.RU

4 Лабораторные работы - Задачи изучения дисциплины 5 4 Перечень дисциплин, усвоение которых необходимо для изучения...


^ 4 Лабораторные работы 4.1 Общие указания

Целью лабораторных работ является закрепление на практике теоретических знаний, полученных в ходе изучения дисциплины «Вычислительные методы».

Предполагается, что студенты уже теоретически освоили соответствующие методы вычислительной математики и имеют опыт программирования на алгоритмических языках. Весь курс работ поставлен в среде системы для математических и инженерных расчетов MATLAB версии не ниже 4.2. Ознакомиться с системой MATLAB можно в [14-16], а также в сети INTERNET на сайтах www.exponenta.ru\matlab и www.matlab.ru.

Использование данной системы обусловлено тем, что она позволяет отвлечься от чистого программирования и сосредоточить внимание на использовании методов вычислительной математики для решения конкретных задач. В своем составе MATLAB содержит большое число самых разнообразных подпрограмм для решения широкого круга задач различного назначения: задачи линейной алгебры, решение систем уравнений (линейных и нелинейных), приближение функций и аппроксимация данных, численное дифференцирование и интегрирование, задачи одномерной и многомерной оптимизации и многое другое.

Курс лабораторных работ начинается с изучения самой системы и освоения языка программирования MATLAB. Вторая лабораторная работа рассматривает применение метода Гаусса для решения систем линейных алгебраических уравнений. Третья лабораторная работа посвящена изучению линейной интерполяции функций с помощью алгебраических полиномов. В четвертой лабораторной работе студенты должны применить метод наименьших квадратов для сглаживания экспериментальных результатов.

В ходе выполнения лабораторных работ для написания программ на языке MATLAB можно использовать любой текстовый редактор, работающий с ASCII-кодами (например, «Блокнот», текстовый редактор файлового менеджера FAR или NORTON COMMANDER). В состав системы MATLAB 5.x и выше входит специальный редактор/отладчик m-файлов MEdit.

В ходе выполнения каждой работы оформляется отчет, который должен содержать:

Отчет оформляется согласно требованиям настоящего пособия в печатном или электронном виде с применением редактора MS Word и присылается на проверку в ТМЦ ДО ТУСУР. На титульном листе отчета студент должен указать свои ФИО, идентификатор, пароль и номер варианта.

Вариант задания к лабораторным работам определяется по формуле

Nв=(N*k) div 100,

где Nв – искомый номер варианта;

N – общее число возможных вариантов;

k – две последних цифры пароля (число от 00 до 99);

div – операция целочисленного деления.

Если получается Nв =0, то берется вариант номер N.

Таблицы вариантов заданий для всех лабораторных работ приведены в приложении А в конце данного пособия.

^ 4.2 Лабораторная работа № 1. Знакомство с пакетом для математических и инженерных расчетов MATLAB 4.2.1 Вводные замечания

Назначение данной работы – знакомство с системой для математических и инженерных расчетов MATLAB. Студенты должны научиться работать с системой в режиме прямых вычислений и освоить принципы программирования на внутреннем языке MATLAB.

Своим названием (MATrix LABoratory) система MATLAB обязана ориентации на матричные и векторные операции [14-16]. Система содержит также средства работы с графикой, методы численного анализа и оптимизации и многое другое.

Система MATLAB может работать как в режиме непосредственных вычислений (диалоговый режим), так и в режиме операционной среды, т.е. программу на языке MATLAB можно запускать на выполнение из командного окна среды. Первое знакомство с системой можно получить, запустив в командном окне MATLAB файл demo.m, который показывает основные возможности системы. Для этого, получив приглашение к вводу (символ «), необходимо набрать имя m-файла demo и нажать Enter.

Файлы, содержащие команды на языке MATLAB, имеют расширение *.m. Они бывают двух типов: script-файлы и функции. Script-файл представляет собой самостоятельную программу, написанную на языке системы MATLAB. Функции (function) представляют собой встроенные в систему или написанные пользователем подпрограммы, которые вызываются обращением к ним по имени с указанием входных аргументов и возвращают вектор, матрицу, скалярное или символьное значение. Информацию по каждой из внутренних функций системы MATLAB можно получить с помощью команды help . Команда help без параметра выдает информацию о всех функциях системы.
^ 4.2.2 Задание на лабораторную работу I часть – Изучение команд и операторов MATLAB
Ознакомиться с основными командами системы MATLAB:

Справочные команды - DEMO, WHATSNEW,VERSION, HELP, HELPWIN,

Управление командным окном – СLC, CLF, CLEAR, CD, DIR HOME, PAUSE, DISP, PATH, QUIT, FLOATS.

Арифметические и логические операторы – +, -, *, /, \, ^, ’, , =, = =, ~ =, &, |, ~, ANS, PI, I, J.

Операторы ввода, вывода данных и операторы циклов – INPUT, PAUSE, ERROR, FPRINTF, SPRINTF, FOR…END, WHILE…END, IF…ELSE…END, BREAK, MENU.

Основные команды для работы с графикой – FIGURE, CLOSE, HOLD, SUBPLOT, PLOT, LOGLOG, POLAR, SEMILOGX,SEMILOGY, MESHGRID, PLOT3, MESH,SURF, CONTOUR.
^ Оформление графиков – GRID, TEXT, TITLE, XLABEL, YLABEL, GTEXT, CLABEL, AXIS.
Замечания:

a) В системе MATLAB реализовано два типа арифметических операций:

Чтобы различать эти операции, перед знаком поэлементной операции ставится точка (для операторов *, /, \, ^).

Пример:

1) X=A./B – поэлементное деление матрицы А на матрицу В. Размеры матриц Aи B должны быть одинаковыми. Результатом является массив с элементами .

2) X=А/В – деление матрицы А на матрицу В по правилам линейной алгебры (это эквивалентно X=АВ–1, где В–1 – обратная матрица).

б) Операции отношения и логические операторы выполняют поэлементное сравнение двух массивов. Они возвращают в качестве результата массив того же размера, элементы которого равны единице, если результат сравнения или выполнения логической операции равен истине, и нулю – в противном случае.

в) Логические операторы &, |, ~ соответствуют операторам булевой алгебры AND, OR, NOT.
^ II часть – Работа с системой MATLAB в режиме непосредственных вычислений
Запустить файл demo.m и ознакомится с основными возможностями системы MATLAB. Проделать в режиме непосредственных вычислений следующие операции:

1) Работа с матрицами и векторами.

2) Работа с функциями.

Для функции f(x) (см. таблицу 1 в приложении А) в указанных пределах изменения аргумента выполнить следующие действия:
^ III часть - Программирование в среде пакета MATLAB
1) Составить программу на языке MATLAB (script-файл), выполняющую матричные операции и работу с заданной функцией (см. п.п. 1 и 2 раздела II). Программа должна выполнять следующие действия:

2) Написать программу построения фигуры Лиссажу. Отношение частот k1/k2 указано в таблице вариантов заданий (см. приложение А). Фигура Лиссажу определяется комплексной функцией вида y(x)=cos(k1*x)+j*sin(k2*x), где – мнимая единица. При этом независимая переменная x изменяется в пределах от 0 до 2.

3) Написать программу для построения трехмерной поверхности функции z=f(x, y) следующего вида z = f(x).*sin(y)./y, где f(x) берется из табл. 1 (см. приложение А). Задать цветовую шкалу для значений z, используя команды COLORMAP и COLORBAR.

4) Написать программу для проверки генератора случайных чисел. На одном графическом экране построить гистограммы нормального и равномерного законов распределений (использовать операторы RAND, RANDN, SUBPLOT и HIST).

Отчет по данной работе представляет собой программу (один или несколько m-файлов) на языке MATLAB. Листинг программы в письменном виде или саму программу в виде m-файла следует прислать для проверки в ТМЦ ДО ТУСУР. Программа должна содержать все необходимые комментарии, объясняющие работу отдельных фрагментов и основных операторов. Также в заголовке программы в комментариях студент должен указать свои ФИО, идентификатор, пароль и номер варианта.

4-metodi-sbora-pervichnoj-sociologicheskoj-informacii-uchebnoe-posobie-moskva-2008-udk-bbk-fedorov-i-v-novikova.html
4-metodicheskaya-rabota-ezhegodnij-publichnij-doklad-direktora-o-funkcionirovanii-gou-gimnaziya-1592-severnogo-okruzhnogo.html
4-metodicheskie-rekomendacii-dlya-studentov-po-izucheniyu-disciplini-uchebno-metodicheskij-kompleks-umk-uchebno-metodicheskij.html
4-metodicheskie-rekomendacii-po-prepodavaniyu-specialnosti-ftiziatriya-i-n-denisov-22-dekabrya-2000-g.html
4-metodicheskie-rekomendacii-uchebno-metodicheskij-kompleks-disciplini.html
4-metodicheskie-ukazaniya-po-vipolneniyu-kursovoj-raboti-metodicheskie-ukazaniya-po-vipolneniyu-kursovoj-raboti-dlya.html
  • esse.bystrickaya.ru/referat-otchet-14-str.html
  • prepodavatel.bystrickaya.ru/uchebnaya-programma-disciplini-opd-f-04-teoriya-konechnih-avtomatov-specialnost-080801-prikladnaya-informatika-v-obrazovanii.html
  • teacher.bystrickaya.ru/glava-3vidi-zaloga-1-zalog-s-ostavleniem-zalozhennogo-imushestva-u-zalogodatelya.html
  • ucheba.bystrickaya.ru/priroda-aleksandrovskogo-rajona-pervonachalnoe-predstavlenie-o-rajone-i-vospitanie-chuvstva-lyubvi-k-maloj-rodine-plan-uroka-vstupitelnie-slova-uchitelya-dlya-sego-mi-izuchaem-speckurs-priroda-aleksandrovskogo-rajona.html
  • znaniya.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-uchebnoj-disciplini-kriofizika-cikl.html
  • knigi.bystrickaya.ru/sabati-tairibi-bauirzhan-momishli-arliashti-jrii-nege-ajir.html
  • teacher.bystrickaya.ru/glava-viii-psihologiya-lichnosti-i-professionalnoj-deyatelnosti-uchitelya-m-v-gamezo-l-m-orlova.html
  • klass.bystrickaya.ru/6-poryadok-zaklyucheniya-ispolneniya-i-prekrasheniya-dogovora-strahovaniya-pravila-strahovaniya-sredstv-nazemnogo-transporta-g-novosibirsk.html
  • diploma.bystrickaya.ru/zashita-informacii-v-globalnoj-seti-chast-10.html
  • thescience.bystrickaya.ru/iz-gryadki-torchat-krasnie-pyatki-chto-eto-krasnopyatochnij-gryadkotorchatel.html
  • knigi.bystrickaya.ru/socialno-psihologicheskij-klimat-kollektiva-stanovlenie-socialnoj-psihologii.html
  • uchenik.bystrickaya.ru/82-enciklopediya-kalendar-bernard-verber-mi-bogi.html
  • teacher.bystrickaya.ru/glava-3-lzhivaya-pravda-uchenik-nekromanta-mir-bez-boli.html
  • zanyatie.bystrickaya.ru/strahovanie-otvetstvennosti.html
  • shkola.bystrickaya.ru/razdel-iv-plani-seminarskih-i-prakticheskih-zanyatij-uchebno-metodicheskij-kompleks-odobren-i-rekomendovan-k-opublikovaniyu.html
  • ucheba.bystrickaya.ru/pravitelstvennie-nagradi-i-pochetnie-zvaniya-nauchnaya-biblioteka.html
  • ekzamen.bystrickaya.ru/respubliki-drevnej-indii-istoriya-indii-antonova-k-a-bongard-levin-g-m-kotovskij-g-g.html
  • gramota.bystrickaya.ru/xxi22-prepyatstviya-kniga-podgotovlena-pod-redakciej-gunti-rudzite.html
  • znaniya.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-po-istorii-dlya-9-klassa-sostavlena-na-osnove-federalnogo-gosudarstvennogo-obrazovatelnogo-standarta-osnovnogo-obshego-obrazovaniya-utverzhdennogo-prikazom-ministerstva-obrazovaniya-rf-ot-05.html
  • reading.bystrickaya.ru/ko-dnyu-zashiti-detej-vmeste-pomozhem-diane-pri-vseh-nineshnih-trudnostyah-v-kuzbasse-sohraneni-lgoti-dlya-veteranov.html
  • write.bystrickaya.ru/glava-23-pomeste-malfoev-dzhoan-rouling-garri-potter-i-rokovie-moshi-.html
  • crib.bystrickaya.ru/ispolneniem-rashodov-osushestvlyaet-gosudarstvo-mestnie-organi-vlasti-yavlyayutsya-rasporyaditelyami-sredstv-utverzhdyonnij.html
  • gramota.bystrickaya.ru/vserossijskij-konkurs-luchshie-shkoli-rossii-2007-utverzhdayu-zav-otdelom-obrazovaniya-administracii-gorodskogo-okruga-gorod-buj-kostromskoj-oblasti.html
  • shpargalka.bystrickaya.ru/variant-b-dlya-devushek-prihozhan-a-m-tolstih-n-n-psihologiya-sirotstva.html
  • gramota.bystrickaya.ru/yu-g-zeleneckij-zerkalo-shekspira.html
  • books.bystrickaya.ru/bil-ochen-trudolyubiv-i-trebovatelen-k-sebe-kniga-adresovana-vsem-komu-pamyaten-i-dorog-institut.html
  • prepodavatel.bystrickaya.ru/tablica-1-prodolzhenie-uchebno-metodicheskoe-posobie-po-istorii-i-istochnikovedeniyu.html
  • kontrolnaya.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-disciplini-en-v-00-psihologiya-zdorovya-dlya-specialnosti-030301-65-psihologiya-fakultet-gumanitarnij.html
  • predmet.bystrickaya.ru/soglasovano-zamestitel-ministra-inostrannih-del-rossijskoj-federacii.html
  • institute.bystrickaya.ru/glava-iv-francuzskij-ustav-istoriya-ordena-tamplierov.html
  • literature.bystrickaya.ru/chernyahovska-programma-zdorove.html
  • lecture.bystrickaya.ru/antonova-stranica-121.html
  • literatura.bystrickaya.ru/sirazov-marat-robertovich-1974-goda-rozhdeniya-ezhekvartalnij-otchet-po-cennim-bumagam.html
  • uchit.bystrickaya.ru/tema-dokazatelstva-evolyucii-evolyucionnaya-teoriya-zh-b-lamarka-i-ch-darvina.html
  • studies.bystrickaya.ru/analiz-deyatelnosti-centralnogo-banka-rossijskoj-federacii.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.