.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
  • znaniya.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-po-discipline-opd-f-08-modelirovanie-i-optimizaciya-tehnologicheskih-processov-dlya-specialnosti-260901-65-tehnologiya-shvejnih-izdelij-zaochnoj-formi-obucheniya.html
  • desk.bystrickaya.ru/polozhenie-ob-oblastnom-pedagogicheskom-festivale-dopolnitelnoe-obrazovanie-detej-vzglyad-v-budushee-obshie-polozheniya.html
  • write.bystrickaya.ru/finansovij-analiz-predstavlyaet-soboj-sposob-nakopleniya-transformacii-i-ispolzovaniya-informacii-finansovogo-haraktera-imeyushij-celyu-ocenivat-tekushee-i-persp-stranica-5.html
  • education.bystrickaya.ru/3-1941-g-doroga-k-frontu-nikolaj-mihajlovich-amosov.html
  • assessments.bystrickaya.ru/dopolnitelnaya-plani-seminarskih-zanyatij-dlya-pervogo-cikla-obucheniya.html
  • vospitanie.bystrickaya.ru/vvedenie-poyasnitelnaya-zapiska-k-diplomnomu-proektu-soglasovano.html
  • znaniya.bystrickaya.ru/rabota-s-uchebnoj-literaturoj.html
  • institute.bystrickaya.ru/forma-s4-dopolnitelnoe-oborudovanie-plan-vistavochnoj-zoni-foruma-3-raspisanie-raboti-foruma-5-tehnicheskij-reglament.html
  • klass.bystrickaya.ru/53-cikl-karno-obratimij-s-i-kuznecov-molekulyarnaya-fizika.html
  • college.bystrickaya.ru/2-celitelnie-sili-gigienicheskogo-okkultizma-predislovie-ot-izdatelstva.html
  • uchit.bystrickaya.ru/tematika-i-modeli-menovanya-stvoh-predmetoh-i-zyavenoh-zakona-o-izmenama-i-dopunama-zakona-o-osnovama-sistema.html
  • ucheba.bystrickaya.ru/posobie-po-ekologicheskoj-zhurnalistike-komissiya-oon-po-stranam-azii-i-tihookeanskogo-regiona-bangkok-tailand-1988-stranica-8.html
  • znanie.bystrickaya.ru/analiz-uchebno-vospitatelnoj-raboti-v-2009-2010-uchebnom-god.html
  • znanie.bystrickaya.ru/43-fototranzistori-razrabotka-ustrojstva-dlya-izmereniya-osveshennosti-i-koefficienta-pulsacii-svetovogo-potoka.html
  • grade.bystrickaya.ru/metodicheskoe-rukovodstvo-po-raschetu-mashini-postoyannogo-toka-mpt.html
  • bystrickaya.ru/vselennaya-bez-singulyarnostej.html
  • abstract.bystrickaya.ru/12-aprelya-2012-g-dokumentaciya-ob-otkritom-aukcione-v-elektronnoj-forme-otkritij-aukcion-v-elektronnoj-forme-105.html
  • university.bystrickaya.ru/glava-13-tisyacha-i-odno-pokazanie-dlya-kesareva-secheniya-kniga-prednaznachena-dlya-vrachej-akusherov-ginekologov.html
  • abstract.bystrickaya.ru/18-maya-10-00-registraciya-uchastnikov.html
  • crib.bystrickaya.ru/istoricheskie-nauki-byulleten-novih-postuplenij-iyun-oktyabr-2008-g.html
  • notebook.bystrickaya.ru/grant-demokratii-vremya-novostej-homchenko-yuliya-20092006-171-str-1-gosduma-rf-monitoring-smi-20-sentyabrya-2006-g.html
  • turn.bystrickaya.ru/osnovnaya-cel-provodimoj-infuzionnoj-terapii-v-kriticheskih-situaciyah-podderzhanie-adekvatnogo-serdechnogo-vibrosa-dlya-obespecheniya-perfuzii-tkanej-pri-maksimaln.html
  • kolledzh.bystrickaya.ru/6cotrudnichestvo-v-pravoohranitelnoj-deyatelnosti-sotrudnichestvo-gosudarstv-uchastnikov-sng.html
  • knowledge.bystrickaya.ru/o-kadrovom-obespechenii-obrazovatelnogo-processa-i-ukomplektovannosti-shtatov.html
  • desk.bystrickaya.ru/pogonya-za-po-pok-kivisom-genri-longfello-pesn-o-gajavate.html
  • portfolio.bystrickaya.ru/organogenez-i-produkcionnij-process-ultrarannego-i-rannespelogo-gibridov-kukuruzi-v-svyazi-so-srokami-poseva-v-severnoj-lesostepi-zauralya.html
  • credit.bystrickaya.ru/perechen-voprosov-rassmotrennih-na-chetvyortoj-sessii-gosudarstvennogo-sobraniya-respubliki-mordoviya-pyatogo-soziva.html
  • paragraph.bystrickaya.ru/kurs-chitaetsya-v-1-m-semestre-lekcij-19-chasov-seminarov-19-chasov-samostoyatelnaya-rabota-60-chasov-prepodavatel.html
  • shkola.bystrickaya.ru/tereza-vse-otricaet-agata-kristi.html
  • zanyatie.bystrickaya.ru/tehnologiya-ustanovki-ankernoj-krepi-nabrizg-betonom-i-ankerami-pri-stroitelstve-transportnih-tonnelej-i-metropolitenov.html
  • bystrickaya.ru/vliyanie-atomnih-elektrostancij-aes-na-okruzhayushuyu-sredu.html
  • control.bystrickaya.ru/disciplina-grazhdanskoe-pravo-ects-informacionnij.html
  • tasks.bystrickaya.ru/10-vremya-otdiha-yavlyaetsya-fundamentalnoj-dlya-dalnejshego-izucheniya-trudovogo-prava-ponyatie-trudovogo-prava-raskrivaetsya.html
  • znaniya.bystrickaya.ru/psihologicheskie-osobennosti-izbiratelnih-kampanij.html
  • uchitel.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-i-zadanie-na-kursovoj-proekt-s-metodicheskimi-ukazaniyami-dlya-studentov-vi-kursa-po-specialnosti.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.