Создание массивов. Панель Matrix.

Векторы и матрицы рассматриваются в программе Mathcad как одномерные и двумерные массивы данных.

Матрица создается с помощью диалогового окна Вставить матрицу (рис. 1.6), которое открывают командой Вставка > Матрица (Insert > Matrix) или первой кнопкой на панели "Матрица" (рис. 1.7). Вектор задается как матрица, имеющая один столбец. В диалоговом окне задается число строк и столбцов, а после вставки на рабочий лист матрица содержит вместо элементов заполнители, вместо которых следует вставить число, переменную или выражение.

Рис. 1.6	Рис. 1.7

Для матриц определены сложение, умножение на число, перемножение и другие операции. Допустимо использование матриц вместо скалярных выражений: в этом случае предполагается, что указанные действия должны быть применены к каждому элементу матрицы, и результат также представляется в виде матрицы:

Для работы с элементами матрицы используют индексы элементов. Нумерация строк и столбцов матрицы начинается с нуля, что задается системной переменной ORIGIN, и может быть изменено пользователем (например, блок ORIGIN:=1 устанавливает начальный индекс равным единице). Индекс элемента задается числом, переменной или выражением и отображается как нижний индекс. Он вводится после щелчка на кнопке Индекс (Subscript, x_n) на панели инструментов Mатрица (Matrix) или нажатием символа "[" после имени массива (см. приложение "Горячие клавиши"). Индексы двумерных матриц записываются через запятую.

Иногда (например, при построении графиков) требуется выделить вектор, представляющий собой столбец матрицы. Номер столбца матрицы отображается как верхний индекс, заключенный в угловые скобки: . Для его ввода используется кнопка Столбец (Matrix Column) на панели инструментов Матрица или соответствующая "горячая" клавиша.

Для задания некоторой последовательности элементов матрицы используют диапазоны. Диапазон фактически представляет собой вектор, содержащий арифметическую прогрессию, определенную первым, вторым и последним элементами. Чтобы задать диапазон, следует указать значение первого элемента, через запятую значение второго и через точку с запятой значение последнего элемента. Точка с запятой при задании диапазона отображается как две точки (..). Диапазон можно использовать как значение переменной, например х:=0,0.01..1. Если разность прогрессии равна единице (то есть, элементы просто нумеруются), значение второго элемента и соответствующую запятую опускают.

 

Действия с матрицами.

Арифметические операции с матрицами производятся так же, как и с обычными переменными. Пусть даны две матрицы 5х4 -- B1 и B2. Чтобы сложить их, достаточно записать «B1 + B2» и символ «=». Аналогично производится вычитание и умножение.
При работе с матрицами необходимо постоянно следить за их размерностью, потому что многие действия не могут быть выполнены при несоответствии размерностей матриц. Например, не удастся умножить матрицу B1 на B2, так как число столбцов первой матрицы не совпадает с числом строк второй.
Для транспонирования используется кнопка «Транспонирование матрицы» на панели «Матрица». Чтобы произвести транспонирование матрицы B1, введем ее имя, вставим символ транспонирования и введем знак равенства.
На панели «Матрица» расположены еще два часто используемых на практике инструмента - обращение матрицы и вычисление определителя. Матрица, для которой находятся определитель или обратная матрица, должна быть квадратной. Например, зададим матрицу B размерностью 3х3 и найдем обратную ей. Для этого запишем «B», символ обращения и «=». Если определитель матрицы нулевой, то обратную ей найти невозможно.
В нижней части панели «Матрица» расположены три операции, применимые только к векторам - скалярное произведение, векторное произведение и сумма вектора. В качестве примера найдем векторное произведение двух векторов - первого и второго столбцов матрицы B. Для этого вставим символ векторного произведения, щелкнув по соответствующей кнопке на панели «Матрица», и введем в пустые поля выражения для первого и второго столбцов матрицы B. В результате мы получили новый вектор, являющийся векторным произведением указанных двух векторов.
Если необходимо получить сумму элементов вектора, нужно воспользоваться кнопкой «Сумма векторов». В поле ввода нужно записать имя вектора и далее - символ численного расчета. Например, сумма элементов первого столбца матрицы B равна 12.