Основные понятия и характеристики текстовых процессоров (стр. 4 )

Для выражения с несколькими корнями, например , начальное значение определяет корень, который будет найден Mathcad. Ниже приведен пример, в котором функция root возвращает различные значения, каждое из которых зависит от начального приближения.

Для нахождения корней выражения, имеющего вид

лучше использовать функцию polyroots(v), которая возвращает сразу все корни полинома степени n, как вещественные, так и комплексные. В отличие от функции root, функция polyroots не требует начального приближения. Коэффициенты полинома находятся в векторе v длины n+1. Ниже представлен пример использования функции polyroots для поиска корней полинома.

Для решения систем уравнений и неравенств используется другая методика. Вначале необходимо задать начальные приближения для всех неизвестных, входящих в систему уравнений, а затем заключить систему уравнений и неравенств между ключевым словом Given и функцией Find(z1, z2, …), которая возвращает решение системы уравнений в виде вектора. Например,

В системе уравнений и неравенств должны присутствовать только уравнения и неравенства, нужные для решения системы. Система не должна содержать дискретных аргументов.

Символьные вычисления и преобразования

До сих пор описывалось, как Mathcad вычисляет выражения численно. При численном вычислении Mathcad возвращает после знака равенства одно или несколько чисел. Когда же Mathcad использует символьную математику, результатом вычисления выражения является другое выражение, например, первоначальное выражение можно разложить на множители, проинтегрировать его, разложить в ряд и так далее.

В Mathcad определены следующие команды меню Символика:

Вычисление – выполняет основные алгебраические и тригонометрические преобразования и вычисляет интегралы, производные, суммы и произведения. Акселератор - Shift+F9.

Упрощение – позволяет упростить выбранное выражение, выполняя арифметические действия, приводя подобные члены, используя основные тригонометрические тождества и т. п.

Расширение - разлагает по степеням слагаемых все степени и произведения сумм.

Фактор - разлагает выделенное выражение на множители, если все предложение раскладывается на множители. Для разложения подвыражения в большем выражении необходимо выделить это подвыражение. Эта команда используется для нахождения суммы дробей.

Собирание - разлагает по подвыражению: собирает слагаемые, подобные выделенному выражению, которое может быть отдельной переменной или функцией со своим аргументом. Результатом будет выражение, полиномиальное относительно выбранного подвыражения.

Полиномиальные коэффициенты - находит коэффициенты выражения, записанного в виде полинома относительно выделенной переменной или функции.

Трансформирование - позволяет производить прямые и обратные символьные преобразования Фурье, Лапласа и Z-преобразование.

Стиль вычислений - выдает диалоговое окно, в котором можно определить способ отображения символьного результата в Mathcad: следует ли снабжать преобразования комментариями, размещать ли результат преобразования справа или снизу от преобразуемого выражения.

Задания к лабораторным работам

Задание 1. Набрать заданные выражения и вычислить их значения.

Задание 2. Создать функции, используя представленные ниже выражения, и построить двумерные графики на одной координатной сетке. Освоить приемы оформления, перемещения и изменения размеров графиков.

Задание 3. Создать векторы и матрицы, произвести над ними заданные действия, вывести элементы матриц M[0,1] и N[2,1].

Задание 4. Создать поверхностные графики заданных функций.

Задание 5. Произвести заданные вычисления с помощью основных операторов математического анализа.

Задание 6. Решить уравнения, неравенства и найти корни полиномов.

Задание 7. Разложить по степеням слагаемых следующие выражения:

Разложить выражения на множители.

Вычислить интегралы в символьном виде.

Для представленных ниже выражений, выполнить прямые и обратные преобразования: Фурье, Лапласа и Z-преобразование, предварительно для этого выделив переменную, относительно которой нужно произвести преобразование.

Работа в среде MATLAB

MATLAB – это высокопроизводительный язык для технических расчетов. Он включает в себя вычисления, визуализацию и программирование в удобной среде, где задачи и решения выражаются в форме, близкой к математической. Типичное использование MATLAB – это:

·  математические вычисления;

·  создание алгоритмов;

·  моделирование;

·  анализ данных, исследования и визуализация;

·  научная и инженерная графика;

·  разработка приложений, включая создание графического интерфейса.

MATLAB – это интерактивная система, в которой основным элементом данных является массив. Это позволяет решать различные задачи, связанные с техническими вычислениями, особенно в которых используются матрицы и вектора, в несколько раз быстрее, чем при написании программ с использованием «скалярных» языков программирования, таких как Си или Фортран.

Для работы с математическим пакетом следует запустить с Рабочего стола экрана Windows приложение MATLAB, дважды нажав левой кнопкой мыши по ярлыку этого приложения.

Матрицы и магические квадраты

В MATLAB матрица – это прямоугольный массив чисел. Особое значение придается матрицам 1х1, которые являются скалярами, и матрицам, имеющим один столбец или одну строку - векторам.

Хороший пример матрицы можно найти на гравюре времен Ренессанса художника и любителя математики Альбрехта Дюрера. Это изображение содержит много математических символов, и в верхнем правом углу его можно заметить квадратную матрицу. Эта матрица известна как магический квадрат и во времена Дюрера считалось, что она обладает магическими свойствами.

Рис. 3.2. Магический квадрат (часть гравюры Дюрера)

В MATLAB матрицы можно вводить несколькими способами.

1. Ввод матрицы как списка элементов.

При этом необходимо следовать нескольким правилам:

-  отделять элементы строки пробелами или запятыми;

-  использовать точку с запятой, ; , для обозначения окончания каждой строки;

-  окружать весь список элементов квадратными скобками.

Для ввода матрицы Дюрера нужно написать:

A = [1; 5; ; 4]

MATLAB отобразит введенную матрицу:

A =

1

5

4

Это точно соответствует числам на гравюре. Введенная матрица автоматически запоминается средой MATLAB, и теперь можно обращаться к ней как к А.

MATLAB обладает встроенной функцией, которая создает магический квадрат почти любого размера. Эта функция называется magic. В скобках указывается размерность матрицы:

B=magic(4)

B =

1

5

4

Эта матрица почти такая же, что и на гравюре Дюрера, единственное отличие заключается в том, что два средних столбца поменялись местами. Для того, чтобы преобразовать В в матрицу Дюрера А, необходимо переставить их местами:

А=В(:,[])

Это означает, что для каждой строки матрицы В элементы переписываются в порядке 1, 3, 2, 4:

A =

1

5

4

2. Генерирование матриц.

MATLAB имеет четыре функции, которые создают основные матрицы:

zeros все нули;

ones все единицы;

rand равномерное распределение случайных элементов;

randn нормальное распределение случайных элементов.

Например:

Z = zeros(2,4)

Z =

F = 5*ones(3,3)

F =

5 5 5

5 5 5

5 5 5

N = fix(10*rand(1,10))

N =

8 4

R = randn(4,4)

R =

-0.473 -0.5883

-1.66 2.1832

0.167 -0.1364

0.258 0.1139

3. Объединение.

Объединение - это процесс соединения маленьких матриц для создания боль­ших. Например, из матрицы А (магического квадрата 4x4) путем объединения можно сформировать другую матрицу В следующим образом:

В = [А А+32; А+48 А+16]

Результатом будет матрица 8x8, получаемая соединением четырех подматриц:

B =

15 45

52 40

8 44

47 33

6419 29

5326 24

5722 28

5231 17

Удалять строки и столбцы матрицы можно следующим образом. Пусть

X = А

Для удаления второго столбца матрицы X необходимо ввести:

X(:,2) = [ ]

Эта операция изменит X следующим образом:

X =

16 2 13

5 11 8

9 7 12

4 14 1

Операции работы с матрицами

1.  Суммирование элементов столбцов матрицы.

Пусть матрица А – это магическая матрица 4х4:

A=magic(4)

Просуммируем элементы столбцов матрицы:

sum(A)

MATLAB выдаст полученный результат:

ans =

34

Если выходная переменная не определена, MATLAB использует переменную ans, коротко от answer - ответ, для хранения результатов вычисления. Полученный вектор содержит сумму элементов столбцов матрицы A. Каждый столбец имеет одинаковую сумму, «магическую сумму», равную 34.

2. Суммирование элементов в строках матрицы.

Один из способов суммирования элементов матрицы в строках заключается в следующих действиях:

·  транспонировать матрицу;

·  подсчитать сумму в строках;

·  транспонировать результат.

Операция транспонирования обозначается апострофом или одинарной кавычкой. Она зеркально отображает матрицу относительно главной диагонали и меняет строки на столбцы. Таким образом,

A'

вызывает

ans =

1

3

2

1

А выражение:

sum(A') '

вызывает результат вектор-столбец, содержащий суммы в строках

ans =

34

34

34

34

3. Сумма элементов на главной диагонали.

Сумму элементов на главной диагонали можно получить с помощью функции diag, которая выбирает эту диагональ:

diag(A)

ans =

16

10

7

1

Функция

sum (diag (А))

вызывает

ans =

34

Для другой диагонали, называемой антидиагональю, MATLAB не имеет специальной функции. Функция fliplr зеркально отображает матрицу слева направо:

sum(diag(fliplr(A)))

ans =

34

4. Индексы.

Элемент в строке i и столбце j матрицы А обозначается A(i, j). Например, А(4,2) - это число в четвертой строке и втором столбце, А(4,2) = 15. Сумма элементов в четвертом столбце матрицы А вычисляется следующим образом:

A(1, 4) + А(2,4) + А(3,4) + А(4,4)

Подобное суммирование приведет к результату

ans =

34

Также возможно обращение к элементам матрицы через один индекс, А(k). Это способ позволяет ссылаться на строки и столбцы матрицы, его можно использовать только с двумерными матрицами. В этом случае массив рассматривается как длинный вектор, сформированный из столбцов исходной матрицы.

Например, для магического квадрата, А(8) это еще один способ сослаться на значение 15, хранящееся в А(4,2).

5. Оператор двоеточие.

Оператор двоеточие ( : ) проявляется в MATLAB в различных формах. Выражение:

1:10

-  это вектор-строка, содержащая целые числа от 1 до 10:

9 10

Для получения обратного интервала, необходимо описать приращение. Например:

100:-7:50

дает

65 58 51

или

0:pi/4:pi

что приводит к

0 0.72 3.1416

Индексное выражение, включая двоеточие, относится к части матрицы.

A(l:k, j)

- это первые k элементов j-го столбца матрицы А.

Например:

sum(A(1:4,4))

вычисляет сумму четвертой строки.

Двоеточие обращается ко всем элементам в строке и столбце матрицы, а слово end к последней строке или столбцу. Пример:

sum (А (:, end) )

вычисляется сумма элементов в последнем столбце матрицы А:

ans =

3

4

Операторы, функции, константы

1. Операторы.

В среде MATLAB используются обычные арифметические операции и правила старшинства:

+ сложение;

- вычитание;

* умножение;

/ деление;

^ степень;

' комплексно сопряженное транспонирование;

() определение порядка вычисления.

2. Функции.

MATLAB предоставляет большое количество элементарных математических функций, таких как:

Abs – вычисление абсолютной величины;

Sqrt – вычисление квадратного корня;

Exp – экспонента;

Sin – вычисление синуса.

Вычисление квадратного корня или логарифма отрицательного числа не является ошибкой: в этом случае результатом является соответствующее комплексное число. Чтобы вывести список всех элементарных математических функций, следует набрать:

help elfun

Для вывода списка более сложных математических и матричных функций, надо набрать:

help specfun

help elmat

соответственно.

3. Константы.

Специальные функции, предоставляющие значения часто используемых констант:

pi 3....;

i мнимая единица, ;

j то же самое, что и i ;

eps относительная точность числа с плавающей точкой, 2-52;

realmin наименьшее число с плавающей точкой, 2-1022

realmax наибольшее число с плавающей точкой, (2-)21023

Inf бесконечность

Имена функций не являются зарезервированными, поэтому возможно изменять их значения на новые, например:

eps = 1.e-6

и далее использовать это значение в последующих вычислениях. Начальное значение может быть восстановлено следующим образом:

clear eps

Редактор командной строки

Различные стрелки и управляющие клавиши клавиатуре позволяют вызывать, редактировать и многократно использовать команды, набранные ранее. Например, предположим, допущена ошибка при вводе:

rho = (1 + sqt(5))/2

MATLAB ответит предупреждением:

Undefined function or variable 'sqt'.

Вместо того, чтобы заново набирать всю строку, можно нажать клавишу ↑. Тогда на экране изобразится ошибочная команда. Используя клавишу ←, можно переместить курсор и вставить пропущенную буквы r. Повторное использование клавиши ↑ вызовет предыдущие строки.

Список доступных клавиш редактирования в командной строке отличается у разных компьютеров. Основные из них:

­ ctrl-p Вызов предыдущей строки

¯ ctrl-n Вызов последующей строки

ctrl-b Движение назад на один символ

® ctrl-f Движение вперед на один символ

ctrl® ctrl-r Движение вправо на одно слово

ctrl ctrl-l Движение влево на одно слово

home ctrl-a Переход на начало строки

end ctrl-e Переход на конец строки

esc ctrl-u Очистка строки

del ctrl-d Удаление символа за курсором

backspac ctrl-h Удаление символа перед курсором

ctrl-k Удаление до конца строки

Графика

MATLAB имеет широкие возможности для графического изображения векторов и матриц, а также для создания комментариев и печати графики.

Функция plot имеет различные формы, связанные с входными параметрами, на­пример plot(y) создает кусочно-линейный график зависимости элементов у от их индексов. Если задаются два вектора в качестве аргументов, plot(x, y) создаст график зависимости у от х.

Например, для построения графика значений функции sin от нуля до 2Pi, необходимо сделать следующее:

t = 0:pi/100:2*pi;

y = sin(t);

plot(t, y)

Полученный график представлен на рис. 3.3.

Рис. 3.3. График функции y=sin(t)

Вызов функции plot с многочисленными парами (х, у) создает многочисленные графики. MATLAB автоматически присваивает каждому графику свой цвет (ис­ключая случаи, когда это делает пользователь), что позволяет различать задан­ные наборы данных. Например, следующие три строки отображают график близких функций, и каждой кривой соответствует свой цвет:

у2 = sin(t-.25);

уЗ = sin(t-.5);

plot( t, y, t, y2, t, уЗ)

Полученный график представлен на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Графики близких функций

Возможно изменение цвета, стиля линий и маркеров, таких как знаки плюс или кружки, следующим образом:

plot(x, у, 'цветстильмаркер')

Цветстильмаркер – это 1-, 2-, 3- символьная строка (заключенная в одинарные кавычки), составленная из типов цвета, стиля линий и маркеров:

·  символы, относящие к цвету: ‘с’, ‘т’, ’у’, ‘r’, ‘g’, ‘b’, ‘w’ и ‘к’. Они обозна­чают голубой, малиновый, желтый, красный, зеленый, синий, белый и черный цвета соответственно;

·  символы, относящиеся к типу линий: ' - ' для сплошной, ' -- ' для разрыв­ной, ':' для пунктирной, ' -. ' для штрихпунктирной линий и 'none' для её от­сутствия;

·  наиболее часто встречающиеся маркеры: '+', ‘ о', ‘ * ' и ‘ х’.

Например, выражение

plot(х, у,'у:+')

строит желтый пунктирный график и помещает маркеры '+' в каждую точку данных. Если вы определяете только тип маркера, но не определяете тип стиля линий, то MATLAB выведет только маркеры.

Функция plot автоматически открывает новое окно изображения (далее окно), если до этого его не было на экране. Если же оно существует, то plot использует его по умолчанию. Для открытия нового окна и выбора его по умолчанию, необходимо набрать

figure

Для того чтобы сделать существующее окно текущим, следует набрать

figure(n)

где n - это номер в заголовке окна. В этом случае результаты всех последующих команд будут выводиться в это окно.

На существующий график можно добавлять кривые при помощи команды hold. При наборе

hold on

MATLAB не стирает существующий график, а добавляет в него новые данные, изменяя оси, если это необходимо.

Например, следующий элемент кода вначале создает контурные линии функции peaks, а затем накладывает псевдоцветной график той же функции:

[x, y,z] = peaks;

contour(x, у,z,20,'k')

hold on

pcolor(x, y,z)

shading interp

Команда hold on является причиной того, что график pcolor комбинируется с графиком contour в одном окне.

Функция subplot позволяет выводить множество графиков в одном окне или распечатывать их на одном листе бумаги.

subplot(m, n,p)

разбивает окно изображений на матрицу m на n подграфиков и выбирает p-ый подграфик текущим. Графики нумеруются вдоль первого в верхней строке, потом во второй и т. д. Например, для того, чтобы представить графические дан­ные в четырех разных подобластях окна необходимо выполнить следующее:

t = 0:pi/10:2*pi;

[X, Y,Z] = cylinder(4*cos(t));

subplot(2,2,1)

mesh(X)

subplot(2,2,2); mesh(Y)

subplot(2,2,3); mesh(Z)

subplot(2,2,4); mesh(X, Y,Z)

Задания к лабораторным работам

Задание 1. Ввести число a, вектор-строку b и вектор-столбец c методом ввода списка элементов.

Ввести «магическую» матрицу X размером 6х6.

Сгенерировать матрицу Y любой размерности.

Сформировать из матрицы Y матрицу F путем объединения, а также путем удаления строк и столбцов.

Задание 2. Проверить «магические» свойства матрицы A.

В сгенерированной матрице подсчитать сумму элементов в каждой строке, в каждом столбце, а также на главной и второстепенной диагонали не менее чем двумя способами.

Посчитать определитель (det) сгенерированной матрицы и обратную матрицу (inv), если она существует.

Задание 3. Придумать несколько выражений, вычисляющих квадратные корни, логарифмы, синусы, косинусы и другие встроенные элементарные функции.

Построить выражения таким образом, чтобы они давали в результате бесконечность (при делении на ноль) и комплексные числа.

Задание 4. Выяснить, какие клавиши редактирования командной строки доступны на рабочем компьютере.

Задание 5. Ввести

t=0:0.01:0.99;

a=sin(2*pi*t);

b=cos(2*pi*t)

Построить графики функций a(t) и b(t) по отдельности:

plot(t, a)

plot(t, b)

Построить совместный график

plot(t,a,t,b)

Построить одновременно 2 отдельных графика

subplot(211)

plot(t, a);

subplot(212)

plot(t, b)

Ввести

x=-3:0.01:3

bar(x, sin(2*pi*x))

stairs(x, cos(2*pi*x))

Проанализировать вид этих графиков, организовать их одновременный вывод на экран с помощью функции subplot сначала один над другим, а затем рядом на одном уровне.

4.  Интернет

Интернет характеризуется динамичным и ежедневным процессом роста и изменений. Это глобальная система, состоящая из программного обеспечения, сетей, компьютеров. Она бесконечно обновляется и приспосабливается к новым реальностям. Интернет меняется столь стремительно, что все фиксированные материалы об этой сети обречены на устаревание в процессе создания. Сеть Интернет буквально совершила революцию в общении между людьми.

Структура и основные принципы работы Интернет

Как и любая другая компьютерная сеть, Интернет состоит из множества компьютеров, соединенных между собой линиями связи, установленных на этих компьютерах программ и устройств, необходимых для работы в сети.

К Интернет могут подключаться как отдельные компьютеры

(пользователи), так и локальные сети (организации). Организуется как прямое подключение к Internet (что подходит лишь для локальных сетей крупных фирм и организаций), так и под - ключение своего компьютера через компьютеры (серверы) специальных государственных или коммерческих организаций, называемых поставщиками услуг Интернет или сервис-провайдерами или просто провайдерами. Под сервером понимает­ся совокупность аппаратных и программных средств, обеспечивающих подключение компьютеров пользователей к сети. Часто более мелкие провайдеры подключаются к более крупным, которые, в свою очередь, могут быть подключены к другим провайдерам. Все серверы провайдеров, соединенные друг с другом высокоскоростным линиями связи, образуют базовую часть сети или хребет (backbon) Интернет. Компьютеры этого хребта часто называют хостами (host). Часто, при подключении к Internet напрямую, используется выделенный компьютер, который называется шлюзом (gateway). На этом специально выделенном компьютере установлено сложное программное обеспечение, с помощью которого осуществляется обработка всех сообщений, проходящих через шлюз.

Отличительная особенность Интернет – высокая надежность, которая обеспечи­вается тем, что в этой сети нет единого центра управления и при выходе из строя некоторых линий связи или серверов сеть будет продолжать функционировать, т. к. всегда имеется несколько путей передачи информации.

Для передачи информации в сети Интернет используются два основных поня-тия: адрес и протокол. Любой компьютер, подключенный к Интернет, имеет свой уникальный адрес и по нему однозначно определяется местоположение компьютера в сети. Протокол – это правила взаимодействия компьютеров, подключенных к сети. Эти правила обеспечивают возможность достоверного обмена информацией между разнотипными компьютерами, подключенными к Интернет, работающими под управлением различных операционных систем.

Протоколы TCP/IP

Описание всех правил взаимодействия компьютеров в сети в одном протоколе, да еще при постоянном совершенствовании этой сети, практически невозможно. Поэтому в Интернет для работы был принят набор протоколов построенных по многоуровневому принципу. Многоуровневая модель разбивает проблему передачи больших массивов информации между компьютерами через среду сети на более мелкие и, следовательно, легче разрешимые проблемы. Так на нижнем уровне описываются правила передачи небольших порций информации с одного компьютера на другой, т. к. обеспечивать достоверность передачи небольших частей информации значительно проще. На следующем уровне в протоколе диктуются правила разбиения больших массивов данных на отдельные небольшие части, которые передаются по протоколу нижнего уровня, и сборки их обратно в единое целое. Другая часть протоколов более высокого уровня предназначена для передачи файлов, отправки электронной почты, чтению гипертекстовой страницы WWW (World Wide Web – Всемирная паутина) и т. п. При этом протоколы высокого уровня используют в своей работе сервисы протоколов более низкого уровня. Поэтому при развитии сети и реализации нового протокола высокого уровня в Интернет не требуется знать законов функционирования сети, а только необходимо уметь пользоваться протоколами нижних уровней.

Все многочисленные протоколы Интернет строятся на основе двух, тесно связанных протоколов нижнего уровня IP (Internet Protocol – протокол Интернета) и TCP (Transmission Control Protocol – протокол управления передачей). Все остальные существующие и вновь создаваемые под новые сервисы Интернет протоколы строятся на базе этих двух и поэтому весь комплекс протоколов называют прото­колами TCP/IP.

Адресация в Интернет

Для однозначного обозначения любого компьютера в глобальной сети применя­ется специальная система адресов, называемая IP-адресами. IP-адрес - это 32- разрядное двоичное число, причем оно может быть либо постоянно присвоено компьютеру, либо присваивается только на время работы в сети. Обычно IP - адреса записывают в виде четырех десятичных чисел от 0 до 255, разделённых точками. Например: 192.218.101.28 - т. е. IP-адрес можно представить следующим образом: a. b.c. d. Одни части этого адреса рассматриваются как адрес хоста, а другие - как адрес пользователя (компьютера или локальной сети). Причем, левая часть - адрес компьютера (сети), правая - хоста. Граница между этим частями прокладывается в зависимости от значения первого байта (а) следующим образом:

адрес A - класса:

(a) < 128: адрес пользоваа), остальные (b, c, d)- адрес хоста;

адрес B- класса:

128<=(a)<192: адрес пользоваa,b), (c,d) - адрес хоста ;

адрес C- класса:

192<=(a): адрес пользоваa, b, c), (d) - адрес хоста.

Отсутствие центра управления Интернет еще не означает, что IP-адреса присваиваются каждым пользователем самостоятельно. Процесс формирования новых доменных имен согласовывается с международной организацией Network Information Center (InterNIC, Сетевой информационный центр). Каждый пользователь получает свой адрес от нее через провайдера.

Адрес в виде 32-разрядного числа удобен при пересылке информации для компьютеров, но человеку неудобно с ним работать. Поэтому была разработана система под названием DNS (Domain Name System - доменная система имён), которая ставит в соответствие IP - адресам мнемонические обозначения и наоборот.

Данный TCP-сервис в Интернет поддерживается специальными DNS-серверами, которые транслируют, введенный пользователем символический адрес, выбирая из базы данных его числовой аналог. Символические (доменные) имена в Internet обычно состоят из нескольких имен-доменов, разделенных точками:

имя компьютера. имя субдомена. имя домена верхнего уровня

Первым слева указывается имя компьютера (пользователя), далее домен, к которо­му принадлежит этот компьютер (сеть, в пределах которой уникально имя этого компьютера). Этот домен, в свою очередь, является субдоменом домена верхнего уровня. И, наконец, последним указывается домен верхнего уровня. При поиске сервером DNS IP-адреса сначала анализируется правая часть доменного имени, определяет адрес сервера, отвечающего за данный домен, и передается запрос этому серверу.

Существует семь доменов верхнего уровня, установленные InterNIC:

.arpa - идентификатор сети ARPANET;

.com - коммерческие компании;

.edu - учреждения сферы образования;

.gov - различные правительственные учреждения;

.mil - военные организации;

.net - организации, предоставляющие доступ в Internet;

.org - организации, не относящиеся ни к одной из перечисленных категорий.

InterNIC также допускает для обозначения доменов верхнего уровня применение специальных сочетаний двух символов для идентификации страны, в которой находится организация (.ru - Россия).

Для обозначения доменов нижних уровней никаких ограничений не наложено. В качестве примеров можно привести доменные адреса:

Home. – адрес начальной Web-страницы компании “Microsoft”

Spider.raser.ru – адрес русскоязычной информационной системы Raser.

Важно иметь в виду, что доменные имена не используются и не распознаются протоколом IP. Между доменными именами и IP-адресами нет взаимнооднозначного соответствия: доменное имя может относиться к нескольким IP-адресам, а IP- адрес может соответствовать нескольким доменным именам.

При работе в Интернет чаще всего используются не просто доменные имена, а унифицированные указатели ресурсов URL (Uniform Resource Locator), которые позволяют значительно ускорить требуемый сервис сети. Для этого в синтаксисе URL кроме доменного имени указывается протокол верхнего уровня, обеспечива­ющий требуемый сервис. Этими протоколами, например, могут быть: HTTP (Hyper Text Transfer Protocol – протокол передачи гипертекста), FTP (File Transfer Protocol – протокол передачи файлов) и т. п.

Общий вид URL записываются в виде:

Название схемы : // узел : порт/ имя файла # внутренняя схема

Название схемы - это название сервиса (протокола), например: http, ftp, telnet или gopher; узел - доменное имя или IP - адрес компьютера; порт - номер порта, используемый данным сервисом. Поскольку большинство прикладных протоколов задают стандартный порт, номер порта и разделительное двоеточие в записи URL можно опустить (кроме случаев, когда используется нестандартный номер порта). Имя файла задаeт запрашиваемый ресурс. Внутренняя ссылка - это обычно именованная позиция в файле формата HTML (Hyper Text Markup Language – язык разметки гипертекста). Именованная позиция (named anchor) позволяет URL указывать на конкретное место страницы HTML. Обычно она не используется, так что ее разделитель # можно опустить.

Так указатели ресурсов на основании вышеприведенных примеров доменных адресов будут выглядеть следующим образом:

http://www. home. ;

http://spider. *****

В этих примерах аббревиатура “http” указывает, что далее следует адрес Web-стра­ницы.

Сервисы Интернет

Когда говорят о сервисах, протоколах, услугах и возможностях Интернет, говорят об одном и том же.

В Интернет имеется ряд протоколов верхнего уровня, построенных на базовых протоколах TCP/IP, предлагающих разнообразные сервисы. На практикуме изучаются самые распространенные из них: электронная почта, поиск информации в Интернет и просмотр гипертекстовых страниц WWW (World Wide Web – всемирная паутина), чтение телеконференций с серве­ров новостей UseNet.

Отличительными особенностями WWW являются: использование гипертекста и возможность пользователей взаимодействовать с другими приложениями Интер­нет. Гипертекст – текст, содержащий в себе связи (гиперсвязи – hyperlinks) с другими текстами, графической, видео - или звуковой информацией. Гипертекстовая страница (Web-страница) представляет собой сочетание алфавитно-цифровой информации в различных форматах и стилях, некоторые графические изображения – картинки, звуки, видеоклипы. Гиперсвязи в ней реализуются в виде ссылок внутри гипертекстового документа на другой документ в этом же компьютере или на любом другом компьютере, подключенном к Интернет. Гиперсвязи в тексте докумен­та выделяются цветом подчеркиванием или подсветкой. Если щелкнуть кнопкой мыши на какой-либо гипертекстовой связи, то будет отображен документ, на кото­рый указывает данная связь.

Работа со Всемирной паутиной реализуется по специальному протоколу HTTP (Hyper Text Transfer Protocol – протокол передачи гипертекста). Web-документы создаются с помощью специального языка HTML. HTML-документы представ­ляют собой текстовые файлы, в которые встроены специальные команды.

Использование WWW требует наличия простого и понятного инструмента ( программы). Такая программа называется Web-броузером (browser). Именно она отображает различные типы информации Web и реализует переход с темы на тему по гиперсвязям. В Интернет используют, в основном, два броузера:

- Netscape Communicator. Графическая программа, разработанная фирмой Net­scape Communication Corp.

- Internet Explorer. Графический броузер, разработанный фирмой Microsoft.

Оба броузера обеспечивают максимально широкие возможности по обеспечению разнообразного сервиса WWW и простоту их применения. Однако, Internet Explorer максимально интегрирован в среду ОС Windows, поэтому шире применяется пользователями, работающими на компьютерах с указанной ОС.

Электронная почта – самая популярная служба Интернет. Она реа­лизуется с помощью двух протоколов: SMTP (Simple Mail Transfer Protocol - простой протокол пересылки почты); POP3 (Post Office Protocol – протокол почтового офиса). Для работы с электронной почтой создано несколько программ. Основными, интегрированными в Windows, являются: Microsoft Exchange, Outlook Express, Internet Mail. Эти программы могут выполнять следующие функции:

- подготовка текста;

-  чтение и сохранение корреспонденции;

-  удаление корреспонденции;

-  ввод адреса;

-  комментирование и пересылка корреспонденции;

-  импорт (прием и преобразование в нужный формат) файлов;

-  поддержка адресной книги.

Для отправки любого сообщения по “E-mail” необходимо знать адрес получателя. Формат адреса электронной почты имеет вид:

имя пользователя@имя узла (хост-компьютера)

Адреса электронной почты могут включать следующие элементы: буквы, цифры, некоторые другие символы (например, точки и символы подчеркивания). В именах адреса недопустимы следующие символы: запятые, пробелы, скобки.

За время существования Интернет в сети скопился гигантский объем текстовых, графических, мультимедийных и прочих документов и его пополнение идет высокими темпами. Огромное количество данных, доступных в Интернет, были бы бесполезны, если бы не существовало способа поиска этих данных. За последние четыре – пять лет разработаны специальные поисковые системы, которые постоянно отслеживают изменения информации в сети. Многие поисковые системы позволяют искать информацию не только в Web-страницах, но и в группах новостей и хранилищах файлов.

Информационные поисковые системы - это совокупность специальных программных средств и серверов для систематизации информации в Интернет и предоставлению ее пользователям по их запросам. Информационные поисковые системы имеют в литературе и другие названия: поисковые серверы, машины поиска. Для систематизации информации при создании поисковых серверов используют три подхода: создание Web-индексов, создание Web-каталогов, гибридный.

Web-индексация – огромная беспрерывно пополняемая база данных по индексируемым документам. Сбор информации в поисковых системах, использующих Web-индексы, осуществляется программами роботами (поисковыми роботами), посещают Web-узлы каждые несколько недель, анализируют текст и следуют за каждой гипертекстовой ссылкой, которую они находят, чтобы обнаружить новые страницы.

Web-каталоги являются иерархическими каталогами WWW – основные темы разделяются на меньшие, а те, в свою очередь, разбиваются еще. Принцип работы Web-каталогов напоминает каталог карточек в библиотеке. Сбор и систематизация информации в поисковой системе, использующей Web-каталоги, производится большим отрядом высококвалифицированных специалистов.

Информация, собранная машинами поиска, бесплатна и доступна каждому, подключенному к Интернет. К наиболее популярным поисковым машинам можно отнести: Alta Vista (http://altavista. ); Rambler (http://www. *****); Infoseek(http://www. );Yahoo!(http://www. );Excite(http://www. );Lycos(http://www. );HotBot(http://www. );Aport(http://www. *****) и др. Более полный список машин поиска можно найти по адресу: http://net. /search.

Поиск информации в Интернет с помощью поисковых машин осуществляется введением ключевых слов в поле ввода на начальной странице той или иной поисковой системы, загруженной из броузера. Построение сложного запроса на поиск информации осуществляется с использованием логических операторов (AND, OR, NEAR, NOT) и синтаксических выражений.

При выполнении запроса поисковая система не ищет документы непосредственно в Интернет. Она обращается к своей базе данных, где в компактном виде собраны данные об информации в Интернет.

Универсальные поисковые машины позволяют искать информацию не только во Всемирной паутине, но и в группах новостей UseNet. Они способны обеспечить поиск файлов на FTP-серверах (FTP-серверы – хранилище файлов в сети Интернет). Кроме того, поисковые машины позволяют проводить поиск человека в Интернет по информации, которую накапливают некоторые службы Интернет о своих абонентах, и по так называемым справочникам белых страниц Интернет.

Группы новостей Usenet представляют собой всемирную распределенную систему дискуссионных групп или телеконференций. Этот сервис по популярности в Интернет уступает только электронной почте. При участии в какой-либо телеконференции любой абонент может направить свое сообщение по интересующей его теме. Существует два способа отправки сообщений в группы новостей:

·  посылка непосредственного ответа автору статьи по адресу его электронной почты;

·  предоставление своего сообщения в распоряжение всех участников телеконференции.

Второй способ обозначается термином “Follow-up”.

Сообщение в UseNet называется письмом или статьей. Все статьи группируются по темам в так называемые группы новостей (Newsgroup). UseNet – это около 25000 различных групп новостей. Совокупность групп новостей называется конференциями или новостями. Группы новостей имеют составные имена, организованные по иерархическому принципу. В отличие от доменных имен в именах групп часть имени, означающая верхний уровень, находится слева. Для верхнего уровня выбраны семь основных рубрик:

-  comp - темы, связанные с компьютером;

-  sci - темы из области научных исследований;

-  rec - группы, занимающиеся вопросами досуга;

-  soc - группы по социальным интересам;

-  news - информация и новости UseNet;

-  talk - дискуссии;

-  misc - прочие темы, не подходящие ни для каких других групп.

Каждая из перечисленных групп охватывает тысячи подгрупп. В составных именах части разделяются точками. Например, имя: comp.dcom.fax – обозначает группу, специализирующуюся на факсах.

Поддерживает взаимодействие между участниками дискуссий UseNet протокол NTTP (Network News Transport Protocol – протокол передачи новостей). Управляют доступом к службе Usenet специальные программы, встраиваемые в броузеры. Броузер Internet Explorer 3,0 поставляется с программой Internet News, а Internet Explorer 4,0 – с программой Outlook Express. Эти программы позволяют выбирать конференции, подписываться на них, работать с цепочками сообщений и читать сообщения и ответы на них.

Кроме перечисленых, изучаемых в дальнейшем, широко используются и другие возможности Интернет. Это – работа с файлами по протоколу FTP; связь с удаленными компьютерами с помощью программы Telnet; интерактивное общение в реальном времени с любым пользователем сети по сервису IRC (Internet Relay Chat – беседа через Интернет); демонстрация видеофильмов, воспроизведение звуков, оживление рисунков с помощью программы Active Movie.

Задания к лабораторным работам

Задание 1. Ознакомиться с деятельностью ГУАП, пользуясь гиперссылками домашней Web-страницы университета c URL: http://www. *****.

Задание 2. Зарегистрировать почтовый ящик на одном из бесплатных серверов.

Задание 3. Подготовить и отправить сообщение по электронной почте.

Библиографический список

1.  Создание Web-страниц в MS Office 2000. – СПб.: БХВ-Петербург, 2000.

2.  Microsoft Office 2000: справочник / Под ред. Ю. Колесникова. – СПб.: Питер, 1999.

3.  Word 2000 без проблем. – М.: БИНОМ, 1999.

4.  , , Финансово-экономические расчеты в Excel. – М.: Дело, 1999.

5.  Информатика / Под ред. . – М.: Финансы и статистика, 1997.

6.  , Нейрокомпьютеринг и его приложения в экономике и бизнесе. – М.: Изд-во МИФИ, 1998.

7.  Информатика. Базовый курс / Под ред. . – СПб.: Питер, 1999.

8.  Экономическая информатика / Под ред. и . – СПБ.: Питер, 2001.

9.  Вводный вычислительный практикум: Учебно-методическое пособие / Под ред. . – СПб: СПбГУАП, 1999.

10. Визуальное моделирование в среде MATLAB: уч. курс. – СПб: Питер, 2000.

11. Поиск в Интернете: самоучитель. – СПб: Питер, 2001.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.. 1

1. Обработка текстовой информации.. 1

Основные понятия и характеристики текстовых процессоров. 1

Работа с текстовыми документами в среде MS Word. 2

Создание документа. 2

Ввод текста и редактирование. 3

Ввод формул. 4

Оформление табличных данных. 4

Графическое представление данных. 4

Создание списков. 5

Метод слиянияя. 5

Форматирование оглавления документа. 6

2. Процессоры электронных таблиц.. 11

MS Excel: общая характеристика и функциональные возможности. 11

Технология ввода данных в MS Excel 12

Формулы, функции, мастер функций. 12

Графические возможности Excel 13

Средства структуризации и первичной обработки данных. 14

3. Математические пакеты... 19

Математический пакет Mathcad. 20

Определение и вычисление переменных и функций. 20

Векторы и матрицы.. 21

Графики. 22

Операторы математического анализа. 24

Решение уравнений и неравенств. 24

Символьные вычисления и преобразования. 26

Работа в среде MATLAB.. 29

Матрицы и магические квадраты.. 30

Операции работы с матрицами. 33

Операторы, функции, константы.. 36

Редактор командной строки. 37

Графика. 38

4. Интернет.. 42

Структура и основные принципы работы Интернет. 42

Протоколы TCP/IP. 43

Адресация в Интернет. 43

Сервисы Интернет. 46

Библиографический список.. 49