4 Лабораторные работы - Задачи изучения дисциплины 5 4 Перечень дисциплин, усвоение которых необходимо для изучения...
.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
  • tasks.bystrickaya.ru/311-dannie-o-firmennom-naimenovanii-naimenovanii-emitenta-170003-rossiya-tver-peterburgskoe-shosse-45-b.html
  • abstract.bystrickaya.ru/2-mehanizmi-i-tehnologii-informacionnogo-obespecheniya-administrativnoj-reformi.html
  • tetrad.bystrickaya.ru/ukrainska-kizhevnost-xiv-xviii-veka.html
  • turn.bystrickaya.ru/polagayut-chto-eto-slovo-proishodit-ot-arabskogo.html
  • assessments.bystrickaya.ru/en-toptigina8-lingvisticheskie-klassifikacii-v-morfologii-v-svete-sovremennoj-teorii-klassifikacij.html
  • universitet.bystrickaya.ru/strategiya-diagnostiki-i-lecheniya-ishemicheskoj-bolezni-serdca-v-torako-abdominalnoj-onkohirurgii-14-01-12-onkologiya-14-01-04-vnutrennie-bolezni-stranica-3.html
  • klass.bystrickaya.ru/64protivopozharnaya-bezopasnost-tehnicheskoe-zadanie-na-vipolnenie-kvalifikacionnoj-raboti-specialista-miroshnichenko.html
  • exchangerate.bystrickaya.ru/ch-dikkens-rozhdestvenskaya-pesn-v-proze-svyatochnij-rasskaz-s-privideniyami-perevod-t-ozerskoj-stranica-11.html
  • university.bystrickaya.ru/glava-28-hotya-dorogoj-drug-dekster.html
  • bystrickaya.ru/vdkrittya-kopernika.html
  • learn.bystrickaya.ru/formula-uspeha-uspeh-zhelanie-h-cel-h-znanie-h-rabota-h-volya-h-vremya-h-vera-h-sistema.html
  • tests.bystrickaya.ru/linejnaya-plotnost-zaryada-zaryad-prihodyashijsya-na-edinicu-dlini-klm.html
  • reading.bystrickaya.ru/mat-mariya-gde-dvoe-ili-troe-sobrani-vo-imya-moe.html
  • student.bystrickaya.ru/1-kratkie-svedeniya-ob-organizacii.html
  • uchitel.bystrickaya.ru/razdel-vii-proizvodstvo-svyazannoe-s-ispolneniem-sudebnih-postanovlenij-i-postanovlenij-inih-organov.html
  • credit.bystrickaya.ru/partnerstvo-v-sektore-lesnogo-hozyajstva-bil-proveden-v-zdanii-konsyans-flamandskogo-soobshestva-v-bryussele-36iyunya-2002goda-pod-egidoj-obedinennogo-komiteta-i-po-priglasheniyu-pravitelstva-flandrii-belgiya.html
  • otsenki.bystrickaya.ru/sistema-protivodejstviya-legalizacii-otmivaniyu-denezhnih-sredstv-poluchennih-prestupnim-putem-i-finansirovaniyu-terrorizma-kak-sostavnaya-chast-sistemi-gosudarst.html
  • lecture.bystrickaya.ru/8-organotipicheskaya-specifika-aktivnih-veshestv-kak-rezultat-tkanevoj-differenciacii.html
  • abstract.bystrickaya.ru/12obrashenie-k-akcioneram-generalnogo-direktora-oao-nevinnomisskaya-gres-otchet-oao-nevinnomisskaya-gres.html
  • student.bystrickaya.ru/34-sovremennaya-sistema-i-mehanizm-tamozhenno-tarifnogo-regulirovaniya-1-funkcii-gosudarstva-po-regulirovaniyu-rinochnoj-ekonomiki-3.html
  • obrazovanie.bystrickaya.ru/predyavleno-shtrafnih-otchet-kontrolnoj-i-pravoprimenitelnoj-deyatelnosti-territorialnogo-organa-ohrani-okruzhayushej-sredi.html
  • urok.bystrickaya.ru/profilaktika-i-lechenie-tabachnoj-zavisimosti-sostoyanie-i-perspektivi-razvitiya-materiali-vii-moskovskoj-nauchno-prakticheskoj-konferencii-moskva-24-maya-2007g.html
  • institute.bystrickaya.ru/g-b-bolshanov-v-a-usov-200-g.html
  • pisat.bystrickaya.ru/statya-9-uchastie-v-pravotvorcheskoj-deyatelnosti-soderzhanie-i-osnovnie-ponyatiya-disciplini-prokurorskij-nadzor.html
  • gramota.bystrickaya.ru/zarubezhnie-publikacii-obmen-nauchnoj-literaturoj-uchrezhdenie-rossijskoj-akademii-nauk-dalnevostochnoe-otdelenie-ran.html
  • education.bystrickaya.ru/343-otmena-izmenenie-tolkovanie-i-ispolnenie-zaveshaniya-uchebnoe-posobie.html
  • gramota.bystrickaya.ru/zadachi-konkursa-peredacha-peredovogo-opita-vedushih-mirovih-universitetov-po-stimulirovaniyu-molodezhnoj-aktivnosti-v-oblasti-visokih-tehnologij.html
  • turn.bystrickaya.ru/opit-i-problemi-realizacii-zashiti-konfidencialnoj-informacii-predpriyatiya.html
  • write.bystrickaya.ru/gimalajskimi-tropami.html
  • nauka.bystrickaya.ru/urogenitalnij-hlamidioz-yavlyaetsya-odnoj-iz-sereznih-mediko-socialnih-problem-eta-infekciya-shiroko-rasprostranena-v-razlichnih-stranah-mira-i-ee-pokazateli-pos.html
  • desk.bystrickaya.ru/pedagogicheskaya-informatika-stranica-2.html
  • education.bystrickaya.ru/1-formirovanie-gosudarstvennoj-innovacionnoj-politiki-3.html
  • exchangerate.bystrickaya.ru/itogovoe-zanyatie-po-farmakologii-sredstv-vliyayushih-na-serdechno-sosudistuyu-sistemu-i-sistemu-krovi-matochnih-mochegonnih-i-protivoallergicheskih-sredstv.html
  • literatura.bystrickaya.ru/sibirskij-universitet-potrebitelskoj-kooperacii-stranica-10.html
  • klass.bystrickaya.ru/51-dvigateli-avtomobilya-elektrooborudovanie-i-avtomobilnaya-elektronika.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.