北科大Matlab数学实验报告16次全.docx

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北科大Matlab数学实验报告16次全

《数学实验》报告

实验名称?

?

Matlab基础知识

学院

专业班级?

?

?

?

?

?

?

姓?

?

名?

?

?

?

?

?

?

?

学?

?

号?

?

?

?

?

?

?

2014年6月

一、【实验目的】

1.认识熟悉Matlab这一软件,并在此基础上学会基本操作。

2.掌握Matlab基本操作和常用命令。

3.了解Matlab常用函数,运算符和表达式。

4.掌握Matlab工作方式和M文件的相关知识。

5.学会Matlab中矩阵和数组的运算。

二、【实验任务】

P16第4题

编写函数文件,计算

,并求出当k=20时表达式的值。

P27第2题

矩阵A=

,B=

,计算A*B,A.*B,并比较两者的区别。

P27第3题

已知矩阵A=

,B=

,做简单的关系运算A>B,A==B,AB)。

P34第1题

公式求

的近似值,直到某一项的绝对值小于

为止。

三、【实验程序】

P16第4题

functionsum=jiecheng(n)

sum=0;

y=1;

fork=1:

n

fori=1:

k

y=y*i;

end

sum=sum+y;

end

sum

P27第2题

>>A=[123;456;789]

>>B=[468;556;322]

>>A*B

>>A.*B

P27第3题

>>A=[52;91];B=[12;92];

>>A>B

>>A==B

>>A

>>(A==B)&(A

>>(A==B)&(A>B)

P34第1题

t=1;

pi=0;

n=1;

s=1;

whileabs(t)>=1e-6

pi=pi+t;

n=n+2;

s=-s;

t=s/n;

end

pi=4*pi;

四、【实验结果】

P16第4题

P27第2题

两者的区别:

A*B是按正规算法进行矩阵的计算,A.*B是对应元素相乘。

P27第3题

P34第1题

>>pi

pi=

五、【实验总结】

这次实验是第一次接触Matlab这个软件,所以有些生疏,花的时间也比较多,但功夫不怕有心人,而且当一个程序弄出来后感觉也特别开心,以后再继续努力学习。

一、

【实验目的】

了解并掌握matlab的基本绘图

二、【实验任务】

P79页1,3,5题

三、【实验程序】

1.

clf;

x=0:

pi/50:

4*pi;

y1=exp(x/3).*sin(3*x);y2=exp(x/3);y3=-exp(x/3);

plot(x,y1,'b*',x,y2,'r-.',x,y3,'r-.'),gridon

legend('y1=exp(x/3).*sin(3*x)','y2=+-exp(x/3)')

3.

clf;

x1=-pi:

pi/50:

pi;

x2=pi:

pi/50:

4*pi;

x3=1:

0.1:

8;

y1=x1.*cos(x1);

y2=x2.*tan(x2.^(-1)).*sin(x2.^3);

y3=exp(x3.^(-1)).*sin(x3);

subplot(2,2,1),plot(x1,y1,'m.'),gridon,title('y=x*cosx')

xlabel('x?

á'),ylabel('y?

á')

gtext('y=x*cosx'),legend('y=x*cosx')

subplot(2,2,2),plot(x2,y2,'r*'),gridon,title('y=x*tan(1/x)*sin(x^3)')

xlabel('x?

á'),ylabel('y?

á')

gtext('y=x*tan(1/x)*sin(x^3)'),legend('y=x*tan(1/x)*sin(x^3)')

subplot(2,2,3),plot(x3,y3,'bp'),gridon,title('y=e(1/x3)*sinx')

xlabel('x?

á'),ylabel('y?

á')

gtext('y=e(1/x3)*sinx'),legend('y=e(1/x3)*sinx')

5.

t=0:

pi/50:

20*pi;

x=t.*cos(t*pi/6);

y=t.*sin(t*pi/6);

z=2*t;

plot3(x,y,z)

四、【实验结果】

1.

3.

5.

五、【实验总结】

通过本次课程和作业,我初步了解了matlab在绘图方面的优势和重要性。

一、

【实验目的】

1.学会用Matlab进行三维的曲线绘图;

2.掌握绘图的基本指令和参数设置

二、【实验任务】

P79习题5

绘制圆锥螺线的图像并加标注,圆锥螺线的参数方程为;

P79习题9

画三维曲线

与平面z=3的交线。

三、【实验程序】

习题5:

clf;

t=0:

pi/100:

20*pi;

x=t.*cos(t.*pi/6);

y=t.*sin(t.*pi/6);

z=2*t;

plot3(x,y,z)

title('圆锥螺线')

xlabel('x轴'),ylabel('y轴'),zlabel('z轴')

习题9:

clf;

t=-2:

0.1:

2;

[x,y]=meshgrid(t);

z1=5-x.^2-y.^2;

subplot(1,2,1),mesh(x,y,z1),title('曲面z1=5-x.^2-y.^2')

z2=3*ones(size(x));

r0=abs(z1-z2)<=0.05;

zz=r0.*z2;yy=r0.*y;xx=r0.*x;

subplot(1,2,2),plot3(xx(r0~=0),yy(r0~=0),zz(r0~=0),'.')

title('交线')

四、【实验结果】

习题5:

习题9:

五、【实验总结】

这次三维曲线(曲面)的绘制虽然不算复杂,但还是要注意一些细节,而且要注意弄懂其中的原因,不能硬套书上的,否则很容易不明道理的出错。

一、

【实验目的】

1.学会用Matlab练习使用矩阵的基本运算;

2.掌握用Matlab运用矩阵的特征值、特征向量、特征多项式;

3.学会用Matlab解线性方程组;

4.掌握用Matlab进行数值方法计算定积分

二、【实验任务】

P114习题12

随机输入一个六阶方阵,并求其转置、行列式、秩,以及行最简式。

P114习题14

求矩阵

的特征多项式、特征值和特征向量。

P115习题20

求下列线性方程组的通解:

(1)

(2)

P167习题17

用三种方法求下列积分的数值解:

(2)

P167习题18

用多种数值方法计算定积分

,并与精确值

进行比较,观察不同方法相应的误差。

三、【实验程序】

习题12

>>A=[195365;246810;346972;4678104;507321;386319]

>>A'

>>det(A)

>>rank(A)

>>rref(A)

习题14:

>>B=[211;121;112]

>>p=poly(B)

>>[VD]=eig(B)

习题20:

(1)

>>A=[112-4;-1130;2-34-1]

>>rref(A)

(2)

>>B=[1-1-11;1-11-3;1-1-23]

>>rref(B)

>>C=[1-1-110;1-11-31;1-1-23-1/2]

>>rref(C)

习题17:

(2)

functiony=jifen(x)

y=x.*sin(x)./(1+cos(x).^2);

h=0.01;

x=0:

h:

pi;

y0=1+cos(x).^2;

y1=x.*sin(x)./y0;

t=length(x);

s1=sum(y1(1:

(t-1)))*h

s2=sum(y1(2:

t))*h

s3=trapz(x,y1)

s4=quad('jifen',0,pi)

习题18:

functiony=jifen(x)

y=1./(1-sin(x));

h=0.01;

x=0:

h:

pi/4;

y=1./(1-sin(x));

t=length(x);

formatlong

s1=sum(y1(1:

(t-1)))*h

s2=sum(y1(2:

t))*h

s3=trapz(x,y)

s4=quad('jifen',0,pi/4)

formatshort

u1=s1-sqrt

(2)

u2=s2-sqrt

(2)

u3=s3-sqrt

(2)

u4=s4-sqrt

(2)

四、【实验结果】

习题12

习题14

习题20

(1)

原方程对应的同解方程组为:

,解得方程基础解系为:

,所以方程组的通解为:

=

(2)

解对应的齐次方程组

,可得一个基础解系:

原方程组对应的同解方程组为:

,可找到一个特解为:

因此,此方程组的通解为:

习题17:

(2)

习题18:

五、【实验总结】

在掌握线性代数相关运算和数值积分的理论基础上进行操作,学会了用Matlab相关指令和编程,并进行计算与误差分析,感觉原来很繁琐的计算用Matlab很方便!

一、

实验目的】

1.学会用Matlab进行曲线拟合和使用插值函数;

2.掌握曲线拟合和插值处理的基本指令和参数设置

二、【实验任务】

P130习题9

已知在某实验中测得某质点的位移s和速度v随时间t变化如下:

t

0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

v

0

0.4794

0.8415

0.9975

0.9093

0.5985

0.1411

s

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

求质点的速度与位移随时间的变化曲线以及位移随速度变化曲线。

P130习题10

在某种添加剂的不同浓度之下对铝合金进行抗拉强实验,得到数据如下,现分别使用不同的插值方法,对其中没有测量的浓度进行推测,并估算出浓度X=18及26时的抗压强度Y的值。

浓度X

10

15

20

25

30

抗压强度Y

25.2

29.8

31.2

31.7

29.4

P130习题12

利用不同的方法对

在(-3,3)上的二维插值效果进行比较。

三、【实验程序】

习题9:

clf;

t=0:

0.5:

3;

v=[00.47940.84150.99750.90930.59850.1411];

s=[11.522.533.54];

p1=polyfit(t,v,2);

p2=polyfit(t,s,2);

p3=polyfit(s,v,2);

disp('速度与时间函数'),f1=poly2str(p1,'t')

disp('位移与时间的函数'),f2=poly2str(p2,'t')

disp('位移与速度的函数'),f3=poly2str(p3,'s')

t1=0:

0.01:

3;

s1=0:

0.01:

4;

y1=polyval(p1,t1);

y2=polyval(p2,t1);

y3=polyval(p3,s1);

subplot(1,3,1),plot(t,v,'b*',t1,y1,'-.'),title('速度与时间函数'),xlabel('t轴'),ylabel('v轴')

subplot(1,3,2),plot(t,s,'x',t1,y2,':

'),title('位移与时间的函数'),xlabel('t轴'),ylabel('s轴')

subplot(1,3,3),plot(s,v,'k*',s1,y3,'r--'),title('位移与速度的函数'),xlabel('s轴'),ylabel('v轴')

习题10:

clf;

x=10:

5:

30;

y=[25.229.831.231.729.4];

xi=10:

0.05:

30;

yi1=interp1(x,y,xi,'*nearest');

yi2=interp1(x,y,xi,'*linear');

yi3=interp1(x,y,xi,'*spline');

yi4=interp1(x,y,xi,'*cubic');

plot(x,y,'b*',xi,yi1,'--',xi,yi2,'-.',xi,yi3,'k-',xi,yi4,'m:

')

legend('原始数据','最近点插值','线性插值','样条插值','立方插值')

disp('浓度X=18的抗压强度值')

a=interp1(x,y,18,'*spline')

disp('浓度X=26的抗压强度值')

b=interp1(x,y,26,'*cubic')

习题12:

[x,y]=meshgrid(-3:

.5:

3);

z=x.^2/16-y.^2/9;

[x1,y1]=meshgrid(-3:

.1:

3);

z1=x1.^2/16-y1.^2/9;

figure

(1)

subplot(1,2,1),mesh(x,y,z),title('数据点')

subplot(1,2,2),mesh(x1,y1,z1),title('函数图象')

[xi,yi]=meshgrid(-3:

.125:

3);

zi1=interp2(x,y,z,xi,yi,'*nearest');

zi2=interp2(x,y,z,xi,yi,'*linear');

zi3=interp2(x,y,z,xi,yi,'*spline');

zi4=interp2(x,y,z,xi,yi,'*cubic');

figure

(2)

subplot(221),mesh(xi,yi,zi1),title('最近点插值')

subplot(222),mesh(xi,yi,zi2),title('线性插值')

subplot(223),mesh(xi,yi,zi3),title('样条插值')

subplot(224),mesh(xi,yi,zi4),title('立方插值')

四、【实验结果】

习题9:

习题10:

习题12:

五、【实验总结】

本次实验是对多项式的表达以及对曲线的拟合方法,在实际操作进一步了认识拟合和插值的方法以及

Matlab的简单方便。

六、

【实验目的】

1.学会用Matlab进行常微分方程的求解、随机试验和统计作图;

2.掌握相关运算处理的基本指令和参数设置

七、【实验任务】

P168习题24

求解微分方程

P168习题27

用数值方法求解析下列微分方程,用不同颜色和线形将y和y’画在同一个图形窗口里:

初始时间:

=0;终止时间:

;初始条件:

P190习题15

描绘以下数组的频数直方图:

6.8,29.6,33.6,35.7,36.9,45.2,54.8,65.8,43.4,53.8,63.7,69.9,70.7,79.5,97.9,139.4,157.0

P190习题16

若样本为85,86,78,90,96,82,80,74求样本均值、标准差、中位数、极差和方差。

八、【实验程序】

习题24:

>>dsolve('Dy=x*sin(x)/cos(y)','x')

习题27:

functionxdot=exf(t,x)

u=1-2*t;

xdot=[0,1;1,-t]*x+[0,1]'*u;

clf;

t0=0;

tf=pi;

x0t=[0.1;0.2];

[t,x]=ode23('exf',[t0,tf],x0t);

y=x(:

1)

Dy=x(:

2)

plot(t,y,'r-',t,Dy,'b*')

legend('y','Dy')

xlabel('t轴')

习题15:

clf;

loadA.txt;

figure

(1)

hist(A,5)

figure

(2)

hist(A,10)

figure(3)

hist(A,20)

习题16:

B=[8586789096828074];

disp('样本均值标准差中位数极差方差')

C=[mean(B),std(B),median(B),range(B),var(B)]

九、【实验结果】

习题24:

习题27:

习题15:

习题16:

一十、【实验总结】

通过这最后一次实验,我学习了怎么用Matlab作常微分方程的求解、概率论与数理统计的相关计算,感受到了Matlab软件的强大与方便。

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