Лекция №9 Программные средства решения математических и технических задач. Обзор SMath Studio

1. Лекция № 9

Программные
средства решения
математических и
технических задач

2. Основные понятия

3. Основные понятия

Программное
обеспечение
(ПО)
–
совокупность
программ и данных,
предназначенных
для
решения
определенного круга задач и хранящиеся
на носителях ЭВМ.

4. Структура программы

Прикладное программное обеспечение –
программное
обеспечение,
ориентированное
на
конечного
пользователя и предназначенное для
решения пользовательских задач.

5. Структура программы

Прикладное ПО состоит из:
отдельных прикладных программ и
пакетов
прикладных
программ,
предназначенных
для
решения
различных задач пользователей;
автоматизированных систем, созданных
на основе этих пакетов.

6. Классификация программного обеспечения

При
классификации
программного
обеспечения по назначению в качестве
критерия
используют
уровень
представления
ИС,
на
который
ориентирована та или иная программа.
Соответственно выделяют следующие
классы ПО:

7. Классификация программного обеспечения

Системное ПО – решает задачи общего
управления
и
поддержания
работоспособности системы в целом.
К этому классу относят операционные
системы, менеджеры загрузки, драйверы
устройств, программные кодеки, утилиты
и
программные
средства
защиты
информации.

8. Классификация программного обеспечения

Инструментальное ПО – включает
средства разработки (трансляторы,
отладчики, интегрированные среды,
различные SDK и т.п.) и системы
управления базами данных (СУБД);

9. Классификация программного обеспечения

Прикладное ПО – предназначено для
решения прикладных задач конечными
пользователями.
Прикладное
ПО
является
самым
обширным классом программ, в рамках
которого
возможна
дальнейшая
классификация, например по предметным
областям.

10. Классификация программного обеспечения

В зависимости от степени интеграции
многочисленные
прикладные
программные
средства
можно
классифицировать следующим образом:
отдельные прикладные программы;
библиотеки прикладных программ;
пакеты прикладных программ;
интегрированные программные
системы.

11. Классификация программного обеспечения

Библиотека представляет собой набор
отдельных программ, каждая из которых
решает некоторую прикладную задачу или
выполняет
определенные
вспомогательные функции (управление
памятью, обмен с внешними устройствами
и т.п.).
Условно их можно разделить на
библиотеки
общего
назначения
и
специализированные библиотеки.

12. Классификация программного обеспечения

Пакет прикладных программ (ППП) – это
комплекс взаимосвязанных программ,
ориентированный
на
решение
определенного класса задач.
Интегрированная программная система –
это комплекс программ, элементами
которого являются различные пакеты и
библиотеки программ.

13. Обзор программ математических вычислений

В области инженерного проектирования
выделяют три основных раздела:
CAD – Computer Aided Design;
CAM – Computer Aided Manufacturing;
CAE – Computer Aided Engeneering.
Математические
пакеты
являются
составной частью мира CAE-систем.

14. Обзор программ математических вычислений

Современные математические пакеты
можно использовать и как обычный
калькулятор, и как средства для
упрощения выражений при решении
каких-либо задач, и как генератор графики
или даже звука!

15. Обзор программ математических вычислений

В настоящее время практически все
современные CAE-программы имеют
встроенные
функции
символьных
вычислений.
Однако
наиболее
известными
и
приспособленными для математических
символьных
вычислений
считаются
SMath, Maple, MathCad, Mathematica и
MatLab.

16. Обзор программ математических вычислений

Спектр задач, решаемых подобными
системами, очень широк:
проведение
математических
исследований, требующих вычислений
и аналитических выкладок;
разработка и анализ алгоритмов;
математическое
моделирование
и
компьютерный эксперимент;
анализ и обработка данных;

17. Обзор программ математических вычислений

визуализация, научная и инженерная
графика;
разработка графических и расчетных
приложений.
Поскольку
CAE-системы
содержат
операторы для базовых вычислений, то
почти все алгоритмы, отсутствующие в
стандартных
функциях,
можно
реализовать
посредством
написания
собственной программы.

18. Типовые пакеты

подразделяется на:
• текстовые процессоры (MS Word, Lexicon),
• табличные процессоры (MS Excel, SuperCalc),
графические процессоры (Corel Draw,
PageMaker),
• СУБД (FoxPro, Paradox, MS Access, Oracle, Informix,
SQL Server),
• экспертные системы (GURU, Personal Consultant
Plus),
• пакеты математических расчетов ( Scientific
Work Place, Derive, MatCad, MatLab).

19. Типовые пакеты

Виды
Графические
процессоры
СУБД
Пакеты
Математических
расчетов

20.

Прикладное
ПО
Типовое ПО
Математические пакеты

21.

Mathematica
Простые
SMath Studio
Maple
MatLab
Расширенные
MathCad
Scilab

22. Типовое прикладное ПО (Математические пакеты)

Математические пакеты разделяются на простые и с
расширенные функционалом

23. Обзор SMath Studio

Ханжин Станислав Владимирович,
старший преподаватель кафедры МЦТ

24. SMath Studio http://smath.ru

• бесплатная или условно-платная (по желанию)
программа с удобным интерфейсом;
• поддержка пользователей, организованная через
форум;
• тестирование и частичная отладка силами
пользователей;
• получение бесплатных консультаций от
разработчиков по возможностям программы на
форуме;
• широкий набор выполняемых действий (вычисления
функций, построение графиков, работа с матрицами,
вычисление определенных интегралов, численное и
символьное дифференцирование и многое другое)

25. SMath Studio окно программы содержит заголовок, главное меню, панель инструментов и само рабочее поле.

26. SMath Studio

Основное рабочее поле, в котором и производятся все вычисления
в форме, максимально приближенной к нормальным
математическим обозначениям.
Поле при стандартных настройках выглядит как тетрадный лист в
клетку, и в нем, как на тетрадном листе, пользователь и вводит
математические выражения.
Для этого надо просто установить курсор (красный крестик) в
понравившееся место и начать ввод с клавиатуры. После того,
как выражение введено, можно его посчитать, нажав «=».
Похожим способом объявляется переменная: пишется имя,
ставится знак присваивания «:=» с помощью кнопки на панели
«Арифметика» или двоеточием на клавиатуре, вводится
значение. Объявленную переменную можно использовать в
выражениях, ее значение будет подставлено автоматически при
вычислениях.

27. Панель инструментов

28. SMath Studio

29. SMath Studio

30. SMath Studio - Функции

31. Вставка функции

32. SMath Studio

33. Вставка матрицы

34. SMath Studio - Комплексные числа

35. SMath Studio – Тригонометрические функции

36. SMath Studio - Программирование

37. Объявление переменных

38. Использование SMath Studio  в качестве калькулятора

39. Примеры использования функций

40. SMath Studio

41. SMath Studio

42. SMath Studio

43. Примеры построения графиков в случае 2D

44. SMath Studio

45. SMath Studio- Вычисление производной

46. SMath Studio – график функции 3D

47. Примеры построения графиков в случае 3D

48. Примеры построения графиков по точкам:

49. Системы функций

50. Системы функций

51. SMath Studio- фрагмент расчета характеристик полевого транзистора

52. SMath Studio – график функции 3D

53.

54. Спасибо за внимание!