数学建模实验指导书样本.doc

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除。数学建模实验指导书目 录实验一Matlab概述与简单计算 4课时实验二 符号函数及其微积分 2课时实验三 多元函数及其微积分 2课时实验四 无穷级数及曲线拟合 2课时实验五 线性代数 2课时实验六 数理统计 2课时实验七 优化问题的matlab求解 2课时实验八MATLAB编程基础 4课时实验一 MATLAB概述与简单计算【实验学时】4学时【实验目的和要求】实验目的: 熟悉Matlab工作界面, 掌握Matlab的基本命令与基本函数, 掌握Matlab的基本赋值与运算。经过具体实例, 掌握Matlab的基本使用方法。实验要求: 1. 掌握Matlab的一些基本操作命令和基本函数; 2.掌握Matla的基本赋值与有运算。【实验步骤】1 熟练Matlab软件的进入与运行方式及工作界面; 2 MATLAB基本命令与基本函数使用; 3 MATLAB的基本赋值与运算。 【实验主要仪器及材料】 WindowsXP计算机、 Matlab软件 【实验内容】1.显示当前日期, 并在屏幕上显示当年度各月的月历; fix(clock)结果: ans = 12 1 21 2 212. sind(48)+cosd(24)-log(3.56)结果: ans = 0.38693. x=3.25; y=2*(log(3*x+8)2-5*log(x)结果: y = 10.65394.输入矩阵, 并求矩阵的行列式值和逆矩阵。a=2 -1 3;3 1 -6;4 -2 9;det(a)inv(a)结果: ans = 15ans = -0. 0. 0. -3.4000 0.4000 1.4000 -0.6667 0 0.3333实验二 符号函数及其微积分【实验学时】2学时【实验目的和要求】实验目的: 掌握符号函数的基本运算、 二维图形的绘制。实验要求: 1.掌握符号函数计算; 2.掌握二维图形的各种绘制命令。【实验步骤】1.符号函数计算; 2.绘制二维图形; 3.符号函数极限。【实验主要仪器及材料】 WindowsXP计算机、 Matlab软件 【实验内容】1.求函数的复合函数: , 求; syms x f gf=x3+3;g=3*tan(3*x-2);compose(f,g)结果: ans = 27*tan(3*x - 2)3 + 32. 用plot命令作的图像; x=-2:0.01:2;y=(power(x,3)/3-2;plot(y,x, r);hold on;e=exp(1);x=1:0.01:e;y=power(2,x)-log(x);plot(y,x)3.用fplot命令作的图像; y=sin(x);fplot(y,0 2*pi)hold ony=tan(x)-log(x);fplot(y,-pi pi)实验三 多元函数及其微积分【实验学时】2学时【实验目的和要求】实验目的: 掌握三维图形的绘制, 掌握多元函数的微积分。实验要求: 1.熟练操作各种三维图形的绘制; 2.掌握多元函数的微积分计算命令。【实验步骤】1.绘制三维图形; 2.计算多元函数微积分。 【实验主要仪器及材料】 WindowsXP计算机、 Matlab软件 【实验内容】1.使用mesh命令绘制的网格图; x=-2:0.01:2;y=-3:0.01:3;x y=meshgrid(x,y);z=2*x.2+3*y.2;mesh(x,y,z);2.使用surf命令绘制的曲面图; x=-3:0.01:3;y=0:0.01:4;x y=meshgrid(x,y);y=x.2;surf(x,y)3. 绘制方程的空间曲线图; t=0:0.01:8*pi;x=2*cos(t);y=2*sin(t);z=2*t;plot3(x,y,z);grid on;4.绘制矩阵的三维条形图的图像; x= 3 6 4;2 4 1;1 2 3;bar3(x)实验四 符号方程的求解【实验学时】2学时【实验目的和要求】实验目的: 熟练掌握代数方程、 线性方程、 非线性方程、 常微分方程的符号解的求解命令。实验要求: 1.能将课本上例题熟练演习; 2.能运用所学的各种方程符号解求解命令熟练完成课后习题。【实验步骤】1.代数方程的符号解求解; 2.符号线性方程( 组) 的求解; 3.非线性符号方程的求解; 4.常微分方程的符号解。【实验主要仪器及材料】 WindowsXP计算机、 Matlab软件 【实验内容】1.求高次方程的解; syms x ay=power(x,4)-3*a*power(x,3)+4*a.2*x-2;solve(y,x)3. 解方程组; +998-syms x y x y=solve(2*power(x,3)+x*y-3*y2-2*y+2=0,power(x,3)-3*x*y=2*y2+5*y-3=0)3.解微分方程; dsolve(D3x+x=0,t)结果: ans = C8*exp(-t) + C6*exp(t/2)*cos(3(1/2)*t)/2) + C7*exp(t/2)*sin(3(1/2)*t)/2)4. 计算微分方程组; y=dsolve(Dx+3*x-y=0,Dy-8*x+y=0,x(0)=1,y(0)=4,t)结果: y = y: 1x1 sym x: 1x1 sym实验五 线性代数【实验学时】2学时【实验目的和要求】实验目的: 熟练掌握矩阵的基本操作, 会运用解线性方程组的命令, 能运用命令求解线性方程组的数值解。实验要求: 1.熟练演习书上例题; 2.能运用所学的各种命令求解完成课后习题。【实验步骤】1.基本的矩阵操作; 2.线性方程组的求解; 3.矩阵的分解; 4. 线性方程组的数值解。【实验主要仪器及材料】 WindowsXP计算机、 Matlab软件 【实验内容】1., 求A和B的点积、 叉积, A、 B和C的混合积; A=1 2 3;B=3 1 4;C=9 -1 4; dot(A,B)cross(A,B)dot(A,cross(B,C)结果: ans =17ans = 5 5 -5ans = 202. , 求, .a=2 -1;-2 -2;b=2 -3;0 -4;c=1 2; d=eye(2); 3*aa+ba*da.*da*caba.ba.b结果: ans = 6 -3-6 -6ans = 4 -4 -2 -6ans = 2 -1 -2 -2ans = 2 0 0 -2ans = 0.6667 -0.3333 -0.6667 2.3333ans = 1 3 0 2ans = 4.0000 -1.0000 1.0000 0.06253.求解4阶随机矩阵的特征值和特征向量; A=rand(4);x y=eig(A)结果: x = 0.4883 + 0.0000i -0.2208 + 0.2328i -0.2208 - 0.2328i -0.4513 + 0.0000i 0.4126 + 0.0000i 0.6612 + 0.0000i 0.6612 + 0.0000i 0.2778 + 0.0000i 0.6205 + 0.0000i -0.1999 + 0.1291i -0.1999 - 0.1291i 0.6267 + 0.0000i 0.4542 + 0.0000i -0.2364 - 0.5894i -0.2364 + 0.5894i -0.5713 + 0.0000iy = 2.4478 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i -0.5604 + 0.3177i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i -0.5604 - 0.3177i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i -0.0946 + 0.0000i4.分别用直接求解法、 Jacobi迭代法、 Gauss-Seidel迭代法和SOR迭代法求解方程组直接法: x1 x2 x3=solve(12*x1-3*x2+3*x3=15,18*x1-3*x2+x3=15,-x1+2*x2+x3=6)结果: x1 = 1x2 = 2x3 =3Jacobi迭代法: .m文件function x,k,index=Jacobi(A,b,ep,it_max)if nargin4 it_max=100000;endif nargin3 ep=1e-5;endn=length(A);k=0;x=zeros(n,1);y=zeros(n,1);index=1;while 1 for i=1:n y(i)=b(i); for j=1:n if j=i y(i)=y(i)-A(i,j)*x(j); end end if abs(A(i,i)1e-10 | k=it_max index=0; return; end y(i)=y(i)/A(i,i); end if norm(y-x,inf)=errorBound & stepmaxSpx0=inv(D)*(L+U)*x0+inv(D)*b;vChain(k,:)=x0;k=k+1; error=norm(x0-fx0); fx0=x0; step=step+1;endv=x0;sN=step; 命令: A=12 -3 3;18 -3 1;-1 2 1;b=15 ;15; 6;x0=0;0;0;v,sN,vChain=gaussSeidel(A,b,x0,0.00001,11)结果: v = -125.1885 -158.2497 359.0649sN = 11vChain = 1.2500 -5.0000 6.0000 -1.5000 4.5000 17.2500 -1.9375 -8.2500 -4.5000 0.3125 -18.1250 20.5625 -8.4219 3.7292 42.5625 -8.4583 -41.3438 -9.8802 -6.6159 -59.0434 80.2292 -33.5681 -17.9523 117.4709 -32.6058 -167.2519 8.3364 -42.6471 -197.8560 307.8980 -125.1885 -158.2497 359.0649 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0SOR迭代法: .m文件function x,k,index=SOR(A,b,ep,w,it_max)if nargin5 it_max=150000;endif nargin4 w=1;endif nargin3 ep=1e-5;endn=length(A);k=0;x=zeros(n,1);y=zeros(n,1);index=1;while 1 y=x; for i=1:n z=b(i); for j=1:n if j=i z=z-A(i,j)*x(j); end end if abs(A(i,i)1e-10 | k=it_max index=0; return; end z=z/A(i,i); x(i)=(1-w)*x(i)+w*z; end if norm(y-x,inf)maxmax=a(i,j);maxi=i;maxj=j;endendendmaxmaximaxj结果: 输入一个4*5矩阵1 2 3 4 5;6 7 8 9 10;11 12 13 14 15;16 17 18 19 20max = 20maxi = 4maxj = 54.用起泡法对10个数由小到大排序. 即将相邻两个数比较,将小的调到前头。a=input(输入10个数);n=length(a);for ii=1:n-1if a(ii+1)=a(ii)t1=a(ii);a(ii)=a(ii+1);a(ii+1)=t1;endfor jj=1:n-1if a(jj+1)=a(jj)t2=a(jj);a(jj)=a(jj+1);a(jj+1)=t2;endendenda结果: 输入7个数9 8 7 6 5 4 3 2 1 0a = 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9