数值计算与数学建模

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Word 文档数学建模实验报告

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b=2.6时的迭代值

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Word 文档 b=3.45时的迭代值

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b=3.55时的迭代值

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Word 文档 b=3.57时的迭代值

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将k=11,12…20对应的迭代值列表如下：

k

b=1.7 b=2.6 b=3.3 b=3.45 b=3.55 b=3.57 11

0.4118 0.6152 0.4794 0.4322 0.3557 0.3437 12

0.4118 0.6155 0.8236 0.8467 0.8135 0.8053 13

0.4118 0.6153 0.4794 0.4479 0.5385 0.5598 14

0.4118 0.6154 0.8236 0.8531 0.8822 0.8797 15

0.4118 0.6154 0.4794 0.4323 0.3688 0.3777 16

0.4118 0.6154 0.8236 0.8467 0.8264 0.8391 17

0.4118 0.6154 0.4794 0.4479 0.5093 0.482 18

0.4118 0.

精通MATLAB语言，有MATLAB编程问题的朋友，请直接联系我！ 联系方式： QQ：993878382

Email：993878382@

MATLAB博客：/46036333_d.html

如果我QQ不在线，可以将问题发到我的邮箱，或者在我的MATLAB博客留言，第一时间答复你！简单问题请直接留言，复杂问题可以提供解决思路！同探讨，共进步！

还可以为公司和科研单位设计各类算法，欢迎前来咨询！

郑重声明：本资源来源于网络，仅限交流使用，请勿用于商业用途！

Matlab与化工数值计算第一讲简介与基本数学运算隋志军化工学院软件应用教科组联系方式：zhjsui@ 64252169实验16楼605室

化学工程师的任务工厂运行系统特性过程设计数学模型反应特征过程特性设备特性工艺开发数学模型

化学工程专业数学模型类型非线性方程(组)1 f= 4.0 0.4 lg(Re gen f 1 n ' 2 ) 1.2 n' 0.75 n'

常微分方程(组)

f" '+ ff"+β (1 ( f ' ) 2 )= 0偏微分方程(组) u1 2 u1= 0.024 2 F (u1 u 2 ) t x

非线性模型，难以获得解析解，必须采用数值解法模型的数值解法

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化学工程师的任务工厂运行系统特性过程设计数学模型反应特征过程特性设备特性工艺开发数学模型

化学工程专业数学模型类型非线性方程(组)1 f= 4.0 0.4 lg(Re gen f 1 n ' 2 ) 1.2 n' 0.75 n'

常微分方程(组)

f" '+ ff"+β (1 ( f ' ) 2 )= 0偏微分方程(组) u1 2 u1= 0.024 2 F (u1 u 2 ) t x

非线性模型，难以获得解析解，必须采用数值解法模型的数值解法

一． 数值积分

数学上已经证明

?1041?x2dx??

成立，所以可以通过数值积分来计算?的近似值。

（1） 分别采用复化梯形公式、复化Simpson公式计算?的近似值。 选

择不同的步长h，对每种复化求积公式试将误差刻画成h的函数，并比较各方法的精度（做出误差与步长的对数函数图，横坐标是步长对数，纵坐标是绝对误差对数，两种应该是直线关系，其斜率就是方法的收敛阶 ）。另外，考虑是否存在某个h值，当低于这个值之后再继续减小h的值，计算不再有所改进？为什么？

（2） 实现Romberg求积方法，并重复上面的计算。

二、常微分方程初值问题数值计算

给定初值问题

其精确为

，

（1）分别按下列方案求它在节点

值解跟精确解是否吻合，考虑方法收敛阶是否跟理论吻合）。 方案I: 欧拉法，步长h = 0.025, h = 0.1； 方案II: 改进的欧拉法，步长h = 0.05, h = 0.1； 方案III: 四阶标准龙格—库塔法、步长h = 0.1。

处的数值解及误

差。比较各方法的优缺，并将计算结果与精确解做比较（列表、画图， 考虑数

（2）对于自变量 1

第5章 MATLAB数值计算

MATLAB的数学计算＝数值计算＋符号计算

其中符号计算是指使用未定义的符号变量进行运算，而数值计算不允许使用未定义的变量。

注：数值计算有误差。数值计算受到计算机所保留的有效位数的限制，因此每一次运算都会有一定的误差，重复的多次数值计算就可能会造成很大的累积误差。

5.1 矩阵和数组

MATLAB最基本也是最重要的功能就是进行实数或复数矩阵的运算。

矩阵和数组的概念

在MATLAB的运算中，经常要使用标量、向量、矩阵和数组，这几个名称的定义如下： ? 标量：是指1×1的矩阵，即为只含一个数的矩阵。 ? 向量：是指1×n或n×1的矩阵，即只有一行或者一列的矩阵。

? 矩阵：是一个矩形的数组，即二维数组，其中向量和标量都是矩阵的特例，0×0矩阵为空矩阵([])。

? 数组：是指n维的数组，为矩阵的延伸，其中矩阵和向量都是数组的特例。

5.1.1矩阵输入（前已讲“向量的输入”，相同！）

(1) 矩阵元素应用方括号([])括住；

(2) 每行内的元素间用逗号或空格隔开； (3) 行与行之间用分号或回车键隔开； (4) 元素可以是数值或表达式。

1. 通过显式元素列表输入矩阵

c=[1 2;3 4;5 3*2]

第三讲 数值计算与符号计算主讲人：李秀滢 lixiuying@Matlab基础应用 1

一、数值计算 矩阵与数组

多项式运算 函数的微分(差分)和积分 快速傅立叶变换

Matlab基础应用

1.创建矩阵1.1直接输入矩阵 Matlab中的基本数据单元： 复数 矩阵

规则：(1)矩阵必须用[ ]括住其元素；

(2)矩阵元素间必须用逗号或空格分隔；(3)在[ ]内矩阵行与行之间必须用分号分隔； (4)元素可以是数值或表达式。3

Matlab基础应用

1.2 语句生成矩阵 线性等间距向量：from:step:to d=1:0.1:10

线性等分向量：linspace命令 a=linspace(1,10,5);

线性对数等分向量：logspace命令 b=logspace(0,2,10)

矩阵连接 c=[a b];Matlab基础应用 4

1.3 用函数创建矩阵 空阵[]——MATLAB允许输入空阵，当操作无结果 时，返回空阵；

rand eye ones

—— 产生均匀分布随机矩阵；—— 单位矩阵； ——全部元素都为1的矩阵；

zeros ——全部元素都为0的矩阵； magic ——产生魔方阵。Matlab基础应用 5

2015年峨眉校区数学建模培训

计算训练题

请先认真阅读下列注意事项：

（1） 计算训练题共4题，每队根据本队的能力任意选择2～4题完成； （2） 做题时间从公布之日起至2015年8月15日结束（即暑假培训报到日）。 1．已知阿波罗飞船的运动轨迹(x,y)满足下面的方程：

?d2xdy?(x??)?(x??)?2?x???233dtdtrr?12 ?2?dy??2dx?y??y??y 2?dtr13r23?dt其中，??1/82.45,??1??,r1?(x??)2?y2,r2?(x??)2?y2，试在初值

x(0)?1.2,x?(0)?0,y(0)?0,y?(0)??1.04935371,0?t?100下求解，并绘制飞船

轨迹图。

2．某个阿拉伯国家有一座著名的伊斯兰清真寺，它以中央大厅的金色巨大拱形圆顶名震遐迩。因年久失修，国王下令将清真寺顶部重新贴金箔装饰。据档案记载，大厅的顶部形状为半球面，其半径为30米。考虑到可能的损耗和其他技术因素，实际用量将会比清真寺顶部面积多1.5%。据此，国王的财政大臣拨出了可制造5800平方米有规定厚度金箔的黄金。建筑商人哈桑略通数学，他计算

数值代数与计算方法

作业一：Matlab的基本操作

P31

1.根据习题12和习题13构造算法和MATLAB程序，以便精确计算所有情况下的二次方程的根，包括b b2 4ac的情况。

2.参照例1.25，对下列3个差分方程计算出前10个数值近似值。在每种情况下引入一个笑

1 得出是误差。如果没有初始误差，则没个差分方程将生成序列 n 。构造类似表1.4、2 n 1

表1.5以及图1.8至图1.10的输出。

1rn 1，其中n=1,2,… 2

3(b) p0 1,p1 0.497,pn pn 2, 其中n=2,3,… 2

5(c) q0 1,q1 0.497,qn qn 1 qn 2, 其中n=2,3,… 2(a) r0 0.994；rn

作业二：非线性方程f(x) 0的解法

P40

1. 使用程序2.1求解下面每个函数的不动点（尽可能多）近似值，答案精确到小数点后12为。同时，构造每个函数和直线y=x来显示所有不动点。

（a）

（b）

（c）

（d） g(x) x5 3x3 2x2 2 g(x) cos(sin(x)) g(x) x2 in(x 0.15) g(x) xx cos(x)

P49

3. 修改程序2.2和程序2.3，使得输出分别类似于表2.1和表2.2

数值代数与计算方法

作业一：Matlab的基本操作

P31

1.根据习题12和习题13构造算法和MATLAB程序，以便精确计算所有情况下的二次方程的根，包括b b2 4ac的情况。

2.参照例1.25，对下列3个差分方程计算出前10个数值近似值。在每种情况下引入一个笑

1 得出是误差。如果没有初始误差，则没个差分方程将生成序列 n 。构造类似表1.4、2 n 1

表1.5以及图1.8至图1.10的输出。

1rn 1，其中n=1,2,… 2

3(b) p0 1,p1 0.497,pn pn 2, 其中n=2,3,… 2

5(c) q0 1,q1 0.497,qn qn 1 qn 2, 其中n=2,3,… 2(a) r0 0.994；rn

作业二：非线性方程f(x) 0的解法

P40

1. 使用程序2.1求解下面每个函数的不动点（尽可能多）近似值，答案精确到小数点后12为。同时，构造每个函数和直线y=x来显示所有不动点。

（a）

（b）

（c）

（d） g(x) x5 3x3 2x2 2 g(x) cos(sin(x)) g(x) x2 in(x 0.15) g(x) xx cos(x)

P49

3. 修改程序2.2和程序2.3，使得输出分别类似于表2.1和表2.2

第六章 数学实验与数学建模

学习目标

1.掌握利用Matlab软件进行了相关的数学运算的方法. 2.以软件辅助来完成数学实验.

3.了解数学建模思想方法，能够对一些简单问题建立数学模型求解分析.

教学要求

能力模块 运算能力 能力要求 要求学生知道数学中运算所对应的相关 相关知识点 （1）数学的相关知识 Matlab基本函数及其用法，并能够运用相 （2）Matlab软件的语法 关函数完成数学的基本运算。 实验能力 要求学生能够以软件作为辅助工具，按 要求完成相关实验 建模能力 要求学生了解数学建模的思想方法，具备 一些基本的数学建模的 一定的数学建模能力 方法 （3）相关函数的用法 线性代数中的相关数学理 论与思想方法 Matlab是Mathworks公司推出的用于数值计算的交互式软件系统，具有强大的数值分析、矩阵运算、信号处理、图形显示和建模仿真功能. Matlab是“Matrix Laboratory”的缩写，意思是“矩阵实验室”，其强大的数据处理能力和丰富的工具箱使它的编程极为简单， 因此，它成为科学家和工程技术人员解决实际问题的首选计算工具软件。

本章的第一节主要介绍Matlab软件的简单使用方法，从第二节到第六节在讲解Matla