редактора Scilab, который может быть использован при программировании приложений.

1.2. Работа с командной строкой Основное окно Scilab содержит область просмотра и командную строку. В области просмотра отображаются команды текущего сеанса и результаты их выполнения. Командная строка — это область, предназначенная для ввода команд или текстовых комментариев. Нажатие клавиши «Enter» приводит к выполнению введенной в командной строке команды. Все символы, содержащиеся в строке программа воспримет как текст команды или названия переменных, но, если перед символами в строке ввода поставить знак «//», то запись не будет воспринята как команда, текст записи останется в области просмотра, а на следующей строке вновь появится приглашение «-->». Символ «//» позволяет делать текстовые комментарии как в рабочей области, так и в тексте программ.

Текст в командной строке можно редактировать с помощью стандартных клавиш редактирования текста:

клавиша Backspace — удаление текста перед курсором;

клавиша Delete — удаление текста после курсора.

Текст в области просмотра редактировать нельзя, но, если есть необходимость повторить команду, то при помощи клавиши управления курсором ранее выполненные команды могут быть возвращены в командную строку.

После этого их можно редактировать и выполнять повторно. При нажатии клавиши команды появляются в командной строке в обратном порядке.

Список команд, хранимых системой, не ограничивается текущим сеансом, однако при необходимости текст, введенный в текущем сеансе, можно сохранить и в виде текстового файла. Для этого необходимо в командной строке набрать diary ('name'), после чего файл с именем name появится в рабочей директории.

И.С. Тропин, О.И. Михайлова, А.В. Михайлов Численные и технические расчеты в среде Scilab Если текст, который необходимо поместить в командную строку, находится в другом окне, то, для начала, выделите его мышью, затем перейдите в основное окно Scilab и нажмите среднюю кнопку мыши. Выделенный текст будет помещен в командную строку, начиная с того места, где находился текстовый курсор. В случае, если мышь имеет две кнопки, то для вставки попробуйте использовать одновременное нажатие обеих кнопок.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.