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文档简介
数学实验教案实验一:Matlab基本操作一、实验基本情况【实验学时】2学时【实验形式】实验室小课【实验重点】Matlab软件的一些基本操作和常用命令【实验难点】Matlab软件的一些基本操作和常用命令【参考书】1张志涌等编,精通MATLAB6.5,北京航空航天大学出版社,20042MATLAB网站:二、实验内容、实验用具与时间安排【目的要求】(1分钟)通过本实验使学生了解Matlab软件,学会Matlab软件的一些基本操作和常用命令,熟悉Matlab软件的一些数值计算功能。【环境用具】实验室机房环境,Matlab软件(2分钟)。【实验内容】(50分钟)1、 计算的值2、 产生一个5阶魔术方阵,并执行如下操作:(1) 将矩阵的第2行3列元素赋值给变量c(2) 将由矩阵第2,3,4行第3,5列构成的子矩阵赋值给变量d3、给出区间0,1上的6个等分点数据。4、建立如下矩阵(1) (2)【注意事项】1、 注意编写Matlab计算式与书写体之间的区别。2、 Matlab命令与其他程序语言的区别。3、注意养成良好的编程习惯。【实验报告与作业思考题】(30分钟)1、根据实验操作和实验报告要求,完成实验报告一。2、作业题、思考题:(1)熟悉MATLAB基本操作,MATLAB表达式和常用函数使用,简单的数学模型求解;(2)阅读数学实验上机指导中标准实验报告宝石加工问题的数学实验。实验二:Matlab程序设计一、实验基本情况【实验学时】2学时【实验形式】实验室小课【实验重点】顺序、循环和选择三种语句的用法【实验难点】顺序、循环和选择三种语句的用法【参考书】1张志涌等编,精通MATLAB6.5,北京航空航天大学出版社,20042MATLAB网站:二、实验内容、实验用具与时间安排【目的要求】(1分钟)学会编写简单的Matlab程序,掌握条件、循环和选择三种语句的用法。【环境用具】实验室机房环境,Matlab软件(2分钟)。【实验内容】(50分钟)1、 已知函数计算,并作出该函数的曲线图。2、 用for-end循环语句求:100!和。3、 用while-end循环语句求不超过1000的偶数之和与奇数之和。4、 建立一个命令M-文件:求所有的“水仙花数”,所谓“水仙花数”是指一个三位数,其各位数字的立方和等于该数本身。例如,153是一个水仙花数,因为153=13+53+33。5、建立如下矩阵(1) (2)【注意事项】1、 用规范、合法的Matlab命令编写程序,尽可能使程序模块化。2、 给变量命名时,尽量使变量容易识别。3、注意养成良好的编程习惯。【实验报告与作业思考题】(30分钟)1、根据实验操作和实验报告要求,完成实验报告三。2、作业题、思考题:见数学实验。实验三:使用Matlab作图一、实验基本情况【实验学时】2学时【实验形式】实验室小课【实验重点】Matlab软件绘制二维、三维曲线曲面图形命令【实验难点】利用Matlab软件绘制一些特殊函数的图形【参考书】1张志涌等编,精通MATLAB6.5,北京航空航天大学出版社,20042中国军事网:/military/html/784/index.html二、实验内容、实验用具与时间安排【目的要求】(1分钟)掌握用Matlab软件绘制简单曲线、曲面图形,并通过绘制一些特殊函数的图形,更加深入地理解相关函数的性质,了解函数的性态。【环境用具】实验室机房环境,Matlab软件(2分钟)。【实验内容】(50分钟)1、 在同一坐标系下面画出和在区间上的曲线图。2、 绘制三维螺旋线:3、 画出曲面的网线图。4、 画出曲面的图形。5、 作出下列曲面的3维图形,1);2)环面: 。【注意事项】1、 注意数据点的选取,疏密应适当。2、 画曲面图时,注意网格点的选取。【实验报告与作业思考题】(30分钟)1、根据实验操作和实验报告要求,完成实验报告二。2、作业题、思考题:实验四:使用Matlab解决微积分问题一、实验基本情况【实验学时】2学时【实验形式】实验室小课【实验重点】MATLAB符号变量与符号表达式创建方法和命令使用。【实验难点】用符号微积分方法和命令解决数学问题。【参考书】1刘宏友,彭锋等,MATLAB6.x符号运算及其应用,机械工业出版社,20032MATLAB网站:二、实验内容、实验用具与时间安排【目的要求】(1分钟)掌握MATLAB中求函数极限命令;掌握MATLAB导数和微分命令;掌握MATLAB不定积分和定积分命令;掌握MATLAB级数求和与泰勒级数展开命令。【环境用具】实验室机房环境,Matlab软件(2分钟)。【实验内容】(50分钟)1、 求下列函数的极限:(1)(2)(3)(4)2、 按要求实现下面的求导运算:(1) 已知,求;(2) 已知,求。3、 已知函数。使用Matlab软件,完成下面的实验任务:(1) 求出函数的一阶导数,二阶导数,并画出它们相应的曲线。(2) 观察函数的单调区间,凹凸区间,以及极值点和拐点。4、 使用Matlab软件,完成下列积分运算:(1) 求不定积分;(2) 求定积分:;(3) 求二重积分: ;(4) 求三重积分: 。5、 试求解无穷级数的和6、 试求出函数的麦克劳林幂级数展开式的前9项,并求出关于的Taylor幂级数展开式的前5项。【注意事项】1、 注意Matlab符号变量的定义。2、 实验之前复习微积分的相关知识。【实验报告与作业思考题】(30分钟)1、根据实验操作和实验报告要求,完成实验报告五。2、作业题、思考题:熟悉MATLAB符号变量与符号表达式创建方法和命令的使用;实验五:使用Matlab解决线性代数问题一、实验基本情况【实验学时】2学时【实验形式】实验室小课【实验重点】Matlab软件对矩阵操作命令【实验难点】用Matlab软件解线性方程组【参考书】1张志涌等编,精通MATLAB6.5,北京航空航天大学出版社,20042MATLAB网站:二、实验内容、实验用具与时间安排【目的要求】(1分钟)学会用Matlab软件对矩阵进行一些数值计算,学会用Matlab软件解线性方程组。【环境用具】实验室机房环境,Matlab软件(2分钟)。【实验内容】(50分钟)1、 产生一个4阶的随机矩阵,执行下面的操作:(1) 求其行列式,检验其是否可逆;若可逆,求其逆矩阵。(2) 计算该矩阵的特征值、特征向量。(3) 将该矩阵化为行最简的阶梯形。(4) 验证矩阵的特征值之和等于矩阵主对角元之和,特征值之积等于矩阵的行列式。2、 判断下面的线性方程组是否有解,若有解求其通解。(1)(2)(3)3、 计算行列式以及相应矩阵的逆矩阵。4、 求矩阵的特征值和特征向量。【注意事项】1、 注意各种命令的灵活运用。2、 实验之前复习线性代数的知识。【实验报告与作业思考题】(30分钟)1、根据实验操作和实验报告要求,完成实验报告四。2、作业题、思考题:熟悉MATLAB求解方程组命令;实验六:使用Matlab解决概率统计问题一、实验基本情况【实验学时】2学时【实验形式】实验室小课【实验重点】随机变量的数字特征的计算方法及其应用。【实验难点】随机模拟的蒙特卡罗方法【参考书】1张志涌等编,精通MATLAB6.5,北京航空航天大学出版社,20042MATLAB网站:二、实验内容、实验用具与时间安排【目的要求】(1分钟)掌握常用的分布律与概率密度函数计算方法;掌握分布函数的计算方法;掌握随机变量的数字特征的计算方法;了解随机模拟的蒙特卡罗方法。【环境用具】实验室机房环境,Matlab软件(2分钟)。【实验内容】(50分钟)1、随机生成服从数学期望为4,均方差为2的20个正态分布的样本随机数,并画图观察。2、随机生成一组服从正态分布N(4,4)的随机数,计算其均值与方差,并与理论值比较。3、描绘以下数组的频数直方图:3.8,27.6,31.6,32.4,33.7,34.9,43.2,52.8,63.8,41.4,51.8,61.7,67.9,68.7,77.5,95.9,137.4,155.0。4、用取随机数的方法来模拟检验:抛掷一枚均匀的硬币n次,检验出现正面的频率逼近1/2。【注意事项】1、 注意编写Matlab计算式与书写体之间的区别。2、 Matlab命令与其他程序语言的区别。3、注意养成良好的编程习惯。【实验报告与作业思考题】(30分钟)1、根据实验操作和实验报告要求,做好实验报告六。2、作业题、思考题:熟悉MATLAB的统计工具箱的基本命令;实验七:使用Matlab解决线性规划问题一、实验基本情况【实验学时】2学时【实验形式】实验室小课【实验重点】用Matlab软件求解线性规划和线性极值问题【实验难点】根据实际问题建立线性规划模型,求解线性极值问题【参考书】1张志涌等编,精通MATLAB6.5,北京航空航天大学出版社,20042萧树铁主编,数学实验,高等教育出版社,19993MATLAB网站:二、实验内容、实验用具与时间安排【目的要求】(1分钟)学会根据实际问题建立线性规划模型,求解线性极值问题,掌握用Matlab软件求解线性规划和线性极值问题。【环境用具】实验室机房环境,Matlab软件(2分钟)。【实验内容】(50分钟)1、 求解线性规划问题: 2、 某城市110巡警大队要求每天各个时间段都有一定数量的警员值班,随时处理突发事件,每人连续工作6小时。下表是一天8班次所需值班警员的人数统计。在不考虑时间段中间有警员上班和下班的情况下,该城市110巡警大队至少需多少警员才能满足值班要求?班次时间段人数班次时间段人数16:00-9:0070518:00-21:008029:00-12:0080621:00-24:00100312:00-15:0065724:00-3:00120415:00-18:009083:00-6:00903、 某工厂生产每件产品需经A,B,C三个车间,每个车间所需的工时数如下表所示,车间ABC生产单位甲产品需工时数210生产单位乙产品需工时数111一周可用工时数1087已知生产单位甲产品工厂可获利4万元,生产单位乙产品工厂可获利3万元,问该厂如何安排生产才能使每周获得的利润最大?【注意事项】1、 注意编写Matlab计算式与书写体之间的区别。2、 Matlab命令与其他程序语言的区别。3、注意养成良好的编程习惯。【实验报告与作业思考题】(30分钟)1、根据实验操作和实验报告要求,做好实验报告七。2、作业题、思考题:熟悉MATLAB优化工具箱;实验八:使用Matlab解决插值与拟合问题一、实验基本情况【实验学时】2学时【实验形式】实验室小课【实验重点】用Matlab软件进行插值和拟合运算【实验难点】用Matlab软件进行插值和拟合运算【参考书】1张志涌等编,精通MATLAB6.5,北京航空航天大学出版社,20042MATLAB网站:二、实验内容、实验用具与时间安排【目的要求】(1分钟)学会使用Matlab软件进行一维插值、二维插值运算,会进行多项式拟合、一般非线性拟合。【环境用具】实验室机房环境,Matlab软件(2分钟)。【实验内容】(50分钟)1、用生成一组数据,并用一维数据插值的方法(插值方法为:三次样条插值)对给出的数据进行曲线拟合,并在图像上显示出拟合效果。2、假设已知的数据点来自函数,试根据生成的数据用5次多项式拟合的方法拟合函数曲线,并画出图形。3、下表中给出的数据满足原型,试用最小二乘法求出, 的值,并用得出的函数将函数曲线绘制出来,观察拟合效果。(假设已知数据已读入,并存储在变量x和y中了)X-2-1.7-1.4-1.1-0.8-0.5-0.711.3Y0.102890.117410.131580.144830.156560.166220.173320.17750.178530.176350.171
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