数学实验--绘图及编程

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1、编辑课件一,绘制平面图1,绘制图形的重要性 我们在分析问题的时候,为了对所分析问题有更加清楚的认识,经常绘出函数的草图;而当我们在写报告以说明问题时,为了让别人更加容易理解你说的内容,图文并茂是最好的方法。因此,了解绘图的功能是多么的重要!编辑课件一,绘制平面图2,根本的绘图命令 Matlab中提供了绘制平面图的命令:其中x,y是曲线必须通过的一些关键点,后面内的三个属性用来描述曲线的颜色,线性以及在关键点的标志。理解绘图的根本原理。plot(x,y,color-linestyle-marker)编辑课件一,绘制平面图3,最根本的例子 例子1,我们想画一个y=sinx的图像。x=1:20;y=

2、sin(x);plot(x,y,r-o);例子2,我们画一个y=x23x+5的图像。x=-10:0.1:10;y=x.2+3*x+5;plot(x,y,b-*);编辑课件一,绘制平面图 例子3,我们画一个y=(3x+2)/(x23x+5)的图像。x=-10:0.1:10;y=(3*x+2)./(x.23*x+5);plot(x,y,g-+);例子4,我们画一个y=tan(x)的图像。x=0:0.01:pi/2;y=tan(x);plot(x,y,g-);编辑课件一,绘制平面图4,给图形一个标题 我们看到的书中,文章中,每个图形都有一个适宜的标题以利于阅读,这时可以使用命令 title(图形名)

3、5,给出图形的标注 为了别人更好的阅读,经常在曲线上加上曲线的名字,特别是在一个图上有好几条曲线时,可以采用下面的两种方法之一:编辑课件一,绘制平面图 1text(x0,y0,图形名);2 gtext(图形名);6,坐标轴控制 前面给出的一些例子,我们对它的图形并不满意,原因是在一些点处的值太大。为了更好的反映曲线的形状。Matlab中提供了一个命令:axis.语法如下:编辑课件一,绘制平面图 (1)axis(xmin xmax ymin ymax);(2)axis equal;(3)axis square;等。7,在图形上加上网格 grid on grid off编辑课件一,绘制平面图8,在

4、一个图上画几条曲线 为了进行比较,通常在同一个坐标系中画几条曲线,例如:例子5,在同一坐标系下画出 y=sinx,y=cosx 的图形,实现上面给出的所有方法。x=-10:0.1:10;y=sin(x);z=cos(x);plot(x,y,r-,x,z,b-);title(Sine and Cosine curves)gtext(sin(x);gtext(cos(x);grid on;编辑课件一,绘制平面图9,在同一页面中画多个图形 例子6,x=linspace(0,2*pi,30);y=sin(x);z=cos(x);u=2*sin(x).*cos(x);v=sin(x)./cos(x);s

5、ubplot(2,2,1),plot(x,y),title(sin(x)subplot(2,2,2),plot(x,z),title(cos(x)subplot(2,2,3),plot(x,u),title(2sin(x)cos(x)subplot(2,2,4),plot(x,v),title(sin(x)/cos(x)编辑课件二,绘制空间图形1,空间曲线的绘制 根本命令:plot3(x,y,z,color-linestyle-marker);其用法和plot一致。例子7:作螺旋线x=sint,y=cost,z=t。t=0:pi/50:10*pi;plot3(sin(t),cos(t),t);

6、注意:曲线的参数方程比较容易实现。编辑课件二,绘制空间图形2,绘制空间曲面 根本命令:mesh(X,Y,Z);理解绘图的原理。例子8,作出下面的曲面编辑课件二,绘制空间图形 代码:例子9,画出z=xy的图形。x=-30:0.5:30;y=x;X,Y=meshgrid(x,y);R=sqrt(X.2+Y.2)+eps;Z=sin(R)./R;mesh(X,Y,Z);编辑课件二,绘制空间图形3,产生等高线图 空间图形看起来有时不是很直观,等高线图是比较常用的一种。等高线图的命令是 contour(X,Y,Z,n);其中,n表示等高线的条数。编辑课件三,Matlab编程1,命令M文件和函数M文件 前

7、面我们已经给出很多命令M文件的例子,它实际上是一些命令的组合,在命令窗口直接输入文件名就对每一条命令依次执行。有时,比方我们调用一个三角函数sin(x),和前面的调用有所不同,调用时往往有输入参数;再如,我们想求函数编辑课件三,Matlab编程 y=sin(x2)+x3-ex+ln(|x|)在x=1,2,3,4等处的值。这时我们使用函数M文件。格式如下:function ff=fun(x)ff=sin(x2)+x3-ex+ln(|x|);下面是一般格式:function 输出变量列表=函数名输入变量列表 函数体语句;编辑课件三,Matlab编程2,Matlab的控制语句 并不是每个问题都这么简

8、单,比方同样是上面的例子,但是我们想要求在x=1,2,100的所有函数值并且存下来以备后用。可以使用循环语句实现。y=zeros(100,1);for i=1:100 y(i)=fun(i);end编辑课件三,Matlab编程 For循环的一般形式循环的一般形式 for x=x1:step:xn statments end 例:求例:求12+100的值;的值;369+999的值;的值;1215的值。的值。除了上面的循环,还有一个循环控制语句,就是while,语法如下:编辑课件三,Matlab编程 While循环的一般形式为:循环的一般形式为:while 关系表达关系表达 statments e

9、nd 比方下面的一个例子。比方下面的一个例子。从从1开始的自然数平开始的自然数平 方和不超过方和不超过1000,最,最 后一个数是多少,和为多少后一个数是多少,和为多少 关系表达式statmentsEnd的后续语句YesNo编辑课件三,Matlab编程 s=0;n=1 while s0.00001y0=y1;y1=0.5*(y0+x/y0);end编辑课件最简单的形式:最简单的形式:if if 关系表达式关系表达式 statments statmentsendendif-else-endif-else-end结构结构 关系表达式statmentsEnd的后续语句YesNo编辑课件ifif语句的

10、另一种形式:语句的另一种形式:if if 关系表达式关系表达式 statments1 statments1elseelse statments2 statments2end end if-else-endif-else-end结构结构 关系表达式statmentsEnd的后续语句YesNo编辑课件当有三个或更多的选择当有三个或更多的选择时:时:if if 关系表达式关系表达式(1)(1)statments(1)statments(1)elseif elseif 关系表达式关系表达式(2)(2)statments(2)statments(2).elseif elseif 关系表达式关系表达式(n

11、)(n)statments(n)statments(n)elseelse statments(n+1)statments(n+1)endend例如,可用以下程例如,可用以下程序得到符号函数。序得到符号函数。function y=SIGN(x)function y=SIGN(x)if x0if x0 y=-1;y=-1;elseif x=0elseif x=0 y=0;y=0;else else y=1;y=1;endend编辑课件任任意意两两个个多多项项式式不不一一定定同同阶阶的的系系数,求两个多项式的和。数,求两个多项式的和。if-else-endif-else-end结构结构编辑课件if-

12、else-endif-else-end结构结构function f=sumpoly(p1,p2)n=abs(length(p1)-length(p2);if length(p1)length(p2)p22=p2,zeros(1,n);p12=p1;endf=p12+p22;编辑课件逻辑运算符:逻辑运算符:&与运算,与运算,|或运算,或运算,非运算非运算关系运算符:关系运算符:,=,=等于,等于,=不等于不等于 关系运算比较两个数值,当给出的关关系运算比较两个数值,当给出的关系式成立时,结果为系式成立时,结果为1表示真,否那表示真,否那么为么为0表示假。表示假。编程相关的几个运算符编辑课件布置实

13、验1 掌握MATLAB软件的绘图命令,能熟练应用循环和选择结构实现各种循环选择功能。2 通过实例练习,到达能灵活应用MATLAB软件解决一些简单问题。3 借助MATLAB软件的绘图功能,对函数的特性进行探讨,广泛联想,大胆猜想,发现进而证实其中的规律。实验目的实验目的编辑课件实验内容实验内容1.在同一个坐标下作出 2.y1=1+x,3.y2=1+x+x2/2,4.y3=1+x+x2/2!+x3/3!,5.y4=ex6.这四条曲线的图形,观察、发现、联想、猜测,给出验证及理论证明。作图:从直观、想象到发现、猜测编辑课件 2 2用用subplotsubplot分别在不同的坐标系下作出分别在不同的坐

14、标系下作出四条曲线:四条曲线:1 1概率曲线概率曲线2 2四叶玫瑰线四叶玫瑰线 =sin2=sin2;(polar(polar函数函数3 3叶形线叶形线 4 4曳物线曳物线直角坐标方程,极坐标方程,参数方程各领风骚编辑课件 3 3作出曲面作出曲面 1 1)2 2)环面:)环面:的的3 3维图形。维图形。编辑课件 4 4自由发挥:自己提出问题,实验自由发挥:自己提出问题,实验探索,广泛联想,发现规律,大胆猜探索,广泛联想,发现规律,大胆猜测。比方函数测。比方函数sin(1/x)sin(1/x)在在x=0 x=0附近的振附近的振荡现象,有无规律可寻?荡现象,有无规律可寻?数学即是一门系统的演绎科学

15、,又是一门实验性的归纳科学。大胆探索吧,你会领略到数学的美和生机勃勃。编辑课件5 5建立一个命令建立一个命令M-M-文件:求所有文件:求所有的的“水仙花数,所谓水仙花数,所谓“水仙花数水仙花数是指一个三位数,其各位数字的是指一个三位数,其各位数字的立方和等于该数本身。例如,立方和等于该数本身。例如,153153是一个水仙花数,因为是一个水仙花数,因为153=13+53+33153=13+53+33。编程练习编辑课件6.利用下面的几个关系式给出几个数学常量的近似值:e=1+1/1!+1/2!1/3!+欧拉常数11/2+1/3+-lnn 圆周率满足:第一个要求精确到小数点后20位,第二个要求精确到小数点后4位,第三个精确到小数点后6位.并讨论精确度和迭代次数有什么样的关系.编辑课件

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