Benutzerhandbuch

Dieses Handbuch behandelt die tägliche Arbeit mit SMath Studio nach Installation und Lizenzierung — lesen Sie Erste Schritte, falls Sie es noch nicht installiert haben.

Grundlagen des Blatts

Blätter in SMath Studio funktionieren wie „Papier“: Sie platzieren Mathebereiche, Textbereiche und Diagramme an beliebiger Stelle auf dem Blatt, und das Programm berechnet die Ergebnisse während der Bearbeitung laufend neu. Ausdrücke werden in natürlicher mathematischer Schreibweise eingegeben, mit Unterstützung für griechische Buchstaben, Indizes und Exponenten sowie Matrizen direkt über die Tastatur. Sowohl Text- als auch Mathebereiche lassen sich formatieren — Schriftgröße, Farbe, Hintergrund —, und genau das hält ein langes Blatt lesbar. Ergebnisse lassen sich mit 2D- und 3D-Diagrammen darstellen, und ein von einem Parameter gesteuertes Diagramm wird zu einer einfachen Animation.

Während Sie tippen, zeigt die Dynamische Hilfe ein kontextabhängiges Popup mit passenden Variablen, Funktionen und Einheiten. Sie können Variablen, Funktionen oder Diagrammen außerdem Beschreibungen zuordnen, die dann in denselben Hinweisen der Dynamischen Hilfe erscheinen. SMath Studio bietet zudem vollständige Mehrsprachigkeit, sodass Inhalte des Blatts und die Oberfläche selbst in verschiedenen Sprachen angezeigt werden können.

Berechnungen

Der Rechenkern unterstützt:

• Numerische und symbolische Auswertung von Ausdrücken, wobei eval() ein numerisches Ergebnis erzwingt, wo Sie eines möchten.
• Maßeinheiten mit automatischer Umrechnung, einer großen eingebauten Bibliothek und eigenen Einheiten, die Sie selbst definieren oder überschreiben.
• Matrizen und Vektoren, einschließlich der üblichen Operationen der linearen Algebra.
• Numerische Verfahren zum Finden von Nullstellen von Gleichungen, zur Auswertung von Integralen und zum Lösen weiterer angewandter Aufgaben.

Wie breit das Spektrum lösbarer Aufgaben ist, hängt von der Funktionsbibliothek ab. Unsere enthält sowohl grundlegende Arithmetik — etwa mod(), das den Rest einer Division zurückgibt — als auch Bausteine der Analysis und Interpolation: Ableitung beliebiger Ordnung, symbolisch oder numerisch; Spline-Interpolation über tabellierte Daten.

Die Arbeit mit Matrizen und Vektoren ist ebenso gründlich abgedeckt: Sortieren nach Zeile oder Spalte, Auswählen von Zeilen, die eine Bedingung erfüllen, Zusammensetzen von Arrays mit augment() und stack() sowie das Bilden von Minoren und Kofaktoren.

Daneben gibt es allerlei speziellere Werkzeuge, etwa numden(), das einen Ausdruck in Zähler und Nenner zerlegt, oder time(), das einen Zeitstempel liefert: Die Differenz zweier Zeitstempel zeigt, wie lange die Auswertung eines Abschnitts des Blatts gedauert hat.

Die oben genannten Funktionen sind nur ein kleiner Teil der verfügbaren Bibliothek. Den Rest sehen Sie auf zwei Wegen: Die Dynamische Hilfe bietet während der Eingabe passende Funktionen an, und der Dialog „Einfügen - Funktion“ — Einfügen > Funktion... oder Ctrl+E — listet alles Verfügbare nach Kategorien geordnet auf. Beide Listen wachsen von selbst, wenn Sie Plug-ins installieren: Ein Plug-in, das symbolische oder numerische Fähigkeiten hinzufügt, registriert seine Funktionen neben den eingebauten.

Tastenkombinationen

Für die meisten Vorgänge gibt es Tastenkombinationen, die das Bearbeiten eines Blatts deutlich beschleunigen, sobald Sie mit der Oberfläche vertraut sind.

Das Programm erweitern

Zusätzliche Funktionen lassen sich über Plug-ins hinzufügen, die Sie über die eingebaute Erweiterungs-Verwaltung installieren — so fügt etwa Modeller Region Ihrem Blatt interaktive Formen hinzu, die sich per Drag-and-drop platzieren lassen. Plug-ins werden sowohl vom SMath-Team als auch von zahlreichen unabhängigen Entwicklern geschrieben. Lesen Sie das Entwicklerhandbuch, wenn Sie ein eigenes erstellen möchten.

Programmierung

Für anspruchsvollere Blätter unterstützt SMath Studio grundlegende Programmierkonstrukte — if-Bedingungen, for- und while-Schleifen sowie benutzerdefinierte Funktionen —, sodass Sie wiederverwendbare Rechenblöcke direkt auf dem Blatt aufbauen können. Das Ausgabefenster hilft beim Debuggen von Skripten, indem es die mit trace() verfolgten Auswertungen anzeigt. Außerdem können Sie mit wfile(), rfile() und dfile() direkt aus einem Blatt einfache Datendateien lesen und schreiben.

Weitere SMath-Werkzeuge

• SMath Viewer — macht aus einem Blatt eine eigenständige, nur lesbare ausführbare Datei, sodass Sie Ergebnisse mit Personen teilen können, die keinen Zugriff auf die zugrunde liegende Rechenlogik brauchen (oder haben sollten).
• SMath Writer — eine experimentelle, eher büroähnliche Oberfläche auf Basis desselben Rechenkerns. Weiterhin nur zum Testen — für den produktiven Einsatz noch nicht empfohlen.