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开课学院、实验室:数学与统计学院DS1422 实验时间 :2011年4月 5日
课程
名称
数学实验
实验项目
名 称
MATLAB软件入门
实验项目类型
验证
演示
综合
设计
其他
指导
教师
肖剑
成 绩
实验目的
[1] 复习求解方程及方程组的基本原理和方法;
[2] 掌握迭代算法;
[3] 熟悉MATLAB软件编程环境;掌握MATLAB编程语句(特别是循环、条件、控制等语句);
[4] 通过范例展现求解实际问题的初步建模过程;
通过该实验的学习,复习和归纳方程求解或方程组求解的各种数值解法(简单迭代法、二分法、牛顿法、割线法等),初步了解数学建模过程。这对于学生深入理解数学概念,掌握数学的思维方法,熟悉处理大量的工程计算问题的方法具有十分重要的意义。
基础实验
一、实验内容
1.方程求解和方程组的各种数值解法练习
2.直接使用MATLAB命令对方程和方程组进行求解练习
3.针对实际问题,试建立数学模型,并求解。
二、实验过程(一般应包括实验原理或问题分析,算法设计、程序、计算、图表等, 实验结果及分析)
基础实验
用图形放大法求解方程 x sin(x) = 1. 并观察该方程有多少个根。
用matlab实现:
syms x y
x=-5:0.1:5
y=x.*sin(x)-1
plot(x,y)
grid
ezplot(x*sin(x)-1,[-100,100]);grid
xlabel(x);
ylabel(y)
如图:
所以有无数个解
放大图像求得一个解为-43.6。
2.将方程x5 +5x3- 2x + 1 = 0 改写成各种等价的形式进行迭代,观察迭代是否收敛,并给出解释。
首先先观察其本身图像:
x1=-3:0.01:3;
x2=-0.8:0.01:-0.75;
y1=x1.^5 +5*x1.^3-2*x1+1;
y2=x2.^5 +5*x2.^3-2*x2+1;
subplot(2,2,1),plot(x1,y1),
title(原图) ,grid on,
subplot(2,2,2),plot(x2,y2),
title(放大) ,grid on
所以解在-0.76—-0.77之间
构造迭代函数:
用matlab实现如下:
x(1)=-0.77;y(1)=-0.77;
for i=2:20
x(i)=(x(i-1)^5+5*x(i-1)^3+1)/2;
y(i)=(-y(i-1)^5+2*y(i-1)-1)/(5*y(i-1)^2);
end
k=1:20
subplot(2,2,1), plot(k,x), title(f(1));
subplot(2,2,2), plot(k,y), title(f(2));
如图:
经观察发现不收敛。
设定迭代函数为:
初始值设置为0.75
观察发现收敛。
3.求解下列方程组
直接使用MATLAB命令:solve()和fsolve()对方程组求解。
(1)
syms x y
[x,y]=solve(2*x-y-exp(-x)=0,2*y -x -exp(-y)=0,x,y)
显示如下:
x =
0.5671
y =
0.5671
(2)
syms x1 x2 x3
syms x1 x2 x3
[x1,x2,x3]=solve(x1^2-5*x2^2+7*x3^2+12,3*x1*x2+x1*x3-11*x1=0,2*x2*x3+40*x1=0,x1,x2,x3);
x1=double(x1),
x2=double(x2),
x3=double(x3)
显示如下:
x1 =1.0e+002 *
0
0
0
0
0.0100
-0.0031
-3.8701 - 0.3270i
-3.8701 + 0.3270i
x2 =
-1.5492
1.5492
0
0
5.0000
2.9579
-0.3123 +50.8065i
-0.3123 -50.8065i
x3 =1.0e+002 *
0
0
0 + 0.0131i
0 - 0.0131i
-0.0400
0.0213
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