Міністерствоосвіти і науки України
Лабораторнаробота №1
Закурсом «Інструментальні засоби комп’ютерного моделювання»
«Роботаз пакетом Grapher 2.0 for Windows (варіант№8)»
Черкаси2009
Зміст
Зміст
1. Мета роботи
2. Завдання
3. Теоретична відомості
4. Практична (розрахункова) частина
5. Висновки за результатами виконання роботи
1.Мета роботи
Виробити навичкиобробки експериментальних даних різними методами апроксимації, використанняотриманого графічного представлення результатів обчислень в оформленнімайбутніх наукових робіт.
2. Завдання
1. На мові програмування Pascal підготувати файл даних у вигляді двохколонок даних розділених пробілом для заданої функціональної залежності.
2. Користуючись меню Line\Symbol побудувати графік.
3. Вміти по вимозі викладача змінювати масштаб осей, вигляд підписів,міток, легенди, осей, сітки.
4. Побудувати дану функціональну залежність користуючись меню Function.Порівняти результат з попереднім.
5. Користуючись вбудованою електронною таблицею підготувати пари чиселдля побудови залежності. Побудувати її.
6. Апроксимувати дану залежність різними методами. Визначитинайвідповідніший стосовно даного випадку.
7. Вміти по вимозі викладача змінювати, вигляд апроксимаційних кривих таекспериментальних дискретних точок.
3. Теоретичні відомості
До вашої уваги представлено короткий опис програми Grapher, призначеноїдля математичної і графічної обробки даних, що описуються одновимірною функцією( ) x f y =. Подібні можливості є в багатьох пакетах, пов’язаних зобробкою числової інформації (електронні таблиці, програми статистичного аналізу),але на практиці їх можливостей часто виявляється недостатньо для розв’язкуспеціалізованих задач (обмеження на складність графіків, типи зображень іт.п.).Оглядаючи функціональні можливості Grapher 2.0, треба передусім сказати,що в ньому немає обмежень ні на число графіків на одному малюнку, ні на числокривих на одному графіку, причому кожна крива може містити до 32 тис. точок (X,Y). На одному графіку дозволяється розміщувати декілька осей з різними масштабамиі одиницями вимірювання даних. Дуже зручний режим представлення даних можнареалізувати у вигляді зображення декількох осей Y з однією загальною віссю X(рис. 1). Самі графіки виводяться як з горизонтальним положенням осі X, так і звертикальним.
/>
Рис. 1. Використання декількох осей Y з однією віссю X.
На графіку дозволяється використовувати не тільки лінійні і логарифмічні,але і осі вірогідностей в різних комбінаціях. При цьому розмітка осей,виведення і легенди виконуються автоматично або задаються користувачем. Длявиводу застосовується декілька типів графіків: лінійні, символьні, діаграми.
/>
Рис. 2.Меню управління властивостями графіка (стає доступним після виділення областіпобудови та вибору властивостей графіка: меню Edit, команди SelectAll та Properties): група Add відповідає за додаваннядодаткових осей, графіків, легенд; пункт Properties – за властивостівище пе-
Для всіх типів графіків реалізовано управління товщиною, кольором істилем будь-яких ліній, використання готових стилів і створення своїх власних(рис. 2). Набір вбудованих інструментів малювання дозволяє наносити на графікспеціальні елементи малюнка (кола, прямокутники, лінії та інше). За допомогоюстандартних маніпуляцій мишею можна легко змінювати розмір і положеннязображення; масштабувати його для більш детального вивчення; додавати текстові пояснення,легенду і додаткові графічні зображення, в тому числі імпортовані з іншихпрограмних продуктів.
Графіки можуть будуватися на основі наборів точкових (дискретних) значеньX, Y (меню Graph: New Graph/Line\Symbol) і функцій типу, ( ) xf y = що задаються користувачем або параметричних рівнянь вигляду, ( ) xy=, ( ) t x x = (меню Graph: New Graph/Function). Пакетдозволяє імпортувати набори вихідних даних з файлів форматів DAT і SLK, а такожз файлів електронних таблиць Excel. Відкоре-ктовані значення запам’ятовуються вформатах DAT і SLK. Для апроксимації експериментальних даних кривими є дев’ять методівапроксимації (лінійної, логарифмічної, степеневої,
/>
Результати експоненціальної, поліноміальної, і т.п). Для вибору методу апроксимаціїнеобхідно скористатися пунктом Properties та вибрати закладку Fits (Рис.3). Рис. 3. Меню апроксимації експериментальних точок заданими кривими. Рис.4. Можливості редагування даних в електронній таблиці. Результати корекціїданих відразу відтворюються на графіку.
Дані для різних кривих одного графіка дозволяється брати як з одногофайла (наприклад, з його різних рядків або стовпців), так і з декількох.Останній варіант дуже зручний при обробці результатів серії експериментів,кожна з яких характеризується своїм набором даних. Обробка таких комбінаційданих в багатьох пакетах утруднена — там потрібний вигляд X, Y1, Y2,..., тобтоколи всі значення по осі Y приведені до єдиного набору значень по осі X.
Пакет має вбудовану електронну таблицю, що дозволяє коректувати,сортувати, перетворювати дані і обчислювати їх статистичні характеристики.Також на основі декіькох колонок даних можна заповнювати інші користуючись вбудованимифункціями. Багатовіконний інтерфейс пакету забезпечує ефективну настройкуробочого середовища. Наприклад, на екран можна одночасно вивести два вікна, в одномуз яких буде електронна таблиця, а в іншому — графік, і при редагуванні данихграфік буде автоматично оновлюватися. Для переходу від графіка до електронноїтаблиці треба тільки натиснути кнопку миші (Рис. 4). Окрім цього, вбудованіфункції можна використовувати при побудові заданих функціональних залежностей () x f y =, про які говорилося вище. У пакет вбудовано текстовий редактордля створення текстових блоків, що включає спеціальні засоби введенняматематичних формул. Сформовані зображення зберігаються в файлах формату GRF.
Розглянемо детально процес побудови графіка з використанням данихзанесених попередньо в файл даних. Для запису файлу даних можна скористатися,наприклад, мовою програмування Pascal (формат файлу текстовий, дані записані попарночерез пробіл в дві колонки, наприклад: y x ). Для побудови вибираємо вменю Graph пункт New Graph/Line\Symbol. У вікні яке відкрилосязнаходимо потрібний нам файл і натискаємо Ok. Потім у наступному вікні(рис. 2) у пункті Worksheet Columns вказуємо з яких колонок братиінформацію для графіка, у закладці Fits – вибираємо, за необхідності,метод апроксимації (рис. 7). По натискуванні відповідних закладок (рис. 2)відкриваються меню управління виглядом символів та ліній. Після виконання данихоперацій маємо зображення шуканого графіка.
Після отримання зображення часто виникає необхідність перенести його втекстовий редактор. Для цього в меню Edit вибираємо пункт Select All,потім копіюємо інформацію у буфер обміну і вставляємо у потрібний документ.
4.Практична (розрахункова) частина
1. За допомогою мови програмування Pascal, Я написав програму яка заданою функціональною залежністю записує в текстовий файл значення Х і Y черезпробіл.
2.Відкрив текстовий документ в програмі Grapher. Користуючись меню Line\Symbolпобудувано графік.
3. Побудував дану функціональну залежність користуючись меню Function.
/>
Графік 1
/>
Графік 2
/>
5. Висновок
Я навчився працювати з програмним продуктом Grapher 4. Підготувавши файлданих на мові програмування Pascal побудував графік.Навчився йогоредагувати.Будувати графік використовуючи меню Function.