- •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
Переменные и константы
Программы состоят из последовательностей операторов, которые оперируют с переменными и константами. Переменные – это объекты, которые имеют свои имена и способны хранить разные по значению данные. В зависимости от этих данных переменные могут быть числовыми или символьными, векторными или матричными.
Для задания переменным определённых значений используется оператор присваивания, вводимый знаком равенства
Имя_переменной = Выражение;
Если выражение выходит за размер экрана монитора, то целесообразно перенести его часть на следующую строку. Для этого используется символ многоточие «…» – три и более точки.
Типы переменных заранее не декларируются. Они определяются выражением, значение которого после вычислений присваивается переменной. Имя переменной может содержать сколько угодно символов, но идентифицируется только по первым 31 символу. Здесь следует помнить, что в языке Matlab’а символы в разных регистрах (строчные и прописные)различаются. Имя любой переменной должно начинаться с буквы, может содержать буквы, цифры и символ подчеркивания «_». Недопустимо включать в имена пробелы и специальные знаки.
Константы –величины, значения которых хранятся в переменных. Различают числовые константы, логические и символьные. Представление числовых констант в компьютере во многом повторяет их представление в арифметике. При вычислениях в Matlab’е используется режим двойной точности, что примерно соответствует сохранению в числовых константах 15 цифр.
Для формирования выражений используются арифметические и логические операторы, а также операторы отношения.
Арифметические операторы
Число арифметических операторов в Matlab’е значительно расширено по сравнению с обычными алгебраическими операциями сложения (+), вычитания (–), умножения (*), деления (/) и возведения в степень (^). К ним добавлены операции с матрицами и их частным случаем – векторами. Они представлены в табл.1.
Таблица 1.
Операция |
Запись |
Сложение матриц A и B |
A+B |
Вычитание матриц A и B |
A-B |
Умножение матриц A и B |
A*B |
Поэлементное умножение матриц A и B |
A.*B |
Возведение матрицы A в степень x |
Ax |
Поэлементное возведение матрицы A в степень x |
A.x |
Деление матриц A и B: A/B = B–1A |
A/B |
Поэлементное деление матриц A и B |
A./B |
Деление матриц A и B справа налево: A\B = A–1B |
A\B |
Поэлементное деление матриц A и B справа налево |
A.\B |
В Matlab’е в математических выражениях операторы имеют определённый приоритет выполнения. Он в точности повторяет приоритет выполнения операций в алгебре. Так приоритет логических операторов выше, чем арифметических, приоритет возведения в степень выше приоритетов умножения, деления сложения и вычитания, а приоритет умножения и деления выше сложения и вычитания. Для изменения порядка выполнения операций вMatlab’е, как и в алгебре, надо использовать круглые скобки, при этом количество используемых пар скобок не ограничивается.