Математический пакет Scilab и его использование в инженерных вычислениях. Лабораторный практикум
.pdf
|
|
|
|
f x2 |
y3 2x y 3 sin(3x y3 ) 5y cos(x) ex |
|
||||||||||||
|
26 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
с |
|
(yx |
|
1) |
(cos2 y sin x2 ) |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f 5x2 |
8y2 |
2x y 10 sin(3x y3 ) 5y x |
|
|||||||||||
|
27 |
|
|
|
208 lg x x |
2 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
x y2 |
|
e y |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
f 5x2 |
8y2 |
2x2 y2 10 sin(x y3 ) 5x3 cos(x y)3 |
|
|||||||||||
|
28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
|
|
|
a 105 lg |
0.8x |
e2xy |
|
|||||||||||
|
|
|
|
f 5x3 |
y3 2x2 y 7(x y)2 sin(3x) |
|
||||||||||||
|
29 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
3 |
x y |
|
sin(tg2x) |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
0,2x |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
f ex (5x2 8y2 ) 2x2 y2 10 sin(x) cos(10y) |
|
|||||||||||||
|
30 |
|
|
d |
|
(1 exy )2 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
0,7lg |
1 x2 |
|
|
|||||||||||
f5x2 y3 2x3 y2 x sin(3x y) y2 cos(x)
1.2.4.Содержание отчета
1)В форме комментариев:
Название лабораторной работы
ФИО студента, номер группы
№ варианта
Индивидуальное задание
2)Протокол вычислений (сессии) в Командном окне и содержимое окна редактора SciNotes, снабженное соответствующими комментариями.
1.2.5.Контрольные вопросы по теме
1)Каким образом открыть новое окно редактора SciNotes?
2)Как в окне Обозреватель файлов сделать нужный каталог текущим?
3)Каким образом открыть в SciNotes ранее созданный файл?
4)Что такое сценарий?
5)Имеет ли сценарий параметры?
6)Допускается ли в SciNotes при вводе текущей строки сценария вернуться к редактированию в предыдущих строках?
7)Какова последовательность действий при сохранении нового сценарий в sce-файле?
8)Каким образом сохранить исправленный текст sce-сценария?
9)Как в редакторе SciNotes осуществляется переход между открытыми окнами, содержащими разные сценарии?
10)Можно ли из одного сценария обращаться к другому?
11)Какой командой, файл, созданный в редакторе SciNotes загрузить в оперативную память?
12)Каким образом в команде exec указывается путь к загружаемому файлу со сценарием?
13)Как и где можно установить текущую папку?
14)Что такое глобальные переменные и когда они используются?
15)Если переменная создана в Командном окне, является ли она видимой для загруженного сценария?
16)Какие переменные являются локальными?
17)Формат оператора ввода данных input?
18)Формат оператора ввода данных x_dialog?
19)Как с использованием оператора disp осуществить вывод значения переменной или текста можно?
20)Можно ли выполнить сценарий из редактора SciNotes?
1.3. Лабораторная работа по теме «Матрицы – создание, доступ, матричные операции и функции»
1.3.1.Вопросы, подлежащие изучению
1)Создание векторов и матриц различного типа.
2)Индексация матриц: векторная, матричная и линейная.
3)Доступ к элементам вектора и матрицы.
4)Матричные операции: арифметических, логических и операций
отношения.
5)Функции обработки элементов матриц.
6)Матричная и логическая индексация массивов.
1.3.2.Общее задание
1)Изучите материал учебника (п.1.3).
2)Выберете вариант индивидуального задания из табл. 1.3-1.
3)Выполните команды clear и clc для очистки окна Обозревателя переменных и Командного окна.
4)Откройте новое окно редактора SciNotes.
5)Перед программой, предназначенной для обработки массивов,
создайте для первой части задания одномерные массивы
(вектора), а для второй— двумерные массивы (матрицы).
6)Введите программу отработки массивов согласно вашему индивидуальному заданию. Программа должна быть универсальной, т. е. выполняться для произвольного количества элементов исходного вектора и произвольного числа строк и столбцов исходной матрицы, все действия над векторами и матрицами должны быть выполнены с использованием матричных функций, и снабжены комментариями. Для вывода отдельных значений и пояснений следует использовать функцию mprintf, а для вывода числовых массивов— функцию disp.
7)Сохраните sce-сценарий в файле, исправьте ошибки и выполните.
8)Сохраните sce-сценарий под другим именем и выполните, загрузив его в Командное окно.
9)Сохраните все результаты для отчета.
10)Предоставьте результаты работы преподавателю, ответьте на поставленные вопросы.
11)Оформите отчет по выполненной работе.
1.3.3. Варианты индивидуальных заданий
|
|
Таблица 1.3-1 |
|
|
|
№ |
1-я часть |
2-я часть |
|
|
|
1 |
Ввести 3 вектора разной длины и |
В матрице А(3х4)определить произведение |
|
найти сумму отрицательных |
элементов, расположенных на нечетных местах в |
|
элементов каждого из них. |
каждой строке. Заменить полученными значениями |
|
|
элементы первого столбца матрицы. |
|
|
|
2 |
Подсчитать количество «единиц» на |
В матрице Х(4x5)поменять столбец, в котором |
|
четных местах введенного вектора. |
находится максимальный элемент, с её первым |
|
|
столбцом. |
|
|
|
3 |
Найти сумму положительных |
В матрице T(3x5)определить строки, в которых |
|
элементов введенного вектора, |
расположено более двух элементов, равных нулю. |
|
стоящих на местах, кратных числу n. |
Заменить все элементы этих строк на 100. |
|
|
|
4 |
Найти сумму элементов |
Элементы каждой строки матрицы, значения |
|
введенного вектора, стоящих |
которых больше среднеарифметического значения |
|
на местах кратных трем и |
данной строки, заменить этим значением. |
|
больших заданного числа x. |
|
5 |
Найти сумму отрицательных |
Все отрицательные элементы матрицы С(3х4) |
|
элементов введенного вектора, |
умножить на х1, а положительные – разделить на |
|
расположенных на нечетных |
х2. Подсчитать количество нулевых элементов. |
|
местах. |
|
6 |
Найти произведение элементов |
В введенной матрице Ввсе элементы, модули |
|
введенного вектора, больших |
которых равны модулям максимального или |
|
или равных, введенному |
минимального элемента, заменить значением y. |
|
значению х. |
|
7 |
Найти сумму последних n элементов |
Найти сумму элементов прямоугольной матрицы D, |
|
введенного вектора, меньших числа х. |
не лежащих в интервале [a,b]. Заменить этим |
|
|
значением все элементы, попавшие в этот интервал. |
|
|
|
8 |
Среди n первых элементов введенного |
Элементы квадратной матрицы ниже главной |
|
вектора найти сумму отрицательных |
диагонали уменьшить на х1, а элементы выше |
|
элементов. |
главной диагонали увеличить на х2. |
|
|
|
9 |
Найти сумму и количество элементов |
Найти количество отрицательных элементов в |
|
введенного вектора, больших числа х. |
каждой строке квадратной матрицы F(nxn)и |
|
|
заменить полученными значениями элементы |
|
|
главной ее диагонали. |
|
|
|
10 |
Подсчитать количество элементов |
В матрице А(4x5)определить столбцы, в которых |
|
введенного вектора, принадлежащих |
все одинаковые элементы. Заменить элементы этих |
|
интервалу[a,b]. |
столбцов случайными целыми числами от 0 до 100. |
11 |
Найти первый отрицательный элемент |
Максимальный элемент каждой строки матрицы |
|
введенного вектора и вывести его |
D(4,4)заменить числом х. |
|
номер и значение. |
|
12 |
Найти количество элементов |
Найти среднегеометрическое значение элементов |
|
введенного вектора, меньших |
каждого столбца квадратной матрицы и заменить им |
|
единицы. |
элементы главной диагонали матрицы Y. |
|
|
|
13 |
Найти количество нулевых |
В каждой строке матрицы К(mxn) найти количество |
|
элементов введенного вектора |
элементов больше х1и заменить их на значение |
|
среди последних n его |
последнего элемента строки. Вывести полученную |
|
элементов. |
матрицу по столбцам. |
14 |
Найти произведение |
Минимальный элемент в каждом из столбцов |
|
ненулевых элементов вектора. |
матрицы заменить нулевым значением. |
|
|
|
15 |
Найти произведение |
В матрице поменять строку, в которой находится |
|
положительных элементов |
минимальный элемент, с последней строкой. |
|
вектора, расположенных на |
|
|
нечетных местах. |
|
16 |
Определить среднее значение |
В матрице определить строки, в которых не все |
|
всех отрицательных элементов |
элементы одинаковы. Увеличить элементы этих |
|
вектора Р. |
строк на значение х. |
17 |
Найти сумму элементов |
В матрице определить сумму отрицательных |
|
вектора, не попавших в |
элементов каждого столбца. Заменить полученными |
|
интервал [a,b]. |
значениями элементы второй строки. |
|
|
|
18 |
Найти сумму отрицательных |
Найти среднее арифметическое значений элементов |
|
элементов вектора на четных |
матрицы A(nxn)и заменить этим значением |
|
местах. |
элементы последней строки и последнего столбца. |
19 |
Определить сумму положительных и |
В матрице определить столбцы, в которых |
|
произведение отрицательных |
расположено более двух нулевых элементов. |
|
элементов вектора. |
Заменить элементы в этих столбцах назначение х. |
20 |
Определить количество элементов |
Элементы каждого столбца матрицы, которые |
|
вектора, кратных x. |
меньше среднеарифметического значения данного |
|
|
столбца, заменить этим значением. |
21 |
Найти максимальное значение среди |
В вещественной матрице определить суммы |
|
элементов вектора между номерами n1 |
элементов, расположенных на нечетных местах в |
|
и n2. |
каждой строке. Заменить полученными значениями |
|
|
элементы последнего столбца матрицы. |
21 |
Найти общее количество |
Максимальные элементы матрицы (их может быть |
|
элементов вектора, равных х1и |
несколько) увеличить на среднее значение всех |
|
х2. |
элементов, расположенных выше главной |
|
|
диагонали. |
22 |
Найти предпоследний отрицательный |
Все элементы матрицы, кратные х, заменить |
|
элемент введенного вектора Х. |
минимальным значением элемента матрицы. |
|
|
|
23 |
Подсчитать сумму и |
Во введенной матрице заменить все элементы, |
|
произведение первых n |
равные числу х, на среднее значение элементов |
|
положительных элементов |
матрицы. |
|
введенного вектора. |
|
24 |
Определить номер |
Найти количество элементов матрицы С(5х5), |
|
минимального по модулю |
лежащих в интервале [a,b] и заменить этим |
|
элемента вектора-столбца. |
значением элемента, лежащие на главной |
|
|
диагонали. |
|
|
|
25 |
Найти наибольший |
Найти произведение положительных элементов |
|
отрицательный элемент |
главной диагонали квадратной матрицы А. Заменить |
|
вектора. |
полученным значением все отрицательные |
|
|
элементы матрицы. |
|
|
|
26 |
Подсчитать сумму квадратов |
В матрице определить произведения элементов, |
|
четных и сумму квадратов |
расположенных на четных местах в каждом столбце. |
|
нечетных элементов вектора. |
Заменить полученными значениями элементы |
|
|
первой строки матрицы. |
|
|
|
27 |
Вывести значение и номер |
Элементы матрицы уменьшить на минимальное |
|
последнего нечетного |
значение её элементов, кратных х. |
|
отрицательного элемента |
|
|
вектора. |
|
|
|
|
28 |
Определить элемент вектора, |
В матрице симметрично поменять между собой |
|
наиболее близкий по своему |
элементы выше главной диагонали с элементами |
|
значению к заданному x. |
ниже главной диагонали, а элементы главной |
|
|
диагонали расположить в обратном порядке. |
|
|
|
29 |
Определить первый |
Для матрицы А найти среднее арифметическое сумм |
|
максимальный элемент вектора |
элементов, расположенных над и под главной |
|
и заменить его нулем. |
диагональю. |
|
|
|
30 |
В векторе Х поменять местами |
Ввести квадратную матрицу и получить из ее |
|
минимальное и максимальное |
элементов другую, каждый элемент которой |
|
значения элементов. |
умножен на значение ее определителя. |
|
|
|
1.3.4.Содержание отчета
1)В форме комментариев:
Название лабораторной работы
ФИО студента, номер группы
№ варианта
Индивидуальное задание
2)Протокол вычислений (сессии) в Командном окне и содержимое окна редактора SciNotes, снабженное соответствующими комментариями.
1.3.5.Контрольные вопросы по теме
1)Способы создания векторов и матриц.
2)С использованием какой функции можно определить длину вектора?
3)С использованием каких функций можно определить в матрице число строк, число столбцов и общее количество элементов матрицы?
4)С какого числа начинается индексация вектора?
5)Какую матрицу создает операция ones?
6)Каким образом в Scilab могут быть объединены две матрицы?
7)Назначение и формат функции cat?
8)Каким образом создается вектор с постоянным шагом?
9)Можно ли создать матрицу, элементы строки которой изменяются
спостоянным шагом?
10)Каким образом удалить из матрицы определенный столбец?
11)Что такое векторизация?
12)Стандартное индексирование векторов и матриц.
13)Что такое векторное индексирование матриц.
14)Что такое логическое индексирование матриц.
15)Что такое поэлементные действия (операции с точкой) и где они используются?
16)Каким образом можно транспонировать вектор или матрицу?
17)Требуется ли при работе с векторами и матрицами предварительное объявление их размера?
18)Какой символ используются для разделения элементов матрицы в строке, а какой для разделения ее строк?
19)Какие команды предназначены для заполнения матрицы случайными числами, распределенными по равномерному или нормальному закону распределения?
20)Формат команд выбора минимального и максимального значения элемента матрицы.
1.4. Лабораторная работа по теме «Построение двумерных и трехмерных графиков»
1.4.1.Вопросы, подлежащие изучению
1)Построение графиков функций одной переменной.
2)Средства инструментальной панели графических окон.
3)Построение трехмерных изображений с использованием функций
Scilab mesh, plot3, surf и controur.
1.4.2.Общее задание
12)Изучите материал учебника (п.1.4).
13)Выберете вариант индивидуального задания из табл. 1.4-1.
14)Выполните команды clear и clc для очистки окна Определителя данных и Командного окна.
15)Опишите функцию f1(x).
16)Задайте диапазон изменения аргумента функцииf1(x)и вычислить ее значения.
17)Задайте диапазон изменения аргумента функцииf1(x)для построения графика.
18)Выполните функцию построения графиков plot для получения графикаf1(x).
19)Опишите функцию f2(x).
20)Разместите графики функций f1(x) и f2(x) в одном окне, для чего
после построения графика первой функции выполнить команду mtlb_hold('on').При построении графиков примените все возможности оформления линий, маркеров и окон, используя возможности графического редактора, измените толщину окон и величину шрифта.
21)Дополните графики необходимыми пояснениями: заголовок, имена осей, координатная сетка и легенда.
22)Задайте диапазоны изменения значений x и y для построения функции f3(x,y) и получите таблицы их значений.
23)Опишите функцию f3(x,y).
24)Получите таблицу значений функцииf3(x,y).
25)Получите графики функции f3(x, y) с использованием функций
построения графиков mesh(), plot3, surf и controur.
26)Сохраните текст рабочего окна на внешнем носителе
27)Предоставьте результаты работы преподавателю, ответьте на поставленные вопросы.
28)Оформите отчет по выполненной работе.
1.4.3. Варианты индивидуальных заданий
Таблица 1.4.3-1
№ |
|
|
Задание |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
f1(x) Sin(1 0.2x |
2 |
) x |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
f2(x) e x |
2 |
|
|
|
|
|
f 3(x, y) x2 |
y2 8sin(x y) cos(x y) |
|
||
2 |
|
f ( x) x Sin(1/ x) |
|
|
|
|
|
|
f 2( x) ex ln( x) x |
|
|
|
|
|
|
f 3(x, y) x2 2y2 sin2 (x y) 0.5ex sin(y) |
|
|||
3 |
|
f 1(x) 1 x Sinx ln(1 x) |
|
|||
|
|
f 2(x) (1 x)1/ 2 Cos(1 x) |
|
|||
|
|
f 3(x, y) x3 |
2y2 sin(x y) cos(x y) x 2y |
|
||
4 |
|
f ( x) Sinx 2 Cosx2 10x |
|
|||
|
|
f 2( x) x2 ln(1 x) 3 |
|
|
|
|
|
|
f 3(x, y) x3 |
2y2 sin(x y) cos(x y) x 2y |
|
||
5 |
|
f (x) Cos(x / 2) ln( x 1) |
|
|
||
|
|
f 2(x) Cos(x / 5) (1 x)1/ 2 x |
|
|||
|
|
|
||||
|
|
f 3(x, y) x3 |
2y3 8sin(x y) cos(x y) 5x |
|
||
6 |
|
f 1( x) 3x e x |
|
|
|
|
|
|
f 2( x) 4(1 x1/ 2 ) ln( x) 10 |
|
|||
|
|
f 3(x, y) 3x3 y2 cos(x y) x 2x 9xy |
|
|||
7 |
|
f 1(x) Sinx 31/ 2 Cosx 4x 4 |
|
|||
|
|
|
||||
|
|
f 2(x) x 1/(3 Sin(3.6x)) |
|
|||
|
|
f 3(x, y) x2 2y2 sin2 (x y) 0.5ex sin(y) |
|
|||
8 |
|
f 1(x) 0,25x3 Cos(x / 4) |
|
|||
|
|
|
||||
|
|
f 2(x) 2 x ln( x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
f 3(x, y) 3x3 y2 cos(x y) x 2y 9xy ex cos(y) |
|
|||
9 |
|
f 1( x) x2 4Sin( x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
f 2( x) tg(0,36x 0,4) x2 |
|
|||
|
|
f 3(x, y) 3x3 y2 cos(x y) x 2y 9xy ex cos(y) |
|
|||
10 |
|
f 1(x) 1 lg( x) 0,5 |
|
|
|
|
|
|
f 2(x) 2 lg( x) x / 2 |
|
|
|
|
|
|
f 3(x, y) 3x3 y2 cos(x y) x 2y 9xy |
|
|||
11 |
|
f 1(x) X sin(x) 0,25 |
|
|
|
|
|
|
f 2(x) lg( 0,4x 0,4) x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
f 3(x, y) x3 |
y2 x sin2 (x y) 2y 9xy |
|
|||
12 |
f 1( x) |
x Сos(0,387x) |
|
|
||
|
f 2( x) lg( x) 7 /(2x 6) |
|
|
|||
|
f 3(x, y) x3 |
y3 sin2 (x y) 2y 9xy |
|
|
||
13 |
f 1(x) tg(0,5x 0,2) x2 |
|
|
|||
|
f 2(x) 3x Cos(x) 1 |
|
|
|||
|
f 3(x, y) x |
y3 sin2 (x y) 2y 9x |
|
|
||
14 |
f 1(x) x lg x 0,5 |
|
|
|||
|
f 2(x) 1,8x2 |
Sin(10x) |
|
|
||
|
f 3(x, y) x |
y3 sin2 (x y) 2y 9x2 |
|
|
||
15 |
f 1(x) сtg (1,05x) x2 |
|
|
|||
|
f 2(x) x lg x 1.2 |
|
|
|
||
|
f 3(x, y) 5x2 y3 2y 9x 0.5 ey |
|
|
|||
16 |
f 1(x) |
lg( x 2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
f 2(x) Sin0.5x 2 (x / 2)2 |
|
|
|||
|
f 3(x, y) 5x2 y2 |
2y 9xesin(x) |
|
|
||
17 |
f 1(x) 0,5x lg( x 1) 2 |
|
|
|||
|
f 2(x) Sin(0,5 x) 2x 0,5 |
|
|
|||
|
f 3(x, y) 5x2 7y2 cos(x y) 2y 9xesin(x) |
|
||||
18 |
f 1( x) ln( x / 6) |
x |
|
|
||
|
f 2( x) log2 ( x) 1/( x 2) |
|
|
|||
|
f3(x,y) 15x2 |
7y2 cos(x y) 2x |
9x |
6 |
||
19 |
f 1(x) lg( 2 x) x2 3 |
|
|
|||
|
f 2( x) ln(1 2x) 2 x |
|
|
|||
|
f 3(x, y) 15x2 7 y2 cos(x y) 2 y 9x |
y 6 |
||||
20 |
f 1( x) e x 2 x2 |
|
|
|
||
|
f 2(x) 2ex x2 2 |
|
|
|
||
|
f 3(x, y) 3x2 y cos(x y) 2 y4 9x |
3x2 y |
||||
21 |
f 1(x) 2 x2 ex / 2 |
|
|
|
||
|
f 2(x) 2 arqtg(x) 3x 2 |
|
|
|||
|
f 3(x, y) 5x2 y3 2x3 y x3 3 3x y |
|
|
|||
22 |
f 1(x) Sin(x 0,5) x 0,8 |
|
|
|||
|
f 2(x) (x 3)2 lg( x 2) 2 |
|
|
|||
|
f 3(x, y) 5x2 y3 2x3 y x3 sin(3x y) |
|
||||
23 |
f 1(x) x 3 Cosx x2 |
|
|
|||
|
f 2(x) (x 1) lg( x 11) 1 |
|
|
|||
