數學實驗 線性代數 微積分 常微分方程 概率論與數理統計等

2023-02-06 04:36:05 字數 3280 閱讀 7482

本書主要講授大學工科數學課程中的線性代數、微積分、常微分方程、概率論與數理統計等重要數學方法用matlab軟體的實現過程及其應用,內容分五個部分:第一部分為matlab軟體使用簡介,介紹matlab軟體的基本內容;第二部分為線性代數實驗,介紹用matlab軟體求解線性方程組、計算矩陣特徵值和特徵向量、進行矩陣的相似對角化及矩陣分解的方法;第三部分為微積分實驗,介紹用matlab軟體進行符號微積分運算、數值微分和數值積分計算的方法;第四部分為常微分方程實驗,介紹用matlab軟體求解線性(非線性)微分方程(組)的解析解和數值解、進行動態**的方法;第五部分為概率論與數理統計實驗,介紹用matlab軟體進行隨機變數的相關計算、隨機數的產生及樣本資料統計與視覺化的方法。另外,針對具體內容介紹了相應的應用例項,以幫助學生逐步學會用所學知識去解決實際問題。

每一章後附有一定量的實驗題,以供學生課後上機練習及實驗。

本書適用於理工科院校大學本、專科學生,以及具備工科數學知識和計算機知識的其他科技工作者。

「數學實驗」是在數學應用於各個學科領域,特別是應用於工程技術領域的過程中產生的,是伴隨著計算機的廣泛使用和數學軟體的有效開發而發展的,它著重體現了「用數學」和「實現數學」的理念。「用數學」是指應用數學理論知識解決相關領域中的實際問題;「實現數學」是指通過計算機及數學軟體實現部分數學結果的理論推導和計算過程,使得抽象的數學內容直觀化、視覺化。

數學實驗課程是大學工科數學課程教學改革與建設的主要成果之一,目前已在全國各高校廣泛開設,並已成為大學工科數學課程的重要組成部分。數學實驗課開設的主要目的是通過「數學實驗」使學生深入理解數學基本概念和基礎理論、熟悉並掌握常用的數學軟體,培養學生應用數學知識並結合計算機工具解決實際問題的能力。數學實驗課將數學知識與計算機應用有機地結合起來,以數學知識為背景、以數學軟體為工具,為學生自覺學習數學方法、動手解決實際問題搭建了平台,對提高學生學習數學的興趣、加強學生的數學理論基礎、培養學生的開拓性思維等具有重要作用。

本書主要講授大學工科數學課程中的線性代數、微積分、常微分方程、概率論與數理統計等重要數學方法用matlab軟體的實現過程,內容分五個部分:第一部分為matlab軟體使用簡介,介紹功能強大的matlab軟體的基本執行,變數、矩陣、陣列及其運算,函式及語句和m檔案的編寫,以及繪圖功能及資料的匯入匯出等。第二部分為線性代數實驗,介紹用matlab軟體求解線性方程組、計算矩陣特徵值和特徵向量以及進行矩陣相似對角化和矩陣分解的方法。

第三部分為微積分實驗,介紹用matlab軟體進行符號微積分運算、數值微分、函式插值和數值積分計算的方法。第四部分為常微分方程實驗,介紹用matlab軟體求解線性(非線性)微分方程(組)的解析解和數值解、進行向量場繪製和動態**的方法。第五部分為概率論與數理統計實驗,介紹用matlab軟體進行隨機變數相關計算、隨機數的產生,及進行樣本資料的統計描述與視覺化的方法。

另外,針對具體方法介紹了相應的應用例項,所以更有利於培養學生「用數學」的意識和能力。

本書的主要閱讀物件是理工科院校本專科學生。數學實驗課對學生後繼課程的學習,特別是學生在課程設計和畢業設計等環節中的學習和研究具有重要幫助,提供思想和方法的指導。本課程也將為學生進一步學習數學建模、參加數學建模競賽、利用數學方法解決各個領域中的實際問題打下良好的基礎。

本書由陳東彥老師組織編寫,主要由劉鳳秋、李善強、曹作寶編寫,牛犇、宋顯華、孫偉參與了部分內容的編寫,田廣悅老師對書中各部分內容的選編給與了很多具體的指導。由於缺乏經驗、水平有限,書中難免有不妥之處,希望同行專家及廣大讀者批評指正!

編者目錄

內容簡介 1

前言 2

第1章 matlab軟體使用簡介 8

1.1 matlab軟體使用入門 8

1.1.1 matlab啟動/退出 8

1.1.2 matlab操作的注意事項及常用技巧 11

1.1.3 matlab幫助 11

1.2 matlab的變數和表示式 13

1.3 matlab矩陣建立及其運算 16

1.3.1 matlab矩陣的建立 16

1.3.2 matlab矩陣的運算 18

1.4 m檔案的編寫與呼叫 21

1.4.1 檔案的操作 22

1.4.2 命令檔案 23

1.4.3 函式檔案 24

1.5 matlab程式設計 25

1.5.1 matlab常用的程式控制語句 25

1.5.2 matlab程式設計應用 30

1.6 matlab基本繪圖 32

1.6.1二維圖形的繪製 32

1.6.2 三維圖形的繪製 38

1.7 matlab資料的匯入與匯出 41

1.7.1 匯入資料 41

1.7.2 匯出文字檔案 44

1.7.3 對ms-excel電子**檔案的操作 46

實驗 1 48

第2章線性代數實驗 50

2.1 線性方程組的求解 50

2.1.1 matlab中矩陣的相關運算 50

2.1.2 線性方程組的求解 52

2.1.3 應用例項 56

2.2 矩陣的特徵值與特徵向量及其相似對角化 59

2.2.1 矩陣的特徵值與特徵向量 59

2.2.2 矩陣的相似對角化 61

2.2.3 應用例項 64

2.3 矩陣的分解 68

2.3.1 矩陣的lu分解 68

2.3.2 矩陣的qr分解 69

2.3.3 矩陣的cholesky分解 70

2.3.4 矩陣的奇異值分解 71

2.3.5* 矩陣的hessenberg分解 74

2.3.6* 矩陣的schur分解 75

實驗 2 77

第3章微積分實驗 80

3.1 微積分符號運算 80

3.1.1 符號變數與符號表示式 80

3.1.2 符號函式的極限 81

3.1.3 符號函式的微分 83

3.1.4 符號函式的積分 88

3.1.5 符號函式的求和與泰勒多項式 91

3.1.6 應用例項 93

3.2 數值微分 95

3.2.1 數值微分計算方法 95

3.2.2 數值微分的matlab實現 97

3.2.3 應用例項 97

3.3 函式插值 98

3.3.1 拉格朗日插值 99

3.3.2 函式插值的matlab實現 100

3.3.3 應用例項 103

數學 線性代數試卷

04 05學年第二學期試卷 a 一 填空題。4 5 1 行列式 2 已知4階行列式d中第二列元素以次為 1,2,0,1,它們的余子式以次為5,3,7,4,則d 3 設a為三階矩陣,且,則 4 線性方程組的基礎解系含有 個解,並求出它的乙個基礎解系為 5 如果是非齊次方程組的乙個解,是其匯出組的乙個解...

線性代數實驗報告

學號 姓名得分 實驗內容 用matlab求解如下線性方程組ax b,其中 a b 21109110 t.實驗目的 1.了解matlab軟體,學會matlab軟體的基本操作 2.熟悉matlab軟體的數值計算功能 3.練習編寫簡單的matlab 程式 4.掌握matlab解線性方程組的原理,學會使用。...

線性代數實驗報告

2013年12月24日 數學實驗報告題目 一 實驗目的 1 熟悉matlab的矩陣初等運算 2 掌握求矩陣的秩 逆 化最簡階梯形的命令 3 會用mablab求解線性方程組 二 實驗問題 1 已知,在matlab命令視窗中建立a b矩陣並對其進行以下操作 1 計算矩陣a的行列式的值 2 分別計算下列各...