Установки форматов объектов системы MathCAD

Позиция Format главного меню

Под форматом объектов подразумевается некоторый набор их характеристик:

размеры изображения объекта на экране, размеры и стиль символов математических выражений и текстовых комментариев, установки цвета и т. д. Начинающие пользователи системы MathCAD, как правило, вполне удовлетворены всеми форматами, которые заданы по умолчанию. И это не случайно — форматы выбраны с учетом устоявшейся практики научно-технических вычислений и технических характеристик современных ПК.

Однако по мере освоения системы те или иные форматы нужно будет изменить. К примеру, пользователя может не удовлетворить точность представления дробных чисел всего тремя цифрами после запятой или отсутствие изображения осей на графике, либо, напротив, их присутствие. Может потребоваться изменение размеров математических символов в формулах или шрифтов в текстовых комментариях.

В соответствии с новой концепцией пользовательского интерфейса системы MathCAD 7. 0 PRO, ориентированной на стандартный Windows-интерфейс, все операции изменения формата сведены в подменю позиции Format (Форматирование) главного меню. В прежних версиях MathCAD операции форматирования были разбросаны по разным позициям главного меню.

Подменю Format (Формат) имеет следующие позиции:

Number... (Формат числа) — установка формата чисел;

Equation... (Формат выражений) — установка формата выражений;

Text... (Формат текста) — установка формата текста;

Paragraph... (Формат параграфа) — установка формата параграфа;

Style... (Формат стиля) — установка формата стиля;

Properties... (Свойства) — установка свойств;

Graph (Формат графиков) — установка формата графиков;

Color (Цвет) — установка цвета;

Separate Region — разделение областей (блоков);

(Разделение областей)

Align Region — задание расположения областей вывода

(Расположение областей) символьных вычислений;

Lock Region — создание закрытых (недоступных (Запирание областей) для редактирования) областей;

Header/Footer... (Колонтитулы) — создание колонтитулов.

Ниже рассмотрено действие всех этих операций.

6. 2. Установка формата чисел (Number...)

Операция Number... (Формат числа) выводит диалоговое окно (см. рис. 6. 1), сообщающее о формате числовых данных системы. Все имеющиеся в этом окне форматы могут быть изменены.

Рис. 6. 1 Окно для установки формата чисел

Это окно содержит три выделенные части В первой — Radix — устанавливается тип основания чисел Decimal (десятичное), Hex (шестнадцатиричное) или Octal (восьмеричное) Примеры вывода чисел в этих форматах даны на рис 6 1 Шестнадцатеричные числа отмечаются в конце символом "h", a восьмеричные — символом "о" Эти числа находят применение в основном для описания адресной системы компьютеров

Вторая часть Precision (точность) — задает погрешность вычислений в виде показателя степени -n для числа 10 в этой степени Задаются число отображаемых знаков Displayed (точность вывода), границы представления чисел в экспоненциальной форме Exponential Threshold (диапазон показателя), допустимая граница для комплексных чисел Complex Tolerance (комплексная точность) и допустимая граница для действительных чисел Zero Tolerance (точность нуля)

В третьей части — Imaginary (мнимая единица) — задается знак мнимой единицы для комплексных чисел 1 или J (напомним, что мнимая единица есть квадратный корень из -1) Комплексное число имеет представление вида

Z = а+ i * b,

где а = Re (Z) — действительная часть комплексного числа, a b = Im (Z) комплексная часть Z.

Если Re (Z)/Im (Z) >10n, то комплексное число Z выводится как действительное, а если Im (Z)/Re (Z) >10n, то число Z выводится как мнимое Значения п для этих представлений задает параметр Complex Tolerance Если действительное число больше числа 10 в степени п или меньше, чем 10 в степени -п, где п — значение параметра Exponencial Threshold, то число представляется в экспоненциальной форме Если значения чисел по модулю меньше указанных параметром Zero Tolerance, числа представляются в виде нулей Все это особенно важно при научно-технических расчетах, когда излишняя гоч-ность представления чисел ни к чему хорошему не ведет

С помощью диалогового окна можно сделать формат глобальным (Global) или локальным (Local) Последнее возможно, если соответствующее значение отмечено выделением Глобальный формат задает представление для всех числовых данных документа, а локальный — только для того блока, rде использовалась операция изменения формата

Для массивов чисел их вывод задается в виде матрицы, если поставить птичку" в прямоугольнике включения опции Display as Matrix (отображение в виде матрицы) Однако для больших массивов это может быть неприемлемо, так как такая матрица выходит за пределы экрана и даже страницы документа (см рис 6 2)

Рис. 6. 2 Представление большого массива чисел в виде матрицы

Рис. 6. 3 Представление большого массива в виде электронной таблицы

Если опция Display as Matrix отключена, то большие массивы отображаются как электронные таблицы (со слайдерами для просмотра всего массива, появляющимися при активизации ячейки таблицы) Такая форма представления показана на рис 6 3.

Отображение больших массивов в виде электронной таблицы, несомненно, более компактно и удобно Но оно не совсем соответствует традиционной матричной форме представления двумерных массивов, принятой в математике. Следует обратить внимание на то, что при выделении таблицы появляются затемненные графы, в которых видны индексы ячеек таблицы (элементов массива)

6. 3. Форматирование математических выражений (Equation...)

Математические выражения имеют довольно сложную структуру, они содержат переменные, константы, операторы и специальные знаки Все они могут иметь различный размер, чго иногда приводит к несоответствию вида этих объектов Чаще всего это связано с отказом от применения типовых устано вок MathCAD (по умолчанию) и неудачным форматированием математических выражений

Шрифты для математических символов привязаны к определенным их классам, например к числовым константам, переменным, надписям на графиках и т д Можно сказать, что они имеют определенные атрибуты Для переменных и надписей на графиках MathCAD по умолчанию использует шрифт Times Roman с размером 10 пунктов. Однако с помощью операции Equations... (Выражения) можно назначить для них, а также чисел и других символов в математических выражениях иной шрифт с иным размером Эта операция выводит диалоговое окно Format Equation, показанное на рис 6 4

Рис. 6. 4 Окно форматирования математических выражений

Это окно устанавливает группу объектов в математических выражениях, шрифтовое оформление которых подлежит модификации. К таким объектам относятся переменные (Variables), константы (Constant) и объекты пользователя (User N, где N — номер группы от 1 до 7).

Окно обеспечивает выбор шрифтового оформления для указанных выше объектов. При этом появляется окно с каталогом шрифтов и необходимыми для их задания опциями. На рис. 6. 5 приведен вид такого окна для выбора шрифта для переменных.

Рис. 6. 5 Окна выбора шрифтов для переменных

Параметры шрифтов устанавливаются раздельно для указанных выше объектов, но для всех подобных объектов в заданном документе остаются идентичными. Это позволяет выбрать стиль представления математических выражении, наиболее удобный для пользователя. Например, можно добиться приемлемого размера и стиля для всех составляющих математических выражений.

Следует отметить, что окно установки объектов можно активизировать и из окна выбора шрифтов, установив курсор мыши на маленький прямоугольник у правого верхнего угла этого окна и нажав левую клавишу мыши.

6. 4. Замена латинских букв на греческие (Ctrl+ G)

К специфическим операциям форматирования можно отнести замену латинских букв на греческие. Греческие буквы можно ввести сразу выбором одной из пиктограмм в палитре греческих букв. Однако для этого надо пользоваться мышью, что не всегда удобно.

Есть и второй, порою более быстрый путь ввода греческих букв: достаточно ввести ассоциированную с греческой буквой латинскую букву и нажать одновременно клавиши Ctrl и G. В результате латинская буква заменится греческой. На рис. 6. 6 показаны таблицы соответствия между латинскими и греческими буквами.

Рис. 6. 6 Таблица ввода греческих букв

Большинство греческих букв легко ассоциируются с латинскими Помни те, что есть комбинации клавиш для ввода математических спецсимволов Так, нажатие клавиш Ctrl+ P вводит константу "пи ', a Ctrl+ Z — знак беско нечности

6. 5. Форматирование текста (Text...)

Форматирование текста означает изменение типа шрифтов и их параметров Операция Text... (Текст) доступна лишь по отношению к выделенному фраг менту текста и активна только в том случае, когда курсор мыши находится в текстовой области Эта операция позволяет выбрать шрифт из имеющегося набора и изменить его в выделенной области текста При использовании операции Text... появляется окошко Text Format с каталогом шрифтов (см рис 67)

Рис. 6. 7 Диалоговое окно форматирования текста

Это окно содержит три перекчючателя для выбора стиля набора и разме ра шрифтов

Font Style (Стиль) — стиль шрифтов, Font (Шрифт) — набор шрифтов, Size (Размер) — размер шрифтов

Набор шрифтов определяется тем, какие шрифты инсталлированы в системе Windows, в которой работает MathCAD. Стиль шрифтов может быть нормальный (особо не называется) или-Bold (Полужирный) - полужирный шрифт;

Italic (Наклонный) - наклонный шрифт;

Underline (Подчеркивание) - подчеркнутый снизу шрифт

Эти три стиля шрифтов можно использовать в любой комбинации и с любым набором шрифтов Они могут быстро вводиться пиктограммами с буквами В, / и ц, размещенными в строке символов.

Имеется также ряд включаемых или выключаемых опций под именем Effect (Эффект):

Strikeout (Зачеркнутый) — перечеркнутые посередине символы;

Underline (Подчеркнутый) подчеркнутые снизу символы;

Substript (Подстрочный) — подстрочные символы;

Superscript (Надстрочный) — надстрочные символы.

Как обычно, кнопка ОК диалогового окна фиксирует выбор, а кнопка Cancel позволяет отказаться от модификации текстовых надписей На рис. 6 8 представлены образцы шрифтов для набора SchoolBook, содержащего буквы как латинского, так и русского алфавитов

Рис. 6. 8 Образцы шрифтов набора SchoolBook

Многие шрифты, в частности наиболее распространенный True Type (ТТ), допускают изменение их размеров (см. пример внизу на рис. 6. 8), что также задается в указанном окошке. Можно, например, для заглавия документа выбрать большие жирные и наклонные буквы, а текстовые сообщения задать прямыми буквами малого или среднего размера с обычной жирностью Выбор типа шрифта зависит в основном от вкусов пользователя.

6. 6. Изменение формата параграфа (Paragraph...)

Если курсор мыши находится в текстовом блоке, то для форматирования параграфа можно использовать операцию Format Paragraph... (Формат параграфа) Она выводит диалоговое окно, показанное на рис. 6 9.

Рис. 6. 9 Окно установки формата параграфа

Окно установки формата параграфа имеет две опции Indent (Отступы):

All Lines (Для всех строк) — установка отступа для всех строк, First Lines (Для первых строк) — установка отступа для первых строк

Можно задать абзацный отступ как для всех строк, так и только для первой строки Кроме того, можно задать тип равнения строк Alignment (Выравнивание)

Left (Слева) — по левому краю абзаца, Right (Справа) — по правому краю абзаца, Center (По центру) — по центру абзаца

На рис 6 10 показаны примеры различного выравнивания текста При выравнивании текста слева задан абзацный отступ для первой строки

Рис. 6. 10 Примеры выравнивания текста

В прежних версиях MathCAD было два типа текстовых блоков в виде блока с малой шириной и в виде абзаца с полной шириной, равной ширине страницы В новой версии остался лишь один блок, с его помощью можно задавать как узкие надписи, так и надписи во всю ширину страницы

6. 7. Задание стиля текстовых комментариев (Style...)

Под стилем текстовых комментариев подразумевается совокупность параметров различных текстовых объектов заголовков различного уровня, абзацев, списков (листов) и т д Все они должны иметь свой определенный шрифт, размеры симво лов и иные параметры Подготовка текстовых комментариев в определенном сти ле необходима при создании документов высокого полиграфического качества

Операция Style... (Формат стиля) позволяет устанавливать стили для различных текстовых объектов. При ее выполнении выводится окно выбора стилей Text Styles, показанное на рис. 6. 11 сверху.

Рис. 6. 11 Работа со стилями текстовых комментариев

Окно выбора стилей имеет перечень стилей и ряд кнопок для задания следующих операций:

Apply (Применить) — применить выбранный стиль;

New... (Новый) — задать новый стиль;

Modify... (Модифицировать) — модифицировать выбранный стиль;

Delete (Стереть) — стереть заданный стиль;

Close (Закрыть) — закрыть окно и отказаться от выбора стиля.

На рис. 6. 11 справа показаны примеры применения различных стилей к надписям с названиями соответствующих стилей. Они дают наглядное представление о стилях, которое явно заимствовано из стилевого оформления текстовых документов в редакторе Word 95.

Операция New... позволяет задать новый стиль со своим именем, а операция Modify... — модифицировать уже имеющийся стиль. На рис. 6. 11 показаны дополнительные окна, которые появляются при выполнении операции Modify... (операция New... отличается от нее только вводом заголовка нового стиля).

В окне модификации стиля можно выбрать нужный набор символов (кнопка Font...) и задать параметры параграфа (кнопка Paragraph...). Задание нового стиля дополняет уже указанный список стилей.

6. 8. Установка свойств (Properties...)

Одно из определяющих понятий в операционных системах Windows 95/NT — свойства различных объектов. Это могут быть цвета выделений, характер эволюции математических выражений и т. д. Операция Properties... (Свойства) позволяет устанавливать свойства различных объектов. Таким образом, это контекстно-зависимая операция и ее диалоговые окна могут несколько отли чаться для разных объектов. Выбор объектов, как обычно, задается установкой в них курсора мыши.

На рис. 6. 12 показано окно установки свойств для объекта — математического выражения.

Рис. 6. 12 Установка свойств математического выражения

В данном случае окно имеет панельный переключатель с двумя позициями:

Displayed (Отображение) — свойства вывода;

Calculation (Вычисления) — свойства вычислений.

К свойствам вывода в данном случае относится лишь наличие или отсутствие подкраски фона математического выражения. Активизируя кнопку Choose Color... (Выбрать цвет), можно вызвать окно задания цвета фона выражений, оно показано справа от окна установки свойств на рис. 6. 12.

Панель Calculation (см. рис. 6. 13) предназначена для отключения или включения эволюции математических выражений. Под эволюцией математических выражений подразумевается их активность. Напоминаем, что обычно математические выражения активны и выполняют определенные действия. Однако, используя опцию Dissable Evalution (Отключение эволюции), выражение можно сделать пассивным, т. е. просто комментарием.

Рис. 6. 13 Окно свойств с включенной панелью Calculation

Еще одно важное свойство математических выражений — их оптимизация. Опция Enable Optimization (Включить оптимизацию) включает режим оптимизации. При этом выражение, если оно вычисляется, представляется в аналитическом виде всегда, когда это возможно. Это свойство может привести к заметному ускорению вычислений в тех случаях, когда оптимизирующее выражение проще исходного. Особенно заметен выигрыш в скорости вычислений при использовании функций (например, функций вычисления интегралов или производных) численными методами.

6. 9. Установка формата двумерной графики (X-Y Plot)

Позиция Graph в подменю Format задает форматы графиков. Начнем с операции X-Y Plot... (Формат декартовых графиков). Она выводит в центр текущего окна окно с опциями формата графиков 2D-типа (см. рис. 6. 14). Следует помнить, что для изменения формата уже построенного графика необходимо выделить его. Выделенный график обводится сплошной линией с маркерами его растяжения.

Рис. 6. 14 Окно с опциями задания формата 2D-графика

Как видно из рис. 6. 14, диалоговое окно формата имеет панельный переключатель на четыре позиции:

X-Y Axes (X-Y Оси) — управление опциями осей;

Traces (Графики) — управление линиями графика;

Labels (Надписи) — управление метками (надписями) у осей;

Defaults (По умолчанию) — задание опций по умолчанию.

Важно отметить, что все установки опций графиков, которые видны в окнах формата, относятся к выделенному графику и могут при необходимости изменяться.

Форматирование осей графика

В панели X-Y Axes содержатся следующие основные опции, относящиеся к осям Х и Y (Axis X и Axis Y):

Log Scale (Лог. масштаб) — установка логарифмического масштаба;

Crid Lines (Линии сетки) — установка линий масштабной сетки;

Numbered (Пронумеровать) — установка цифровых данных по осям, Autoscale (Автомасштаб) — автоматическое масштабирование графика;

Show Markers (Нанести риски) — установка делений по осям;

Auto Grid (Автосетка) — автоматическая установка масштабных линий;

No. of Grids (Число интервалов) — установка заданного числа масштабных линий.

Все эти опции достаточно очевидны. Отметим лишь, что если опция Grid Lines отключена, то масштабная сетка графика не строится, хотя на осях размещаются короткие деления. Опция Numbered обеспечивает редактирование цифровых данных (указаний на масштаб). Например, она полезна для округ ления нижнего и верхнего пределов изменений значений абсцисс и ординат, которые при автоматическом выборе масштаба могут оказаться десятичными числами с дробной частью.

Возможна также установка следующих опций координатных осей (Axes Style):

Boxed (Рамка) — оси в виде прямоугольника;

Crossed (Репер) — оси в виде креста;

None (Ничего) — отсутствие осей;

Equal Scales (Равные деления) — установка равенства масштабов по осям графика.

В нижней части панели имеются следующие клавиши:

Close (OK) — закрытие окна;

Cancel (Отмена) — выход из установок;

Apply (Применить) — применение опций к выделенному графику, Help (Справка) — вывод подсказки.

Форматирование линий графиков

Следующая панель, Traces (Графики), показанная на рис. 6. 15, служит для управления отображением линий, которыми строится график.

С помощью опций этой панели можно управлять следующими параметрами линий графика:

Legend Label (Имя кривой) — указание типа линий у оси ординат, Symbol (Маркер) — выбор символа, который помещается на линию;

Line (Линия) — установка типа линий (сплошная, пунктирная и др.);

Color (Цвет) — цвет линий;

Type (Тип) — тип графиков;

Weight (Толщина) — толщина линий.

В средней части окна опций формата содержится каталог линий графиков с указанием следующих их установок:

Symbol (Маркер) — установка символа отметки базовых точек графика, Line (Линия) — установка типа линии;

Color (Цвет) — установка цвета линии и базовых точек;

Trace type (Тип) — установка типа графика

Рис. 6. 15 Панель Traces

Узловые точки графиков (для которых вычисляются координаты) часто требуется выделить какой-либо фигурой кружком, крестиком, прямоугольником и т д Опция Symbol (Маркер) позволяет задать следующие отметки базовых точек графика каждой из функции none (ничего) — без отметки, x's — наклонный крестик, +'х — прямой крестик, box (квадрат) — квадрат, dmnd (ромб) ромбик, o's — окружность

Графики отдельных функций можно также выделять, используя для их построения линии различного типа Опция Line задает построение следующих типов линий

none (ничего) — линия не строится, solid (сплошная) — непрерывная линия, dash (пунктир) — пунктирная линия, dadot (штрих-пунктир) — штрих-пунктирная линия

Другой распространенный способ выделения линии, относящихся к раз личным кривым на графике, заключается в изменении их цвета Разумеется, этот метод эффективен при применении цветного дисплея и цветного (например, струйного) принтера для распечатки графиков Опция Color (Цвет) задает следующие основные цвета линии и базовых точек red — красный, blu — синий, gm — зеленый, суа — голубой, bm — коричневый, Ыс черный

Задание типа линий графиков

Важное значение имеет и тип графика Опция Туре (Тип) задает следующие типы графика

line (линия) — построение линиями;

points (точки) — построение точками;

err (интервалы) — построение вертикальными черточками с оценкой интервала погрешностей;

bar (столбец) — построение в виде столбцов гистограмм;

step (ступенька) — построение ступенчатой линией step;

draw (протяжка) — построение протяжкой от точки до точки.

Возможные конфликты с отметкой символами и типами линий автоматически устраняются. При этом приоритет отдается опции Type (Тип), а конфликтные типы линий или точек отмечаются тремя звездочками. Каждая из указанных опций имеет свое меню с традиционными правилами его использования.

Еще две опции связаны с возможностью удаления с графика вспомогательных надписей:

Hide Argument — прячет обозначения математических (Скрыть переменные) выражений по осям графика;

Hide Legend (Скрыть имена) — прячет обозначения имен кривых графика.

Задание надписей в графиках

Панель меток Label (Надписи) позволяет вводить в рисунок дополнительные надписи, что иллюстрирует рис. 6. 16. Эта панель появляется, если уже создан текущий график.

Рис. 6. 16 Панель задания дополнительных надписей

Для установки надписей служат небольшие окошки:

Title (Заголовок) - установка титульной надписи к рисунку;

X-Axis (Х-ось) - установка надписи по оси X;

Y-Axis (Y-ось) - установка надписи по оси Y.

В разделе Title содержатся опции Above (Сверху) и Below (Снизу) для установки титульной надписи либо над рисунком, либо под ним. Активизация этих опций задается установкой жирной точки в кружке. Кроме того, опция Show Title (Показать заголовок) позволяет включать или выключать отображение титульной надписи. Для ее активизации служит квадратное окошко, пустое при отказе от вывода надписи и с крестом — при выводе надписи.

Графические установки по умолчанию

Панель Defaults (По умолчанию), как показано на рис. 6. 17, служит для установки опций графиков Change to Defaults (Вернуть значения по умолчанию) и Use for Defaults (Использовать для значений по умолчанию). Установленные и зафиксированные опции используются в дальнейшем при построении графиков функций одной переменной.

Рис. 6. 17 Панель установки и фиксации опций

С помощью комбинаций этих опций можно создавать различные виды графиков, например: с обозначением функций или без них, с обозначением аргумента или без него и др. Обозначения исчезают, если задано, что они должны исчезнуть, как только будет снято выделение графика.

Примеры на форматирование 2D-графиков

Влияние некоторых опций показано на графиках, расположенных слева от диалогового окна установки опций. Напоминаем, что для визуализации оп ций при выведенном окне их установки служит клавиша Apply (Применить) каждого диалогового окна. Эта клавиша позволяет начать наблюдение за сделанными изменениями еще до закрытия окна задания опций, что заметно облегчает экспериментирование с различными форматами графиков.

В целом перечисленные опции предоставляют возможность создавать графики самых различных видов, удовлетворяющие любым запросам пользователя (см., например, шесть типов одного и того же графика на рис. 6. 18).

Задание различных форматов графики позволяет уверенно различать кривые на графике и соотносить их с той или иной функцией, а введение дополнительных надписей (титульной и по осям) — дополнительно разнообразить графики.

Рис. 6. 18 Графики функции, построенные с применением различных форматов

Применение графического маркера

Еще одной возможностью при работе с 2D графиками является применение специального графического маркера в виде двух перекрещивающихся пунктирных линий Они появляются при выполнении операции X-Y Trace При этом появляегся перемещаемое окно этой операции, показанное на рис 6. 19

Рис. 6. 19 Работа с графическим маркером

При выключенной опции Track Data Points (Перемещение по точкам данных) маркер свободно перемещается по графику При этом его координаты отображаются в окне этой опции Поместив маркер на какую-либо интересную точку графика, можно примерно определить ее координаты

Однако вручную трудно точно совместить маркер с выбранной точкой графика. Поэтому предусмотрен режим слежения за кривой графика. Он реализуется включением опции Track Data Points. При этом перемещение маркера происходит по кривой графика, и можно легко установить его точно на любую точку этой кривой.

Просмотр части графиков с увеличением

Еще одна новая особенность при работе с 20-графиками заключается в возможности их просмотра с увеличением отдельных частей этих графиков. Она реализуется операцией X-Y Zoom, которая выводит информационное окно, показанное на рис. 6.20.

Рис. 6.20 Подготовка к просмотру части графика

Перемещением мыши с нажатой левой клавишей можно выделить определенную часть графика. При этом минимальная и максимальная координаты по осям Х и Y отображаются в окне данной операции. После этого можно реализовать три варианта просмотра:

Zoom (Увеличение) — просмотр вырезанного участка;

Unzoom (Отмена увеличения) — отмена просмотра вырезанного участка;

Full View (Полный обзор) — полный просмотр.

Эти действия настолько очевидны, что дальнейшее их описание лишено смысла. В целом надо отметить, что форматирование графиков в декартовой системе координат позволяет получать практически все типы таких графиков, используемых в математической и научно-технической литературе.