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li_hip

木虫 (正式写手)

[交流] 【转贴】数学软件入门

CAD顶尖高手---I－DEAS

　二十一世纪的一个重大变革是全球市场的统一，它使市场竞争更加激烈，产品更新更快。在这种背景下，CAD(计算机辅助设计)技术得到迅速普及和极大发展。海湾战争结束当年，美国评出的最具影响的十大技术中，CAD便榜上有名。在为数众多的CAD软件中， I－DEAS地位显赫，它是美国SDRC公司的拳头产品，技术领先，在机械、电子、航空、航天、邮电、兵工、纺织等各行各业都有应用，是CAD领域少有的顶尖“人物”。
　　I－DEAS的最新版本为Master Series 6.0，它可运行于Windows/NT和UNIX平台上，共有七大主模块，下面我把它们逐一介绍给大家。
　　一、工程设计(Engineering Design)模块
　　工程设计模块主要用于对产品进行几何设计，包括Master Modeler(建模)、Master Surfacing(曲面)、Master Assembly(装配)、Mechanism(机构)、Draft Setup(制图建模)几个子模块。图1就是用I－DEAS设计出的磁盘驱动器。
　　1.实体建模(Master Modeler)子模块
　　以前，在零件未制造出时，是无法观看零件形状的，只能通过二维平面图进行想象。现在，用3DS可以生成实体模型，但用3DS生成的模型在工程实际中是“中看不中用”。用I－DEAS生成的实体建模，不仅中看，而且相当管用。事实上，I－DEAS后阶段的各个工作数据的产生都要依赖于实体建模所生成的数据。
　　2.曲面(Master Surface)子模块
　　前面由基本体素拼合成的实体，属于比较规则的物体。但在实际中存在大量形状不规则的物体表面，如图1中磁盘驱动器的上盖，这些称为自由曲面。随着人们生活水平的提高，对曲面产品的需求将会大大增加。用 I－DEAS生成曲面仅需2步～3步操作。Master Surface生成曲面的方法有：拉伸、旋转、放样、扫掠、网格、点阵等。由于生成曲面的方法较多，因此Master Surface可以迅速建立任何复杂曲面。
　　3.装配(Master Assembly)子模块
　　Master Assembly可将零件在计算机上组装起来。它可用于计算干涉、质量特性等，并能进行装配体的仿真显示。
　　二、工程制图（Drafting）模块
　　I－DEAS的绘图模块是一个高效的二维机械制图工具，它可绘制任意复杂形状的零件。它既能作为高性能系统独立使用，又能与I－DEAS的实体建模模块结合起来使用，它支持GB、ANSI、BS308、DIN、ISO和JIS等制图标准。
　　1.由三维实体零件直接形成二维图(Drafting Setup)子模块
　　在I－DEAS中，当实体模型建立后，只须几步操作，我们就可以生成三视图(主视图、俯视图、侧视图)及轴测图。
　　2.详细绘图(Detail Drafting)子模块
　　Detail Drafting子模块可生成符合各种标准的工程图。Detail Drafting还提供了许多有用的工具，如动态导航技术等，这使设计人员制图变得非常方便。
　　三、制造(Manufacturing)模块
　　在机械行业中用到的 I－DEAS制造模块中的功能是NC Machining(数控加工)。说到I－DEAS的数控功能，就不能不提八十年代著名的“东芝事件”。当时，苏联从日本东芝公司引进了一套五座标数控系统及数控软件CAMMAX，加工出高精度、低噪声的潜艇推进器，从而使西方的反潜系统完全失效，损失惨重。东芝公司因违反“巴统”协议，擅自出口高技术，受到了严厉的制裁。在这一事件中出尽风头的CAMMAX软件就是I－DEAS数控模块的一部分。
　　I－ DEAS的数控模块分三大部分：前置处理模块、后置处理编写器和后置处理模块。在前置处理模块中，I－DEAS提供了完整的机加工环境，可同时处理三维实体和曲面。NC刀具轨迹可根据仿真情况进行修正。后置处理编写器用于生成适合具体NC机床的后处理程序，该部分采用表格驱动，很容易编写出适应FANUC、SIMENS、FAGOR等数控系统的后置处理程序。后处理模块读入生成的后处理程序后，再对前置处理模块中生成的刀位文件.CL进行处理，就可生成所需的数控程序。
　　四、有限元仿真(Simulation) 模块
　　我们中国有句古话：“画虎画皮难画骨，知人知面不知心”。主要是讲事物内在特征很难把握。机械零件的内部变化情况是难以知晓的。Finite Element Simulation(有限元仿真)使我们有了一双慧眼，能“看到”零件内部的受力状态。利用该功能，在满足零件受力要求的基础上，便可充分优化零件的设计。著名的可口可乐公司，利用有限元仿真，分析其饮料瓶，结果使瓶体质量减轻了近20％，而其功能丝毫不受影响，仅此一项就取得了极大的经济效益。
　　I－DEAS的有限元仿真应用包括三个部分：前置处理模块(Pre－Processing)、求解模块(Solution)、后处理模块(Post－Processing)。图3即为对磁盘驱动器端盖进行的有限元分析。
　　五、测试数据分析（Test Data Analysis) 模块
　　I－DEAS的测试数据分析模块就像一位保健医生，它在计算机上对产品性能进行测试仿真，找出造成产品各种故障的原因，帮助你对症下药，排除产品故障，改进产品设计。
　　六、数据管理（Data Management)模块
　　I－DEAS 的Data Management模块简称IDM，它就像I－DEAS家庭的一个大管家，将触角伸到I－DEAS的每一个任务模块。并自动跟踪你在I－DEAS中创建的数据，这些数据包括你存贮在模型文件或库中零件的数据。IDM也跟踪数据之间的关系。这个管家通过一定的机制，保证了所有数据的安全及存取方便。
　　七、几何数据交换（Geometry Translator）模块
　　在实际中还存在一些别的CAD系统，如UGⅡ、EUCLID等，由于它们门户有别，所以自己的数据都难以被对方所识别。但在实际工作中，往往需要接受别的CAD数据。这时几何数据交换模块就会发挥作用。I－DEAS中几何数据交换模块有好几个，如IGES、STEP、DXF等，其工作原理是先将别的CAD数据转换成中性数据(不依赖于该CAD系统)，然后将中性数据通过几何数据交换模块转换成I－DEAS数据，这样就可将外来数据全部“同化”。
　　朋友，现在你已认识了I－DEAS，感觉不错吧!若您想进一步了解I－DEAS，请访问SDRC的主页，网址为：http://www.sdrc.com/。




Maple
Maple是加拿大Waterloo University开发的一种数学软件，目前国内流行的版本是V5.0。它有着能和Mathematica相媲美的符号运算能力。除此外，它在数值计算和图形处理等方面也有着很强的功能。

Maple V5.0提供了数学函数2000余种，涉及基本代数、欧几里得几何学、数论、有理函数、微积分、矩阵论、群论能及数学的其他许多领域。此外，它还提供了一套内部编程语言，供用户开发自己的专用程序。

Maple V5.0的Windows版本，基本运行环境要求硬盘至少30MB、8MB内存、80386及以上处理器。


Matlab 6.0
MATLAB是美国MathWorks公司自1984年开始推出的一种使用简便的工程计算语言，MathWorks公司于1999年1月推出了该语言的MATLAB 5.3(R11)版本。目前国内比较流行的版本。最新版本为6.0版。

MATLAB以矩阵运算为基础，把计算、可视化、程序设计融合到了一个交互的工作环境中。在这里可以实现工程计算、算法研究、建模和仿真、数据分析及可视化、科学和工程绘图、应用程序开发（包括图形用户界面设计）等等功能。而且，MATLAB提供的工具箱为各行各业的用户提供了丰富而实用的资源。



计算强档Mathmatica
　　
　　Mathmatica是由美国Wolfram公司研究开发的一个数学软件，它提供了与Mathcad和Mathlab这两个著名数学软件同样强大的功能，能够完成符号运算、数学图形绘制甚至动画制作等多种操作。但与它们相比，Mathmatica显得小巧得多。以Mathmatica 2.2.1版（Alpha版）为例，安装盘只有四张1.44M的软盘，完全安装之后仅占不到14M的硬盘空间。它是由美国物理学家Stephen Wolfram领导的一个小组开发来进行量子力学研究的，软件开发的成功促使他们于1987年成立了Wolfram公司，并推出了该公司的商品软件Mathematica 1.0版，此后，Worfram通过对Mathmatica的改进和扩充，又于1989年和1991年相继推出1.2、2.0版。1993年推出的2.2版，1996年推出3.0版本和1998年推出4.0版本。目前国内最常见的是3.0版本和4.0版本。Mathematica已在世界上广为流传，得到一致好评。据统计报告显示，现在仅在美国就有十几万人经常性地使用该软件，用它解决研究和工程计算领域中的问题。
　　Mathmatica的基本系统主要是用C语言开发的，因而可以比较容易地移植到各种平台上。Wolfram公司已把这个系统移植到了许多工作站和某些大型机上，例如SUN工作站、DEC工作站及SGI的工作站等等。在PC机上有MS－DOS386版本（无需387数学协处理器）和MS－DOS386/387版本（可在486和带387数学协处理器的386上运行）。另外还有FOR Windows的版本和用于苹果公司Macintosh PC机的版本。
　　Mathmatica是一个交互式的计算系统，计算是在用户和Mathmatica互相交换、传递信息数据的过程中完成的。Mathmatica系统所接受的命令都被称作表达式，系统在接受了一个表达式之后就对它进行处理（这个处理的过程叫做对表达式求值），然后再把计算结果返回。
`Mathematica拥有广泛的数学计算功能，支持比较复杂的符号计算和数值计算，因此，早期主要在数学、物理等理论研究领域中流行。近几年，Wolfram公司为了帮助工程技术人员克服应用Mathematica时所遇到的困难，正在开发以Mathematica为基础的各种软件包，已经推出的有工程分析软件包和小波分析软件包等。
　　下面对其主要功能作一个简单介绍：
　　一、文件功能（File）
　　（1)New——新建文件，缺省类型为Mathmatica系统的Notebook文件(＊.MA)。
　　（2)Open/Import——打开或输入文件，其类型除了系统内部的Notebook文件(＊.MA)和软件包文件Packages(＊.M)以外，还支持Text(＊.TXT)，Metafiles(＊.WMF)，Placeable Metafiles(＊.WMF)，Bitmaps(＊.BMP)，Device Independent Bitmaps(＊.BMP)，Macpaints (＊.MAC)等。
　　（3)Save As/Export——与open操作支持的文件相同，
　　（4)Print——打印设置。
　　二、细胞功能（Cell）
　　用户在主界面内输入数据或表达式时，窗口右侧会出现一个蓝色的右方括号，它与其左边的内容被统称为细胞（Cell），用户对细胞的操作就是对细胞所包含的全部表达式的操作。用户在对表达式进行计算之前，必须将细胞激活，其方法是把鼠标放在表达式右边的蓝色方括号上，当鼠标指针变成“(〈—”这样的符号时，单击鼠标左键，蓝色方括号被填充为黑色，此时细胞处于被激活状态。
　　（1)Formatted——对细胞进行格式化（标准化）操作。如果细胞已经被标准化了，那么该菜单项前会显示一个复选钩。用户输入的文本和表达式往往是非标准化的，而Mathmatica系统输出的内容则是标准化的。非标准化细胞的内容属于一般的文本内容，可以进行编辑，而一个标准化细胞的内容则不能进行编辑。对于数学公式和PostScript图形来说，将细胞格式化将是有用的。
　　（2)Inactive——使细胞处于非激活状态。用户也可以用单击窗口内细胞外的任何一个位置以使细胞处于非激活状态。
　　（3)Locked——锁定符号。一旦符号（或表达式）被锁定，那么在此之前被指定的一切属性（如写保护、读保护等等）将不能再改变。锁定本身也是符号的属性之一。
　　（4)Initialization——初始化细胞。初始化是细胞的属性。用户可以通过这个命令指定或者取消细胞的这一属性。当一个包含有已经初始化了的细胞的Notebook文件被打开时，系统会询问是否计算所有已初始化过的细胞。用户可以在“选项（Options）”菜单中的“操作（Action）”选项中作设置，使系统在打开文件时自动计算或者不计算初始化细胞。
　　（5)Group Cells——创建细胞组。该命令在选择的所有细胞括号之外再加上一个大括号，使之成为一个细胞组。对细胞组的操作就是对其包含的所有细胞的操作。双击组细胞括号可以展开或收起细胞组。
　　（6)Ungroup Cells——取消细胞组。选择组细胞括号，然后执行该命令即可取消细胞组。
　　（7)Divide Cell——分割细胞。该命令可以将所选取的细胞的部分内容分离出来，另外生成一个细胞。
　　（8)Merge Cells——合并细胞。该命令可以将所选细胞合并成一个细胞。
　　（9)Open All Subgroups——Mathmatica允许生成多重细胞组。该命令可以展开所有的子细胞组。
　　（10)Close All Subgroups——收起所有的子细胞组。
　　（11)Open/Close Group——展开或收起细胞组。
　　（12)Evaluation Group——对选定细胞组中的所有细胞进行计算。
　　三、编辑功能（Edit）
　　Mathmatica提供了Windows的标准编辑功能，另外还有几个特殊的编辑工具：
　　(1)Clear——清除细胞中的内容。
　　(2)Paste and Discard——粘贴并清除剪贴板的内容。
　　(3)Auto Paste——自动粘贴。如果用户选择了这一命令，而且在使用其他应用程序的时候，同时又运行了Mathmatica，则在该应用程序中所拷贝和剪贴的内容将被传送到剪贴板中并自动粘贴到Mathmatica文件的光标所在处。
　　四、图形功能（Graph）
　　(1)Render PostScript——对PostScript图形进行着色处理。
　　(2)Play sound——播放声音。Mathmatica提供对以时间为变量的声音函数的支持。
　　(3)Make Standard Size——使图形尺寸标准化。这一命令在制作动画时非常有用。
　　(4)Image convertions——图形格式转换。可以将图形转化成位图格式或系统可接受的格式。
　　(5)Animate Selected Graphics——显示动画。用户可以选择一组包含图形的细胞，或者选择一个包含多个图形细胞的细胞组，然后使用该命令即可连续显示这些图形。用这种方式可以实现连续的动画。系统支持PostScript格式、图元格式和位图格式的动画，甚至可以将三者混合显示。
　　五、操作功能（Action）
　　(1)Prepare Input——输入选择。用户可以选择拷贝上一次的输入或输出内容，还可以选择系统的所有函数、3D图形的视角和颜色。
　　(2)Evaluate Selection——计算所有激活的细胞。
　　(3)Evaluate Next Input——计算下一个细胞。
　　(4)Evaluate Notebook——激活并计算当前文件内的所有细胞。
　　(5)Evaluate Initialization——计算所有已经初始化的细胞。
　　(6)Interrupt——中断当前操作。
　　六、风格编辑（Style）
　　Mathmatica提供了多种细胞格式，包括标题、次标题、三级标题、文本、帮助、名字、题头、脚注、图形和系统提供的特殊格式等等，共计二十八种。
　　七、选项设置（Options）
　　(1)Clipboard——Mathmatica提供了自己的剪贴板，该选项可以在Mathmatica向Windows的剪贴板拷贝信息时，对其格式进行设置，它支持位图格式、图元格式和独立设备的位图格式。
　　(2)Graphics——对图形着色时的有关设置。
　　(3)Animation——用户可以在这里设置动画每秒显示的帧数、显示顺序、循环延迟时间等。
　　(4)Action——操作设置。如用新的输出内容取代旧的内容；将输出内容与对应的输入内容放置在同一个组细胞中；显示每次计算的时间等等。
　　(5)Kernel——有关Mathmatica系统内核的设置。用户可以选择在开始运行Mathmatica时就预先装载内核，否则内核只有在进行运算之前才被装载；这里还可以对内核所占的内存容量进行设置，缺省值是7168K，最大值是12288K。当系统进行比较大的运算的时候，内核将会需要较大的内存，这时如果没有给内核分配足够的内存，系统将无法完成计算。
　　(6)Bracket Color——对细胞括号颜色的设置。
　　(7)Style——对新建文件设置缺省文件名以及从其他平台上读入文件时对字体识别的设置。
　　八、下面举例说明Mathmatica的用法：
　　(1)首先在打开的文件内输入：
　　ParametricPlot3D[
　　{Sin Cos[v],Sin Sin[v],Cos},
　　{u,0,Pi},{v,0,2Pi},
　　Lighting—>True,
　　LightSources—>{{{2,2,2},RGBColor[1,0.25,0.5]},
　　{{3,0,4},RGBColor[0.2,0.5,1]}},
　　ViewPoint－>{1.4,2.6,1.7}]
　　(2)激活该细胞，执行Action菜单中的Evaluate Selection命令，系统将显示一个球形。其中ParametricPlot3D是三维参数作图函数，这里给出的是球体的函数的参数形式；u、v即为参数；Pi代表圆周率；{u,0,Pi}的意思是u的变化范围是从0到Pi；Lighting－>True是指打开已经设置的光源；LightSources用于设置光源，默认值是设置了三个点光源，分别是红、绿、蓝色的，它们被放在曲面右边45度角的地方；用户也可以自己设置任意的光源，说明一个光源要描述它的光色和位置，其形式为：{光源位置，光源光色}，其中光源位置用它的坐标来表示（如{2，2，2}）；RGBColor[r,g,b]用于设置光色，其中的r、g、b是三个取值为[0，1]之间的数，分别说明光源中红色、绿色、蓝色的强度;ViewPoint用于说明视角的位置，也用坐标来表示。
　　Mathmatica现在已经出到3.0版，有兴趣的读者可以到Wolfram公司的站点http:∥www.wolfram.com去了解最新的信息，也可以与我联系：xuzhijun@163.net。

[ Last edited by laizuliang on 2007-12-19 at 08:32 ]
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1楼 2006-06-16 10:53:05
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li_hip

木虫 (正式写手)
强大的数学软件包Mathcad

　 Mathcad是由MathSoft公司推出的一种交互式数值系统。该软件定位于向广大教师、学生、工程人员提供一个兼备文字处理、数学和图形能力的集成工作环境双使他们能方便地准备教案、完成作业和准备科学分析报告。Mathcad在对待数值计算、符号分析、文字处理、图形能力的开发上，不以专业水准为追求，而尽力集各种功能为一体。需讲究精度、速度、算法稳定性的数值计算问题和需经复杂推理的符号运算问题，都不是Mathcad所致力解决的目标。在输入一个数学公式、方程组、矩阵之后，计算机能直接给出结果，而无须去考虑中间计算过程。最令人激动的是在加入软件包自带的Maple插件后能直接支持符号运算。你可以在计算机上输入数学公式、符号和等式等，很容易地算出代数、积分、三角以及很多科技领域中的复杂表达式的值，并可显示数学表格和图形,通过对图形结果的分析，使我们对问题的理解更加形象。
　　Mathcad的用户主要针对具备应用数学知识但并不要求具有较多的计算机知识的用户，如工程研究人员、学生等。
　　一、文件功能
　　（1）Insert……　在当前文件中插入Mathcad文件，能达到合并两个文件的效果。
　　（2）Save Configuration……　将当前Mathcad有关的字体属性、数值有效位等各类设置存贮成一个配置文件,以备后用。
　　（3）Execute Configuration……　载入配置文件。
　　（4）Associate Filename……　定义文件变量。此功能提供Mathcad与外部数据的接口功能。将数据文档（如.dat　.prn等数据文件）载入Mathcad内，并将数据送给矩阵或矢量。此功能较为重要，通过此功能，用户可以用其它语言编写程序（如用C语言编写自己的计算程序，通过fprint函数生成数据文件），然后将包含计算结果的数据文件送给Mathcad处理。下面将详细说明Mathcad如何读写数据文件。
　　二、数据读写功能
　　为了进行ASCII数据文件读写，Mathcad提供几个内部读写函数READPRN（）、WRITEPRN（）、APPENDPRN（）、READ（）、WRITE（）、APPEND（）（函数名必须大写）。其中READPRN（）、WRITEPRN（）、APPENDPRN（）是对结构化数据（structured data）文件进行读写和追加；而READ（）、WRITE（）、APPEND（）是针对无结构数据（unstructured data）文件进行操作。下面以无结构化数据为例子说明Mathcad的数据读写功能。
　　第一步：建立文件变量
　　点击File菜单下的Associate Filename……命令，弹出Associate Filename对话框。在对话框中选择好数据文件后，在Mathcad variable中输入文件变量名filevar,然后点击Associate选项便建立文件变量(见图二)。
　　第二步：定义数组变量
　　（1）定义下标i:=0..100
　　（2）向数组读入数据，即完成了数据的读入功能。
　　vi：=READ(filevar)
　　注意：1.Mathcad对变量名区分大小写。
　　2．文件为ASCII文件，数值间用空格隔开，例如文件格式为100 200 300。
　　三、编辑功能
　　（1）Undo Last Edit　取消上次的操作。
　　（2）Paste Special　对象嵌入（OLE）式拷贝。
　　（3）Select All Regions　选取当前文件中所有的运算式、文字、图形等对象。
　　（4）Ins／Del Blank Lines　在当前光标处插入或删除给定数量的空白行。
　　（5）View Regions　选择此命令后，窗口内的各对象（运算式、文字等）会以白色长方形显示，其余背景则以灰色显示。你可以更清楚地发现各对象是否有重叠。
　　（7）Insert PageBreak　在当前光标处插入分页线。
　　（8）Set Right Margin　设置右边界线，此线为棕色实线。
　　（9）Clear Right Margin　取消右边界线设置。
　　（10）Headers／Footers　设置各页的页首页尾是否打印文件名、日期、页数等信息。
　　四、对象自动排列功能
　　（1）当对象较多时很可能有些对象重叠在一起而使一些已存在的对象不能发现。但此时你可以用鼠标选取一些对象，然后使用Separate Regions命令将所选对象进行排列，把重叠在一起的对象分开。
　　（2）对齐对象。使用Align Regions中的Align Vertical和Align Horizontal命令分别将对象水平对齐和垂直对齐。这样可以让你节约更多的排版时间。
　　五、文本功能
　　Mathcad提供了一定的文本功能，可以用Text菜单下的Create Text Region或Create Text Paragraph命令分别在文件中建立文字区域或文字带。同时Mathcad提供Check Spelling……命令对文字进行拼写检查。发现拼写错误将提示你改正，并给出纠错建议。Mathcad 5.0在中文环境下支持汉字，甚至可以用汉字作变量名。使用这些功能，你可以直接在Mathcad完成数学论文。
　　六、矩阵功能
　　（1）Matrices……命令：此命令生成自定义的矩阵或矢量（当Columns设为1时）。
　　Create命令生成新的矩阵，Insert命令在当前矩阵内的光标处插入新增的行数和列数，Delete命令在当前矩阵内的光标处删除设定行数和列数。
　　（2）Matrix Operations矩阵操作命令：
　　1．Transpose Matrix矩阵转置。
　　2．Invert Matrix求逆矩阵。
　　3．Determinant of Matrix求矩阵的行列式的值。
　　七、Math功能
　　（1）Built－In Variables……　此命令可修改所有Mathcad的内置常数。
　　（2）Units包括Insert Unit……、Change System Of Units……、Dimensional Format……　三个命令.Insert Unit……命令通过窗口加入单位;而Change System Of Units……　命令用来设置当前Mathcad所使用的单位系统；至于Dimensional Format……　则设置单位的名称。
　　（3）Insert Function　此命令可以帮助你输入内部函数，并可以了解各函数参数定义。当然你也可以不用此命令而直接输入函数，但函数名一定要与Mathcad所定义的内部函数名相同。
　　（4）Randomize……　此命令用来设置函数rnd(x)的随机数种子，通过设置不同的随机数种子来生成不同规律的随机数。但须注意种子的值必须大于或等于1。
　　（5）Calculate　重新计算被选中的运算式，如果未设置自动计算模式（Automatic Mode命令设置），你必须用此命令来计算答案。
　　（6）Calculate Document　此命令将当前文件中的所有式子都重新计算一次。
　　（7）Toggle Equation　对被选中的式子抑制计算。式子或图形被抑制后，将出现标记符号（式子在右方，图形在右上方）。如想重新计算被抑制的式子，只要重新使用此命令即可。
　　（8）Automatic Mode　设置或取消自动计算模式，如不使用自动计算模式，就必须使用Calculate命令（按F9）计算被选中的式子。
　　(9)SmartMath　是否使用SmartMath计算功能。
　　(10)SmartMath Controls……　此命令包括两项控制：
　　a.Live Symbolics　设置是否使用SmartMath中的会自动重新计算的函数运算符号“→”。
　　b.Optimize　可使SmartMath自动对文件中有“:=”（定义局部变量）、“≡”（定义全局变量）的式子进行处理，而不必在文件中使用Optimize关键字
　　(13)Show SmartMath……　显示SmartMath化简后的式子内容。
　　(14)Numerical Format……　设置Mathcad数值格式，包括进制、显示小数位的位数和精度。
　　八、图形功能
　　Graphics菜单下的命令给我们提供了重要的图形功能，包括绘制二维和三维图形。通过对图形的分析，能让我们对函数的性质有形象和深入的认识。
　　（1）Create X－Y Plot　生成一个X－Y图框。
　　（2）Create Polar Plot　生成一个极坐标图框。
　　（3）Create Surface Plot 　生成一个表面图的图框。
　　（4）Create Contour Plot　生成一个等高图的图框。
　　（5）Create Picture　生成一个图形（＊.bmp格式）输入框。
　　（6）X－Y Plot Format……　修改X－Y图的显示格式。
　　（7）Polar Plot Format……　修改极坐标图的显示格式。
　　（8）Picture Format……　修改选中的输入图形格式。
　　下面重点讲解用Create X－Y Plot作一元函数图和用Create Surface Plot作二元函数图。
　　（一）作一元函数图
　　第一步：用“:=”（Shift＋操作定义范围变量（range variables）x:=－10,9.9..10(－10,9.9..10表示从－10开始每0.1（－9.9－(－10)=0.1）为步长取值，一直取到10；“..”操作符按“；”键)
　　第二步：定义函数f(x)=sin(x)
　　第三步：用Create X－Y Plot 作一元函数f(x)=sin(x)的图(见图三)。在X－Y图框的左边输入f(x)和值域；在下方输入x和定义域
　　（二）作二元函数图
　　第一步：用“:=”（Shift＋操作定义范围变量（range variables）作为数组的下标i:=0..100 j:=0..100(数组下标是大于等于零的整数)
　　第二步：定义自变量数组
　　第三步：定义函数
　　第四步：用Create Surface Plot作二元函数图
　　用Create Surface Plot命令生成表面图图框，然后只要图框左下角输入z即可。图形见图一。
　　九、符号功能
　　（1）Evaluate包含三个命令。
　　a．Evaluate Symbolically　对选中的式子进行运算，得出代数解。可以进行函数化简、微分、积分、求和等运算。 　 b．Complex Evaluation　用复数来计算被选中的式子。
　　c.Floating Point Evaluation　用浮点数来计算被选中的式子。结果为数值答案。
　　(2)Simplify　对选中的式子化简，可以进行通分、合并，甚至三角函数化简。
　　(3)Expand Expression　将选中的式子全部展开。
　　(4)Factor Expression　因式分解或合并为单一式（通分）。
　(5)Collect On Subexpression　合并同类项，可以与Factor Expression命令配合使用，能更好的处理代数式。
　　(6)Polynomial Coefficients　将式子作多项式分解，求出各项系数的矢量形式答案。
　　(7)Differentiate on Variable　在式子中针对选中的变量进行一次微分。
　　(8)Integrate on Variable　在式子中针对选中的变量进行积分。
　　(9)Solve for Variable　在式子中求选中变量的根，既求函数解。
　　(10)Substitute for Variable　在式子中对选中的变量用剪接板中的式子代换。
　　(11)Expand to Series……　在式子中以选中的变量作泰勒或其它级数展开。
　　(12)Convert to Partial Fraction　展开运算式为部分分式。
　　(13)Transforms　转换操作：
　　a.Fourier Transform　在式子中对选中的变量作富氏变换。
　　b.Inverse Fourier Transform　与上命令对应，作反富氏变换。
　　c.Laplace Transform　将运算式作拉普拉斯变换。
　　d.Inverse Laplace Transform　与上命令对应，作反拉普拉斯变换。
　　e.Z Transform　将运算式作Z变换。
　　f.Inverse Z Transform　与上命令对应，作反Z变换。
　　g.Derivation Format……　设置符号运算的输出格式。
　　h.Drive in Place　设置是否答案要取代原式。
　　注意：如符号处理命令无效，请检查是否启动SmartMath或加载符号处理器（Symbolica菜单下的Load Symbolica Processor命令）。


Mathcad快报


　　自从1986年推出第一套Mathcad软件以来，MathSoft公司对这一数学CAD软件作了多次改进和功能扩充，现已成为一种功能强大的应用软件。
　　与早期的版本相比，目前最新的Mathcad 7.0具有以下的一些特点：
　　○界面更为友好
　　Mathcad 7.0是一个运行在Windows 95或Windows NT环境下的标准Windows应用程序。首先在Mathcad 6.0中引进的浮动工具条，这次又有所增强，使用户可根据自己的爱好，随心所欲地将其置于任何位置，消除了早期版本中不得不在左边菜单条上来回翻页的繁琐操作。
　　○功能更为强大
　　Mathcad 7.0除了继承早期版本所提供的功能外，还新增了近二十种统计函数及图形类型，提供了循环、转移、嵌套等程序设计功能，满足各种不同的需求。
　　Mathcad 7.0还具有区域锁定功能，可以对工作区中的部分区域进行锁定，并设密码加以保护，防止有意、无意地修改、删除。
　　○全面支持OLE 2
　　想在你的技术报告中插入计算结果吗？太简单了！你只要选中需要的部分，向Word一拖一放，一切OK！无论作为客户方还是服务方，Mathcad 7.0都全面支持OLE 2，提供了数据交换的拖放功能。Mathcad 7.0还提供了多种组件，可以从Excel、Dbase、Lotus 1－2－3、Axum、MATLAB等应用程序中直接读取数据。
　　○支持Internet环境
　　Mathcad 7.0堪称真正的集成环境，不仅能够用它来书写数学表达式，进行数学运算，它还具备通讯功能，支持Internet环境。通过Microsoft Mail、Lotus Notes Mail、CC:Mail等E－mail系统或设置的超链接，你可以让在世界各个角落的朋友及时分享你的喜悦与成果。另一方面，通过网络也能访问Internet上的资源。
　　○千年危机
　　随着2000年的日益迫近，生活在世纪之交的人们越来越受到千年危机的困扰。对此，MathSoft公司作出承诺，声称它已成功地解决了这一问题。
　　○MathConnex
　　MathConnex环境也许是Mathcad 7.0中最根本的变化。作为一种可视化工具，MathConnex将基于OLE 2的界面与一种可视化的程序语言组合起来，允许用户在单一的工作区内“混合匹配”（mix and match）他们的资源。
　　为满足不同的需要，Mathcad 7.0分为Professional、Standard、Student三种版本。其中，Mathcad 7.0 Professional的标准版、升级版价格分别为：＄399.95、＄149.95，Mathcad 7 Standard 的标准版、升级版价格分别为：＄129.95、＄59.95。对Mathcad 7.0感兴趣的用户，在购买正式版本以前，可以通过Internet从MathSoft公司的WWW网点(http://www.mathsoft.com/mathcad/)下载Mathcad 7.0 Professional的60天试用版本——Mathcad 7 .0 Explorer。这是一个自解压文件（ENG7DEMO.EXE），大小近6M，下载时可得择一良辰吉日，流出去的可都是白花花的银子，因为它不支持断点续传哟！


Mathcad有三大“面向大众”的特点：

1.Mathcad的数学式同平常文稿中的书写格式一样,因而形象、直观、便于阅读。用户可以按习惯的标准书写格式输入数学公式、方程组和矩阵，计算机能直接给出或数字或符号或图形的结果，用户无须考虑方法以及中间步骤。

2.Mathcad生成的“电子书籍”中的指令、函数、图形都是“活的”，指令中的任何参数的变化都会使相应的结果发生改变。

3.灵活的“便笺”式的文字处理功能，可以输入文本或图形进行注释和说明，从而生成各种报告和科学论文。

Mathcad可处理各种数值运算，如数值的代数运算、复数运算、矢量和矩阵运算、解方程与方程组、微分和积分的数值解、插值运算、微分方程求解等。Mathcad在加入软件包自带的Maple插件后还能进行符号运算，如因式分解、符号微积分、解符号方程、级数与变换等。Mathcad还可以绘制二维和三维图形，通过对图形结果的分析，使用户对问题的理解更加形象。Mathcad还可以制作动画。所制作的动画可以脱离Mathcad而直接在Windows里播放。除了上述的数值运算、符号运算、图形和动画功能外，Mathcad还可以进行文字输入，以便生成论文和报告。

Mathcad，又叫数学CAD，是MathSoft公司推出的一个交互式的数学应用软件。MathSoft公司自1986年推出第一套Mathcad软件至今，已经对Mathcad软件进行了多次改进和功能扩充。现在Mathcad已经成为一种具有多种功能，交互性很强的应用软件。Mathcad的最新版本是Mathcad 2000，为满足不同的需要，Mathcad 2000分为Professional（专业版）、Standard（标准版）、Student（学生版）三种版本。

该软件定位于向广大教师、学生、工程人员提供一个兼备文字处理、数学和图形能力的集成工作环境双使他们能方便地准备教案、完成作业和准备科学分析报告。Mathcad在对待数值计算、符号分析、文字处理、图形能力的开发上，不以专业水准为追求，而尽力集各种功能为一体。需讲究精度、速度、算法稳定性的数值计算问题和需经复杂推理的符号运算问题，都不是Mathcad所致力解决的目标。在输入一个数学公式、方程组、矩阵之后，计算机能直接给出结果，而无须去考虑中间计算过程。最令人激动的是在加入软件包自带的Maple插件后能直接支持符号运算。你可以在计算机上输入数学公式、符号和等式等，很容易地算出代数、积分、三角以及很多科技领域中的复杂表达式的值，并可显示数学表格和图形,通过对图形结果的分析，使我们对问题的理解更加形象。
　　Mathcad的用户主要针对具备应用数学知识但并不要求具有较多的计算机知识的用户，如工程研究人员、学生等。

Mathcad不仅在数学和统计分析方面使用广泛，在自然科学的其他领域也具有十分广泛的用途。用户可以应用Mathcad轻易地解决热学、电学等物理学方面的问题，也可以解决在天文学、化学和化学工程、机械的工程、土木工程和建筑学、电子工程和控制理论等方面的问题。Mathcad还可用来处理财政和经济学方面的问题，包括在家庭的日常生活中管理财务。

Mathcad现在被几十万的科学家、工程师和学生使用。使用的范围也横跨多个部门，如学校、银行、政府机构、科研部门等。

Mathcad不要求用户具有高深的计算机知识。任何一个具有一定数学知识的人，都可以非常容易地学会使用Mathcad。因此，Mathcad是一个十分方便的大众化的数学工具。但是，对于数值精度要求很严格的问题，或者对于计算方法有特殊要求的问题，Mathcad就不是特别适合了。如果用户对数值计算要求比较高的话，可以求助于Matlab，如果对符号运算要求比较高的话，可以使用Mathematica或Maple。

运行环境

Mathcad 2000的安装与运行需要如下基本配置：

（1）Pentium 90以上的处理器。

（2）CD-ROM驱动器。

（3）至少16MB的内存，推荐32MB或更高。

（4）Windows 95或更高版本操作系统，网络浏览和Mathcad在线帮助要求Microsoft Internet Explorer 4.0或更高版本。

（5）如果要在Mathcad和MathConnex中使用Excel、Matlab、S-PLUS、Axum和SmartSketch等组件，需要有各自相应的要求。

Mathcad 2000的安装同一般的Windows程序一样，只需将Mathcad光盘放入CD-ROM，然后运行Setup即可。安装时可以选择典型安装、最新安装、自定义安装等。

Mathcad 现在已经有一个更高的版本Mathcad 20001 ，使用方法基本上同Mathcad 2000。此处不作更多介绍。
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2楼2006-06-16 10:53:41
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li_hip

木虫 (正式写手)
实用的地理信息系统软件---ArcView 3.0


　“地理信息系统软件”？读者朋友可能会嘀咕：一个地理专业软件，跟我没什么关系。事实并非如此！地理信息系统（GIS）软件是一类功能强大、用途广泛的软件。不信？看看本文介绍的ArcView 3.0吧，你一定会心服口服。（ArcView 3.0可用于旅游、房地产、军事、环保、市政、公安、消防、遥感、地质…………用途极为广泛，读者朋友千万要看哟！）
　　一、MIS和GIS
　　我们知道，MIS(管理信息系统)可将表格式的数据录入计算机，它加快了信息检索、查询以及统计分析的速度，提高了信息处理的灵活性。但是，人们在日常生活与经济活动中所获取的许多信息，往往同具体的地理位置密切相关。
　　于是，出现了GIS(地理信息系统)。GIS是计算机科学同地学相结合的一个产物，是一种基于地图的MIS。它可将表格式的信息和地图式的信息结合起来，在计算机内组织成一个既反映数量特征又反映拓扑特征的地理信息数据库。在相应软件工具作用下，GIS既对数值又对图形作各种分析处理。在GIS中，信息处理的方式主要是图形方式。它直观醒目，各地理要素的分布态势及彼此之间的拓扑关系一目了然，往往是“一幅图胜过千言万语”，使人能从宏观上迅速把握全局。九十年代初，以美国为首的多国部队就在海湾战争中使用了GIS。可以毫不夸张地说，哪里有空间定位的问题，哪里就用得着GIS。
　　二、ESRI及其ArcView 3.0软件
　　ESRI是美国环境系统研究所的简称，它被称为世界上GIS的拓荒者，同时也是当今GIS技术的领先者。
　　ArcView 3.0，又称为个人桌面GIS，是ESRI最新推出的普及型GIS软件。它适用于中小规模的GIS项目。在PC机上，借助于WIN95或WIN/NT的中文版，或外挂式中文平台，ArcView 3.0可实现全面汉化。ArcView 3.0还随带一个功能强大的面向对象的编程工具——Avenue，这就给用户提供了一个很好的二次开发环境。利用Avenue，用户可以重新组织ArcView 3.0的界面和功能，开发出各种各样具有特定功能的普及型GIS应用系统。
　　ArcView 3.0以项目(project)作为基本应用单元。一个项目就是一个扩展名为.apr的文件，它包含各种工作视图(view)、表格(table)、统计图(chart)、表现图(layout)以及程序段(script)。实际上，这些图、表、程序同时也是分析处理数据的手段或工具。
　　值得注意的是，ArcView 3.0的项目文件并不包含构成上述各种图的空间分布型或表格型基础数据，换言之，它仅是一种关于如何利用数据库中的基础地理数据产生视图、表格、统计图、表现图，以及通过程序产生一个特定的GIS应用或一组连续的相关GIS应用的描述性文件。不过，它也记录了原始地理数据在磁盘中数据库内的具体位置等参考信息。
　　由此可见，一个地区的基础地理信息，如行政边界、水系、道路等，对具体的GIS应用是非常重要的。同一组数据库的数据可以反复地为多个GIS项目所用；反过来，基础数据的更新也会在这些项目中得到反映。
　　在ArcView 3.0中，无论用view，table，chart，layout或script哪一种方式来对数据进行检索、查询、统计分析或生成图，都是通过对专题(theme)，特征(feature，又作要素)，属性(attribute)，字段(field)进行操作来实现。由于主要以图形的方式工作，因此，ArcView 3.0易懂易学好用，特别适宜于广大中小企事业的普及型GIS应用。
　　下面，我们用一个实例来说明ArcView 3.0的具体使用方法，使读者对其功能特点有一初步认识。
　　三、ArcView 3.0应用举例
　　美国亚特兰大市一家食品公司想用ArcView 3.0制作一幅过去一年市内各食品店销售其产品的专题图，以便从中发现问题，从而制定新一年的销售策略。该公司已有一个载明客户名称、地址、类型、销量的dBASE文件，以及从基础地理数据生产商处购得的亚特兰大市街道图文件。利用这些文件和ArcView 3.0软件，该食品公司开始制作专题图。
　　在WIN95下点取ArcView 3.0图标，进入ArcView 3.0；打开项目文件qstart.apr，这时出现项目窗口。左边列出了前述分析处理的五种工具，右边则列出了该项目下所有的地图。在左边选取视图Views，在右边选取地图Atlanta，鼠标双击或Open后，就出现了视图编辑窗口，显示出了市区街道图。
　　再次激活项目窗口，点取左边第二个工具：表格(Tables)，并选择上方的“添加”(Add)，待对话框出现后，选择相应目录路径下的dBASE文件customrs.dbf，于是屏幕上列出了客户数据表格。
　　为将客户数据定位于街道图上，重新激活视图窗口，并在点取上方的编辑菜单项View后弹出的下拉菜单中点取“Geocode Addresses”(地理定位)，从而产生一个关于地理定位的对话框，其功能主要是将作为客户数据表格的dBASE文件中的有关字段(field)同街道图中的专题(theme)——市区街道下的特征(feature)有关字段（具体为邮码与街名）逐个匹配，得到完全匹配(100％)的50个客户。
　　这50个客户的名称、地址、类型、销量等有关信息，在视图中自动形成了一个专题Geocod1.shp。要注意的是，该专题同高速公路(Highways),市区街道(Streets in downtown)，用地分区(Census tracts)等专题并列，表明它已通过表格的联结，实现了地理定位，并转换成了被称为“型”(shp)的数据类型，在图中以黑色圆点的形式显示出来。如果双击任一专题名，ArcView 3.0还提供了对显示该专题图形符号的编辑手段，可随用户喜好，按照专题下的具体特征，比如土地用途、公路等级、食品销量等进行分类，然后用逐级变化大小或颜色的方式显示该专题。
　　接下去的工作是从众多不同类型的客户(食品商店、饮料店、餐馆、户外摊点……)中，将销量较多的食品商店分离，也就是检索查询出来，并用另一种颜色的符号突现。为此，点击工具栏中形如榔头的图标(Query)，在随后出现的对话框中，字段选“Type（类型）”，操作符选“=(等于)”，属性值选“Store(食品商店）”，从而建立起如左下角空白栏中的检索条件：（〔Type〕=“Store”)，最后点选“New Set（新选择集）”按键，从50个客户中检索出16个符合条件即为食品商店的客户。更进一步将这16个大客户按销量大小排序，得到前5名客户。这时，根据图中反映出的情况，即可发现这5家大客户主要集中在亚特兰大市的北部。
　　类似的工作还可再做下去。例如，双击图上的“用地分区”专题，将其下的特征按“人均收入”或“住宅类型”等分级分色显示，找出食品商店分布与销量同顾客身份这些特征属性在空间分布上的某种联系……最终，销售人员便可根据该项目GIS应用的分析结果，制定出新一年的销售策略，比如应到某些高收入人口地区寻找新的客户，走访销量较小的客户倾听他们对产品的意见等等。
　　四、ArcView 3.0的其它功能以及扩展模块
　　上面我们用实例给大家介绍了ArcView 3.0的一些功能。下面对ArcView 3.0的其它功能做一简单介绍。
　　1．热链接(hot link) 在专题的属性表中增加关于照片、录相、文字、统计数字、平面图等文本文件、图形／图象文件，动画程序文件的字段，然后进入专题属性编辑对话框，实行专题与照片等对象的热链接。一旦定义好热链接之后，在地图上点取一个要素符号，就立即会弹出进一步说明该要素的资料来。这对于作战指挥、旅游业、房地产或设施管理的GIS应用很有意义。
　　2．GPS通信 利用应用程序间通信(IAC－Inter－Application Communication），ArcView 3.0可将安有GPS(全球定位系统)装置的运载工具的实时地理位置直接反映在有地图作背景的屏幕上，从而及时了解被跟踪对象的活动情况。这对公安、急救、消防等领域的GIS应用很有好处。
　　3．IMS(Internet Map Server)扩展模块 最近，ESRI公司又在ArcView 3.0上推出支持WWW功能的IMS模块。IMS可在Web服务器上制作发布动态交互式GIS服务项目。客户只须在Microsoft Explorer 3.0或Netscape Navigator 3.0下即可浏览服务器方提供的GIS信息。
　　4．空间分析(Spatial Analyst)模块 该模块将影像文件(格栅数据)带进了ArcView 3.0，从而扩充了ArcView 3.0可使用的数据源。基于格栅的数据特别适合处理分析跨空间且连续变化的地理问题，如坡度分级，统计降雨量及流域面积，求出等高线／山脊／山谷，研究人口分布／迁徙与消费行为，森林火灾或空气污染的蔓延等。
　　5．网络分析（Network Analyst）模块 此模块使ArcView 3.0具有了解决各类地理网络问题(寻找最快或最短的运输路径，根据出行时间确定商业网点的设置，合理布置公交线路等)的能力。
　　6．三维分析（3D Analyst）模块 它以低廉的价格为普通用户提供了产生三维表面模型以及交互式三维透视观察的功能。许多领域，如军事、遥感、地质、环保、市政等可以利用该功能进行三维可视化的分析。
　　ESRI的网址为：http://www.esri.com，感兴趣的读者可从那里获得更多的信息。
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3楼2006-06-16 10:54:04
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chemhunter

1

4楼2006-06-16 17:59:47
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lm_hip

0.5

haixing
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5楼2006-06-16 18:01:13
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matrix3000

0.5

6楼2006-06-20 00:17:08
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ajenlee314

铁杆木虫 (正式写手)
如果为了研究信息发展趋势进行某些影响因素的分析，使用哪种软件容易上手？
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7楼2006-09-19 14:39:26
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weitong

金虫 (正式写手)

1

good, go on more details
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8楼2006-09-21 09:37:35
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wpzhyp29

0.5

9楼2007-01-06 16:01:35
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ying8501

捐助贵宾 (正式写手)
лл
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10楼2007-05-02 16:05:51
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