.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
  • desk.bystrickaya.ru/plan-provedeniya-osnovnih-prazdnichnih-novogodnih-i-rozhdestvenskih-meropriyatij-v-gorode-voronezhe-2011-2012gg.html
  • lektsiya.bystrickaya.ru/princip-dispozitivnost-v-krimnalnomu-proces.html
  • thesis.bystrickaya.ru/prilozhenie-2-zadanie-na-raschetnograficheskie-raboti-uchebnoe-posobie-vklyuchaet-rassmotrenie-takih-osnovopolagayushih.html
  • bukva.bystrickaya.ru/svoeobrazie-osmisleniya-biblejskoj-problemi-borbi-dobra-so-zlom-v-tvorchestve-leonida-andreeva.html
  • pisat.bystrickaya.ru/supruzheskie-otnosheniya-s-v-berezin-dejstvitelnij-chlen-mezhdunarodnoj-pedagogicheskoj-akademii-k-p-n-dekan.html
  • klass.bystrickaya.ru/9-edinstvo-antropologicheskih-principov-prirodosoobraznosti-i-kulturosoobraznosti-v-sisteme-obrazovaniya-istoriya-i-sovremennost.html
  • composition.bystrickaya.ru/organizaciya-samostoyatelnoj-raboti-elektronnoe-posobie-po-geologii-kafedri-geografii-igpu.html
  • klass.bystrickaya.ru/analiz-konkurentosposobnosti-ooo-zhilaya-sfera.html
  • student.bystrickaya.ru/25-vipolnit-nacionalnij-plan-dejstvij-v-oblasti-prav-chelo-doklad-rabochej-gruppi-po-universalnomu.html
  • crib.bystrickaya.ru/izmenenie-i-rastorzhenie-grazhdansko-pravovogo-dogovora.html
  • report.bystrickaya.ru/grin-aleksandr-stepanovich.html
  • grade.bystrickaya.ru/nauchno-issledovatelskaya-rabota-otchet-za-2010-god-kafedra-grafika.html
  • shpora.bystrickaya.ru/zadanie-6-zakrit-schet-99-pribil-i-ubitki-zadanie-7-sibirskij-universitet-potrebitelskoj-kooperacii.html
  • notebook.bystrickaya.ru/informacionnie-liki-cheloveka-i-biosferi.html
  • crib.bystrickaya.ru/iii-chetvert-rabochaya-programma-po-literature-stupen-obucheniya-klass.html
  • znanie.bystrickaya.ru/anri-truajya-stranica-18.html
  • essay.bystrickaya.ru/chto-takoe-informacionnaya-tehnologiya.html
  • shkola.bystrickaya.ru/shenina-natalya-gnnovgorod-15-02-2007g-dusha-luchistaya-raspravit-krilya-prosnuvshis-na-zemle-ot-spyachki-vekovoj.html
  • uchit.bystrickaya.ru/teachrs-names-barnashova-l-w-romanova-a-g.html
  • nauka.bystrickaya.ru/vneklassnoe-zanyatie-po-pravilam-dorozhnogo-dvizheniya.html
  • credit.bystrickaya.ru/otchet-o-samoobsledovanii-kazanskogo-filiala-gosudarstvennogo-obrazovatelnogo-uchrezhdeniya-visshego-professionalnogo-obrazovaniya-stranica-8.html
  • laboratornaya.bystrickaya.ru/razgovornij-anglijskij.html
  • ekzamen.bystrickaya.ru/skazka-o-partizane-savushke.html
  • credit.bystrickaya.ru/osushestvlenie-reformi-buhgalterskogo-ucheta-i-otchetnosti-rezultati-kompleksnogo-issledovaniya-proekt-finansiruetsya-evropejskim-soyuzom.html
  • learn.bystrickaya.ru/g-v-nosovskij-a-t-fomenko-stranica-3.html
  • bukva.bystrickaya.ru/tehnologiya-vipolneniya-sovremennoj-zhenskoj-strizhki-s-uchetom-okraski.html
  • lesson.bystrickaya.ru/sokrashenie-chislennosti-i-shtata-rabotnikov-materiali-dlya-ispolzovaniya-v-processe-proverok-choo-sotrudnikami-gosudarstvennoj.html
  • knigi.bystrickaya.ru/samostoyatelnaya-rabota-35-chasov-vsego-auditornih-10-chasov-itogo-45-chasov.html
  • upbringing.bystrickaya.ru/mehanizmi-obmennih-kursov-kurs-lekcij-po-makroekonomike-a-a-fridman.html
  • zanyatie.bystrickaya.ru/pobedi-shkoli-v-tvorcheskih-konkursah-realizaciya-programmi-odarennij-rebenok-razvitie-proektno-issledovatelskoj.html
  • laboratory.bystrickaya.ru/vneshnyaya-politika-sovetskogo-gosudarstva-v-kanun-i-v-godi-vtoroj-mirovoj-vojni-chast-4.html
  • holiday.bystrickaya.ru/obshestvennaya-iniciativa-grazhdanin-i-armiya-stranica-2.html
  • university.bystrickaya.ru/evropejskaya-konvenciya-po-pravam-cheloveka-i-osnovnim-svobodam-i-rossijskoe-zakonodatelstvo-chast-8.html
  • doklad.bystrickaya.ru/uchebno-metodicheskij-kompleks-organizaciya-i-tehnika-vneshnetorgovih-operacij.html
  • paragraph.bystrickaya.ru/metodicheskie-rekomendacii-i-prakticheskie-materiali-po-ispolzovaniyu-metoda-proektov-v-rabote-s-detmi-avtor-sostavitel-starshij-vospitatel-gou-detskij-sad-kompensiruyushego-vida-1790-kapkova-lyudmila-gennadievna.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.