数值积分的MATLAB GUI设计开题报告.doc

数值积分的MATLAB GUI设计开题报告 开题报告 数值积分的MATLAB GUI设计 一、选题的背景、意义 1.选题的背景 由于计算机的发展和普及,科学计算已成为解决各类科学技术问题的重要手段。因此,掌握科学计算的基本原理和方法是当今科学技术工作者不可缺少的本领和技能之一。并且经过不断的研究和累积,在现今科学研究和工程实践中,数值计算已经发展成为一门用来分析数据,解决实际问题的重要学科,成为继理论分析、实验之后又一个重要的研究方法。 MATLAB是一种数值计算环境和编程语言,主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 MATLAB基于矩阵运算,具有强大的数值分析、矩阵计算、信号处理和图形显示功能,其强大的数据处理能力和丰富的工具箱使得它的编程极为简单。 MATLAB既能进行科学计算,又能开发出所需要的图形界面。 [1] 2.选题的意义 数值积分是数值逼近的重要内容,也是函数插值的最直接应用。在工程计算中,由于许多函数的不定积分无法用简单函数表达出来,甚至函数本身都无法详尽地描述,而代之以表格的形式给出一些离散点上的函数值,或者定义为某个无法用显式表示的微分方程的解。在上述这些情况下,我们必须采用数值积分。[2]数值积分的运算比较繁琐,而且怎样形象地把数值积分表达出来也是一个问题,所以运用MATLAB强大的计算能力和MATLAB GUI图形显示功能就可以给研究数值积分提供很大的方便。 二、研究的基本内容与拟解决的主要问题 2.1 MATLAB软件介绍 2.1.1 MATLAB软件概况[3、4] MATLAB是一种用于科学技术计算的高性能语言。它将计算、可视化和程序设计集成在一个非常容易使用的环境中,使用我们熟悉的数学符号表示问题与答案。MATLAB的应用范围广泛,包括数学与计算;算法开发;数据采集;建模与模拟;数据分析、研究和可视化;科学和工程图形;应用程序开发,包括图形用户界面的建立。 MATLAB是一个交互系统,它的基本数据元素是数组,尤其适合解决用矩阵和向量组织数据的科学技术计算问题。 MATLAB很重要的特点,是附加了一个解决专门问题的应用程序大家族,叫做工具箱。它对于MATLAB用户是非常重要的,能让用户学习和应用专门的技术。工具箱是MATLAB函数的全面集合,扩展了MATLAB解决特殊类型问题的环境。工具箱可应用的领域包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、子波、模拟等方面。 期望“精通”Matlab似乎不太现实,它涉及到太多的数学领域。但如果熟知有关领域的数学内容,掌握相应的工具箱或在此基础上进行新的开发是比较容易的,Matlab设有C语言和Fortran语言接口,这使得开发更为方便灵活。 2.1.2 MATLAB语言特点[5、6] Matlab现在已经广泛地应用于工程设计的各个领域,而它之所以能够在各个方面都表现得如鱼得水,其原因就在于它实用性的语言特点。 功能强大 MATLAB 4.0以上不包括4.0版本的各版本,不仅正数值计算上继续保持着相对其他同类软件的绝对优势,而且还开发了自己的符号运算功能。特别是MATLAB6J版本在符号运算功能上丝毫不逊于其他各类软件,如MathCAD,Mathematica等。这样,用户就不必像以前的计算人员那样在掌握MATLAB的同时还要学习另一种符号运算软件。用户只要学会了MATLAB 6.x,就可以方便地处理诸如矩阵变换及运算、多项式运算、微积分运算、线性与非线性方程求解、常微分方程求解、偏微分方程求解、插值与拟合、统计与优化等问题了。 做过数学计算的人可能知道,在计算中最难处理的就是算法的选择,这个问题在MATLAB面前释然而解。MATLAB中许多功能函数都带有算法的自适应能力,且算法先进,大大解决了用户的后顾之忧。同时,这也大大弥补了MATLAB程序因非可执行文件而影响其速度的缺陷,因为在很多实际问题中,计算速度对算法的依赖程度大大高于对运算本身的依赖程度。另外,MATLAB提供了一套完善的图形可视化功能,为用户向别人展示自己的计算结果提供了广阔的空间。 语言简单 无论一种语言的功能多么强大,如果语言本身是艰涩而蹩脚的,那么它绝非一个成功的语言,而MATLAB是成功的,它允许用户以数学形式的语言编写程序,比BASIC、FORTRAN和C等语言更接近于书写计算公式的思维方式。它的操作和功能函数指令就是以平时计算机和数学书上的一些简单英文单词表达的。由于它在很长一段时间内是用C语言开发的,它的不多的几个程序流控制语句同C语言差别甚微,初学者很容易掌握。 MATLAB语言的帮助系统也近乎完备,用户可以方便地查询到想要的各种信息。 另外,MATLA