- •Численные методы
- •Содержание
- •Введение
- •1. Вычисление определенных интегралов Справочная информация
- •Формула средних прямоугольников
- •Формула трапеций
- •Формула Симпсона (j.Gregory(Грегори)1668,Th.Simpson1743)
- •Пример решения в среде Matlab
- •Контрольные задания
- •2. Решение нелинейных уравнений Справочная информация
- •Метод простых итераций Метод основывается на приведении исходного уравнения к форме
- •Относительная разница между значениями приближения корня на третьей и четвёртой итерациях составляет
- •Метод хорд
- •Пример решения на пэвм в среде Matlab
- •Контрольные задания
- •3. Решение систем линейных алгебраических уравнений Справочная информация
- •Метод Гаусса с выбором главного элемента
- •Метод простых итераций
- •О выборе метода решения систем уравнений
- •Пример решения на пэвм в среде Matlab
- •Контрольные задания
- •4. Интерполяция таблично заданных функций Справочная информация
- •Кусочно-линейная интерполяция
- •Пример решения на пэвм в среде Matlab
- •Контрольные задания
- •5. Аппроксимация таблично заданных функций Справочная информация
- •Пример решения на пэвм в среде Matlab
- •Контрольные задания
- •6. Решение задачи коши для обыкновенных дифференциальных уравнений 1-го порядка Справочная информация
- •Усовершенствованный метод Эйлера
- •Оценка погрешностей методов
- •Программное обеспечение
- •Пример решения на пэвм в среде Matlab
- •Контрольные задания
- •7. Решение задачи коши для нормальных систем обыкновенных дифференциальных уравнений и уравнений высших порядков Справочная информация
- •Метод Эйлера
- •Усовершенствованный метод Эйлера
- •Оценка погрешностей методов
- •Пример решения на пэвм в среде Matlab
- •Контрольные задания
- •Приложение. Основы работы в среде matlab Интерфейс среды
- •Переменные и константы
- •Арифметические операторы
- •Операторы отношения
- •Логические операторы
- •Элементарные функции
- •Простейшие способы ввода–вывода информации
- •Векторы и матрицы
- •Оператор двоеточие «:»
- •Оператор разветвления if
- •Операторы циклов
- •Вывод информации в файл
- •Форматный вывод информации
- •Ввод данных из файла
- •Построение графиков
- •Сообщения об ошибках и исправление ошибок
- •Список литературы
Построение графиков
Matlabпозволяет строить графики вычисленных функциональных зависимостей достаточно простыми процедурами.
Для построения графика функции у=f(x) необходимо задать совокупность точекхи у. Для аргументахэто выполняется оператором
x = х0:dх:хk
где х0– начальное значение аргумента,хk– его конечное значениие, аdх– шаг изменение аргумента. По этим значениям аргумента надлежащим программированием выражения для функцииf(x) должны быть вычислены значения переменнойy. Далее используется функция построения графика зависимостиуотx, которая носит имяplot.
Эта функция выносит на поле декартовой системы координат точки с рассчитанными координатами (x,y) и соединяет их ломаной линией. Если число точек достаточно велико, то полученная кривая воспринимается как вполне истинный график функцииу=f(x). Функцияplotпостроения графиков имеет ряд параметров:
рlot(х,у)– строит график функцииу=f(x), координаты точек которой берутся из векторов одинакового размерах, и у;
рlot(х,у,s)– аналогична предыдущему использованию функциирlot, но тип линии графика можно задавать с помощью составной строковой константыs, возможные значения которой представлены в табл.5.
Таблица 5.
Цвет линии |
Тип точки |
Тип линии |
y – жёлтый, m – фиолетовый, c – голубой, r – красный, g – зелёный, b – синий, w – белый, k – чёрный.
|
.. – точка, О – окружность, х – крест, + – плюс, * – звездочка, s – квадрат, d – ромб, v – треугольник (вниз), ^ – треугольник (вверх), < – треугольник (влево), > – треугольник (вправо), p – пятиугольник, h – шестиугольник. |
- – сплошная, : – двойной пунктир, -. – штрихпунктир, -- – штриховая,
|
Таким образом, с помощью строковой константы sможно менять цвет линии, представлять узловые точки различными отметками и менять тип линии графика. Для вывода сетки в поле графика используется командаgrid, введенная после функциирlot. Например, построение из командной строки графиков трех функций
y1 = sinx, y2 = sin2x, y3=sin3x
на отрезке [–2π, 2π] с шагомπ/100 различным стилем осуществляется следующими командами:
>>x=-2*pi: 0.01*pi: 2*pi;
>>y1=sin(x); y2=sin(x).^2; y3=sin(x).^3;
>>plot(х, у1, -m, x, y2, -.+r, x, y3, --ok)
В результате (см. рис.7) график функции у1строится сплошной фиолетовой линией, график функцииу2строится штрих-пунктирной линией с узловыми точками в виде знака «+» красного цвета, а график функцииу3строится штриховой линией с узловыми точками в виде окружностей черного цвета.
Рис.7.
Повторное использование в данной программе функции plotпривёдет к построению в том же графическом окне нового графика взамен ранее построенного. Для получения нового графического окна следует использовать функциюfigure, а для добавления нового графика в данной программе в существующее окно необходимо использовать командуhold on.
Matlabимеет встроенный редактор графиков для их корректировки, нанесения дополнительной информации, подготовки к печати, сохранения и экспорта в различные графические форматы. Он позволяет задавать тип и цвет линии или свойства поверхности непосредственно при построении графика, размещать заголовок и легенду, подписывать оси. Чтобы начать редактирование графиков, необходимо выбрать в меню цепочку команд «tools edit plot». После этого можно, выделив редактируемую часть графика, выбрать из контекстного меню необходимые операции изменения внешнего вида графика (см. рис.8).
Рис.8.
Помимо этого в меню Insertможно найти опции добавления объектов, например, стрелок, надписей и т.д.