Примечание.
При оформлении отчета по данной лабораторной работе (а также и по остальным)
рекомендуется использовать тестовый редактор Word.
В процессе работы в системе MATLAB возникает необходимость перенесения в отчет
как материалов, записываемых в окне Command Window, так и получаемых в результате расчетов графических материалов (или разного рода изображений).
Копирование перечисленных выше материалов производится следующим образом.
- Копирование команд и результатов расчетов, находящихся в окне Command Window,
производится аналогично операции копирования в редакторе Word. А именно,
- левой кнопкой мышки выделяются материалы, необходимые для переноса в отчет,
- правой кнопкой мышки вызывается Меню и выбирается команда “Копирование”,
- скопированные материалы помещаются в соответствующее место в отчете командой
“Вставить”.
- Графические материалы, подлежащие копированию, сначала помещаются в раздел
Матлаб-а Work. Для этого в данном разделе создается либо:
- папка с “ Именем ”, а затем открывается файл, которому присваивается свое “ Имя ”,
после чего этот файл сохраняется командой “ сохранить ”,
- сразу файл, которому присваивается свое “ Имя ”, а затем файл сохраняется.
- Затем конкретный сохраненный графический материал копируется из окна “ Save to MAT-File ” как обычно - т.е. правой кнопкой мышки вызывается Меню и выбирается
команда “Копировать”.
Далее скопированный материал помещается в соответствующее место в отчете командой “Вставить”.
- Назначение лабораторной работы, основные решаемые задачи.
Цель работы - дать возможность каждому студенту быстро освоить элементарные вычисления на компьютере в системе МАТЛАБ, подготовившись тем самым как к лабораторной работе № 2, так и к применению компьютера в других учебных дисциплинах.
Изучаются и практически осваиваются следующие вопросы:
- состав системы, виды файлов, работа с ними, состав справочного аппарата, его
использование при начальном освоении системы,
- основные команды системы,
- операции над числами и их алгебраическими функциями, знакомство со встроенным
в МАТЛАБ пакетом элементарных функций,
- ввод матриц и элементарные операции над ними, решение системы линейных
алгебраических уравнений,
- ввод аргументов для расчета функций, расчет элементарных функций и их комбинаций
вида функций от функций,
- построение двумерных и трехмерных графиков функций с использованием различных
технологий и изобразительных средств, представляемых МАТЛАБ пользователю,
- решение нелинейных алгебраических уравнений и их систем,
- интегрирование функций,
- понятие и интегрирование простейших дифференциальных уравнений.
МАТЛАБ – мощная и многоплановая вычислительная система, совместимая с несколькими другими системами, со многими функциями, к пониманию которых первокурсники не готовы, и не может быть и речи о ее сколько-нибудь полном освоении в результате вводной лабораторной работы. Здесь для многих первокурсников дается старт профессионального использования компьютера, показывается, что компьютер, известный им лишь как игровой автомат, – это вычислительная машина, а ее применение в учебе экономит массу времени и сил. Последнее, повышая экологичность обучения, согласуется с целями курса «Экология».
В качестве основного методаосвоения элементов МАТЛАБА выбрано следование простым примерам, по мере разбора которых пополняется ресурс освоенных пользователем команд. В каждом элементарном разделе работы с использованием выбранных составителем элементарных функций решается задача – прототип, и каждому из студентов предлагается: -- во-первых, разобрать и, возможно, повторить прототип,
- во-вторых, выбрать самому другую функцию (для каждого свою, без списывания у
однокурсников) и решить ту же задачу, включив ее и ее решение в свой отчет.
Проработав задачку с помощью описания лабораторной работы, тут же поставь и реши аналогичную свою задачку. Это и есть основное задание на работу.
При подведении итогов работы поддерживается инициатива по постановке и решению задач, не вошедших в число прототипов. Ставь задачи из других учебных курсов.
Для тех, кто всерьез осознает полезность системы для будущей учебы и работы, весьма полезно проработать хотя бы первые главы какого либо из многочисленных изданных учебных курсов и пользовательских руководств, одно из которых содержится в системе.
Основная структура и набор функций МАТЛАБ-а достаточно хорошо изучаются с помощью пользовательского меню и встроенного справочного аппарата, вызываемого командой help или той же командой с добавлением названия функции или программы, вызывающей вопросы.
Файлы МАТЛАБа имеют расширения, связанные с их назначением:
- с расширениями .exe или .bat – исполняемые командные файлы,
- с расширением .m – файлы - функции, начинающиеся со слова “ function ”, и файлы –
сценарии решения частных задач.
Запись сеанса («сессии ») работы пользователя - студента содержится в файле с расширением .mat, который в учебной лаборатории сохраняется по адресу: D:\students\курс\группа\фамилия исполнителя.
Студенческое творчество в учебной лаборатории должно ограничиваться созданием этих собственных файлов, изменять что-либо в других файлах не разрешается.
Используемые в работе файлы принадлежат к базовой части системы или ее стандартным расширениям TOOLBOX и, в меньшей мере, Symbolic Math.
В дальнейшем студентам могут потребоваться почти все многочисленные расширения системы, поэтому, приобретая руководства пользователя, следите за их достаточной широтой охвата системы.
- Операции над числами и их элементарными функциями.
Щелкнув дважды по строке или значку с МАТЛАБОМ, вы открываете его окно с рабочей областью и меню. Конечно, с помощью меню и команд входа в справочный аппарат познакомьтесь с возможностями системы.
А вместе мы, воспользовавшись курсором – приглашением к работе, займемся примерами.
Здесь используются знаки арифметических операций:
+, -, звездочка умножения *, дробная черта прямого и обратного деления,
соответственно, / и \, знак возведения в степень ^, корень квадратный sqrt, скобки:
>>3*5 (ввод)
ans =
>>3/5 (ввод)
ans =
0.6000
>>3\5 (ввод)
ans =
1.6667
>>3^5 (ввод)
ans =
>> sqrt(35) (ввод)
ans =
5.9161
>> sin(pi/7)*pi (ввод)
ans =
1.3631
>> 1/(3-4+1) (ввод)
Warning: Divide by zero.
ans =
Inf
>> 1/(cos(pi/2)) (ввод)
ans =
1.6331e+016
>> sqrt(-2) (ввод)
ans =
0 + 1.4142i.
Как видно из примеров, применяются десятичная точка, радианная мера углов,
по умолчанию – нормализованная форма чисел с четырьмя знаками после десятичной точки,
с использованием характеристики числа для указания его порядка, пресекаются явные попытки деления на ноль, но проходят неявные, скрытые приближенными значениями чисел, есть комплексные числа.
Больше в примерах «ввод » указывать не будем.
Команда help elfun позволяет увидеть список элементарных функций и их обозначений.
В частности, тригонометрические функции здесь:
- прямые - sin, cos, tan, cot, sec, csc;
- гиперболические – s inh, cosh, tanh, coth, sech, csch;
- обратные им – asin, acos, atan, atan2 (для четырех квадрантов), acot, asec, acsc, asinh,
acosh, atanh, acoth, asech, acsch;
- логарифмы: log – натуральный, l og2 – двоичный, log10 – десятичный.
Наберите help и название функции – получите справку о ее формате и значении. Например, help abs сообщит вам, что ABS(X) – абсолютная величина X, для комплексного числа – модуль или магнитуда.
При записи сложных алгебраических и арифметических выражений важно
не запутаться в скобках, каждой открывающейся скобке удобно тут же сопоставить закрывающуюся и между ними набирать их содержимое.
Например,
>> (3.2+.8*(2\6-3.25))*(15.2*0.25-48.51/14.7)/((13/44-2/11-(5/66)/(5/2))*6/5)
ans =
- Ввод матриц и элементарные операции над ними,