ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

УЧЕБНАЯ (ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ) ПРАКТИКА

Методическое пособие

Санкт-Петербург

2007

Составитель: Я.А. Щеников

Рецензент: ???????????????????????????????

В методическом пособии формируются цели и задачи учебной вычислительной практики. Приводятся сведения об идеологии используемых систем компьютерной математики MatLab и Octave и их возможностях. Рассмотрены вопросы, связанные с вводом данных, их обработки и последующей визуализации предложенными системами компьютерной математики. Приведены примеры использования команд, задания для самостоятельного выполнения студентами, контрольные вопросы. Пособие предназначено для студентов специальностей: 220501 «Управление качеством», 220601 «Управление инновациями» и направления 220600 «Инноватика».

Подготовлено кафедрой инноватики и управления качеством и рекомендованы редакционно-издательским советом Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения.

Редактор А.В. Семенчук

Компьютерная верстка Н.С. Степановой

Подписано к печати 27.04.06. Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Усл. печ. л. 4,53. Уч.-изд.л. 4,7. Тираж 100 экз. Заказ №226

Редакционно-издательский отдел

Отдел электронных публикаций и библиографии библиотеки

Отдел оперативной полиграфии

ГУАП

190000, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 67

© ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский

государственный университет

аэрокосмического приборостроения», 2007

ПРЕДИСЛОВИЕ

Большие объемы информации, используемые на этапах проектирования и производства, приводят к необходимости внедрения информационных технологий и, в частности, средств обработки данных с помощью компьютерной математики. На сегодняшний день уровень развития математического программного обеспечения позволяет путем нажатия всего нескольких клавиш решать задачи, на решение которых раньше уходили часы.

В данный момент на рынке существуют достаточно большое количество математического ПО как зарубежного, так и отечественного производства, которое можно разделить на универсальное и специализированное. Последнее успешно применяется в сфере производства и услуг. Универсальное математическое ПО широко применяется в образовании и науке, так как, несмотря на большую сложность в освоении, обладают лучшими возможностями расширения, в большинстве таких программных продуктов реализованы возможности программирования, моделирования, работы с различными типами данных. Среди такого ПО можно выделить: MathCad, Mathematica, Maple, Statistica, MatLab. В последнее время стали появляться и бесплатные аналоги известных математических программ, например: SciLab, Octave, Maxima, Yorik, FreeMat, которые позволяют осваивать основные функции их платных аналогов.

Анализ и сопоставление возможностей платных и бесплатных математических программ позволяет выделить среди них для проведения вычислительной практики MatLab и его бесплатный аналог Octave. Основной причиной выбора MatLab является огромное количество функций, охватывающих практически все сферы человеческой деятельности, развитая система помощи, большое количество литературы, практически неограниченное расширение возможностей посредством программирования и моделирования. Среди бесплатных аналогов MatLab (SciLab и Octave) на сегодняшний день лучшим выбором представляется Octave, так как синтаксис его основных функций полностью повторяет синтаксис команд MatLab, поэтому переход MatLab↔Octave вызывает наименьшие трудности. Кроме того, MatLab и Octave не привязаны к конкретной платформе. Существуют версии данных программных продуктов и для других операционных систем, в частности Linux.

Проведение вычислительной практике наиболее эффективно в форме работы над учебным проектом. При этом рассматривается использование основных функций математических пакетов (ввод-вывод, вычисления, программирование, визуализация), так и специализированных функций, требуемых для решения конкретных задач.

1. Идеология MatLab и Octave

В основе MatLab и Octave, в отличии от многих других математических программ, лежит матричное исчисление. Аббревиатура MatLab означает MATrix LABoratory, т.е. матричная лаборатория. Скалярная величина в MatLab и Octave рассматривается как матрица размерностью 1х1. Выбор не случаен – многие процессы и системы можно реализовать в виде матриц, либо свести к ним. В качестве примера можно привести: решение систем линейных уравнений, таблицы, временные ряды, результаты экспериментов, статистические вычисления и многое другое. Вот почему матричное исчисление является на сегодняшний день наиболее универсальным инструментом для решения широкого круга задач, что подтверждается огромным количеством примеров, реализованных в средах MatLab и Octave.