“ Matlab”课程实验教学大纲 课程编号: 课程类型:学科基础必修课 总学时:32 适用对象:信息与计算科学、数学与应用数学、统计学 先修课程:计算机文化基础、计算机技术基础、数学分析 使用教材及参考书: 教材: 1.《 MATLAB教程》,张志勇、徐彦琴等,北京航天航空大学出版社,2001l年 2.《MA∏LAB实习教材》,黄琼湘、那斯尔江、艾斯卡尔·肉编制,2003年 参考书 1.周金平,王冉等, MATLAB6实践与提高,中国电力出版社,2002年 2.郝红伟, MATLAB6实例教程,中国电力出版社,2001年 3. D Hanselman, B. Littlefield著(张航黄攀译),精通MA∏LAB6,清华大学出版社,2002年 课程性质、目的和任务 数学软件”课程是学科基础必修课,是新疆大学重点建设课程之一。通过该实验课,使学 生掌握 Matlab工具的使用方法,以及利用 Matlab工具解决数学问题的思路和方法。 二、教学基本要求 按照《 Matlab实习教材》中的要求,完成课堂练习、大作业,并在期末交实验报告以及程序 、实验内容及要求 实验一课堂练习 实验内容:《 Matlab实习教材》中的课堂练习部分。 目的要求:通过完成课堂练习掌握 Matlab的基本功能,要求至少完成80%的课堂练习题 实验二大作业 实验内容:《 Matlab实习教材》中的大作业部分。 目的要求:通过完成大作业,提高学生的综合素质,要求至少完成一个大作业题 四、学时分配 课堂练习 大作业 6 32 五、考核方式 (1)实验报告(2)程序 大纲制定者:那斯尔江大纲审定者 大纲批准者 大纲校对者 MATE实习教衬
1 “Matlab”课程实验教学大纲 课程编号： 课程类型：学科基础必修课 总 学 时：32 学 分： 适用对象：信息与计算科学、数学与应用数学、统计学 先修课程：计算机文化基础、计算机技术基础、数学分析 使用教材及参考书： 教材： 1．《MATLAB 教程》，张志勇、徐彦琴等，北京航天航空大学出版社，2001 年 2．《MATLAB 实习教材》，黄琼湘、那斯尔江、艾斯卡尔·肉编制，2003 年 参考书： 1. 周金平，王冉等，MATLAB6 实践与提高，中国电力出版社，2002 年 2. 郝红伟，MATLAB6 实例教程，中国电力出版社，2001 年 3. D.Hanselman,B.Littlefield 著（张航黄攀译），精通 MATLAB6，清华大学出版社，2002 年 一、课程性质、目的和任务 “数学软件”课程是学科基础必修课，是新疆大学重点建设课程之一。通过该实验课，使学 生掌握 Matlab 工具的使用方法，以及利用 Matlab 工具解决数学问题的思路和方法。 二、教学基本要求 按照《Matlab 实习教材》中的要求，完成课堂练习、大作业，并在期末交实验报告以及程序。 三、实验内容及要求 实验一 课堂练习 实验内容：《Matlab 实习教材》中的课堂练习部分。 目的要求：通过完成课堂练习掌握 Matlab 的基本功能，要求至少完成 80%的课堂练习题。 实验二 大作业 实验内容：《Matlab 实习教材》中的大作业部分。 目的要求：通过完成大作业，提高学生的综合素质，要求至少完成一个大作业题。 四、学时分配 实验 内 容 学时 一 课堂练习 26 二 大作业 6 合计 32 五、考核方式 （1）实验报告 （2）程序 大纲制定者：那斯尔江 大纲审定者： 大纲批准者： 大纲校对者： MATLAB 实习教材
ITAE课堂练习,大作,研究问题,专业开发选题 编制人:黄琼湘,那斯尔江,艾斯卡尔·肉 ■实习教材说明:本教材是 MMATIAE程序设计电子教案的实习教材,是为 学生作实验而编写的。其中一本分是从教材中精选出来的,但大部分都 是作者精心设计的 ■实习教材内容:实习教材共分4部分: 学习的基本要求 课堂练习 实习大作业 研究问题 专业开发选题 实习教材使用说明: 学习的基本要求”中列出了 Matlab课程中基本的重要学习内容, 知识点,要点和难点。它们都是学生要努力掌握的。同学也可对照“学 习的基本要求”的条目对 Matlab的知识进行适时的复习和总结 课堂练习”是在熟悉,掌握了基本要求的前提下,为同学们设计 的实习课练习。它通常比较简单,但有助于消化,巩固所学的知识, 并熟习掌握基本的方法。“课堂练习”要求同学们完成80%。 实习大作业”是为同学们设计的课外编程练习,它通常有一定的 难度和较大的工作量。做“实习大作业”涉及到综合的专业的知识, 是对综合素质和综合能力的培养。每个同学至少要完成一个大作业 研究问题”是我们在教学中,研究问题中遇到的问题。有的我们 知道答案,有的我们部分地知道答案,有的根本不知道答案。但这都 是我们感兴趣的值得探究的问题。我们设计这些问题以培养学生的自 学能力和创新能力 专业开发选题”是利用数学各学科的知识和 Matlab程序设计技术 进行科学研究和实用开发的选题,供同学们参考和进一步深入学习和 研究。 实习作业的写作要求 每个同学要按要求完成实习作业,实习作业录制到软盘上交。大作 业的编程程序要有程序设计思想,程序结构,主要计算步骤,主要代码 注记,程序运行和操作使用说明。 从2004年1月开始逐个检查。教师按实习作业的质量给出学生的
2 （MATLAB 课堂练习，大作业，研究问题，专业开发选题） ◼ 编制人：黄琼湘，那斯尔江，艾斯卡尔·肉 ◼ 实习教材说明：本教材是 MATLAB 程序设计电子教案的实习教材，是为 学生作实验而编写的。其中一本分是从教材中精选出来的，但大部分都 是作者精心设计的。 ◼ 实习教材内容：实习教材共分 4 部分： ⚫ 学习的基本要求 ⚫ 课堂练习 ⚫ 实习大作业 ⚫ 研究问题 ⚫ 专业开发选题 ◼ 实习教材使用说明： “学习的基本要求”中列出了 Matlab 课程中基本的重要学习内容， 知识点，要点和难点。它们都是学生要努力掌握的。同学也可对照“学 习的基本要求”的条目对 Matlab 的知识进行适时的复习和总结。 “课堂练习”是在熟悉，掌握了基本要求的前提下，为同学们设计 的实习课练习。它通常比较简单，但有助于消化，巩固所学的知识， 并熟习掌握基本的方法。“课堂练习”要求同学们完成 80℅。 “实习大作业”是为同学们设计的课外编程练习，它通常有一定的 难度和较大的工作量。做“实习大作业”涉及到综合的专业的知识， 是对综合素质和综合能力的培养。每个同学至少要完成一个大作业。 “研究问题”是我们在教学中，研究问题中遇到的问题。有的我们 知道答案，有的我们部分地知道答案，有的根本不知道答案。但这都 是我们感兴趣的值得探究的问题。我们设计这些问题以培养学生的自 学能力和创新能力。 “专业开发选题”是利用数学各学科的知识和 Matlab 程序设计技术 进行科学研究和实用开发的选题，供同学们参考和进一步深入学习和 研究。 ◼ 实习作业的写作要求 每个同学要按要求完成实习作业，实习作业录制到软盘上交。大作 业的编程程序要有程序设计思想，程序结构，主要计算步骤，主要代码 注记，程序运行和操作使用说明。 从 2004 年 1 月开始逐个检查。教师按实习作业的质量给出学生的
平时成绩。平时成绩占本课程考核成绩的40%。 学习的基本要求 1.学会安装Mat1ab及 Notebook
3 平时成绩。平时成绩占本课程考核成绩的 40℅。 一. 学习的基本要求 1. 学会安装 Matlab 及 Notebook
2.掌握并熟练使用 Matlab的工作环境: Command, Workspace, Current Directory, M-file, Figure等窗口 3.掌握并熟练编写M函数,M文件 4.完成并研究学习电子教案中所有实例 5.掌握并熟练运用数组,矩阵的创建,赋值,调用与运算 6.学习,总结并掌握 Matlab的各种数据类型 7.掌握并熟练运用各种运算:算术运算,数组与矩阵运算,解析运算,逻 辑运算,符号运算 8.掌握并熟练使用2,3维图形的绘制与标注方法 9.掌握并熟练运用动态图形的制作方法 10.掌握基本的图像处理方法 1l.学习总结 Matlab的各种文件类型,功能及制作和使用方法:*m文件, *mat文件,*max文件,*.p文件,各种图像文件 12.掌握并熟练使用M-文件的三种程序结构 13.掌握,理解并熟练使用函数及子函数的编写及关系 14.掌握并熟练使用函数,子函数及函数句柄的调用 15.掌握并熟练使用以下常用函数 常用函数, clear,clf,clc,edit,load,help, which,who 初等函数:abs,exp,sqrt,sin,cos,tang,log 赋值函数:rand, randn,ones, zeros, 逻辑运算函数:find 字符串函数:num2str, double,char 解析函数 int, eig, inv, lu, fzero, quad, polyfit, polyval, interpl, conv, decon poly, cumsum, sum 符号函数:syms,sym, simply,diff,int, solve, dsolve, maple, taylor, 图形处理函数 plot, plot3, meshgrid, text, legend, peaks, shpere, comet, movie hold on, hold off, axis, shg stem, stem3, stairs, title, get, set, subplot, xlabel, ylabel, view 课堂练习
4 2. 掌握并熟练使用 Matlab 的工作环境：Command,Workspace,Current Directory,M-file,Figure 等窗口。 3. 掌握并熟练编写 M-函数，M-文件 4. 完成并研究学习电子教案中所有实例 5. 掌握并熟练运用数组，矩阵的创建，赋值，调用与运算 6. 学习，总结并掌握 Matlab 的各种数据类型 7. 掌握并熟练运用各种运算：算术运算，数组与矩阵运算，解析运算，逻 辑运算，符号运算 8. 掌握并熟练使用 2，3 维图形的绘制与标注方法 9. 掌握并熟练运用动态图形的制作方法 10.掌握基本的图像处理方法 11.学习总结 Matlab 的各种文件类型，功能及制作和使用方法：*.m 文件， *.mat 文件,*.max 文件,*.p 文件,各种图像文件 12.掌握并熟练使用 M-文件的三种程序结构 13.掌握，理解并熟练使用函数及子函数的编写及关系 14.掌握并熟练使用函数，子函数及函数句柄的调用 15.掌握并熟练使用以下常用函数： 常用函数,clear,clf，clc,edit,load,help,which,who 初等函数：abs,exp,sqrt,sin,cos,tang,log 赋值函数：rand,randn,ones,zeros, 逻辑运算函数：find 字符串函数：num2str,double,char 解析函数： int,eig,inv,lu,fzero,quad,polyfit,polyval,interp1,conv,deconv ,poly,cumsum,sum 符号函数：syms,sym,simply,diff,int,solve,dsolve,maple,mtaylor, 图形处理函数： plot,plot3,meshgrid,text,legend,peaks,shpere,comet,movie, hold on, hold off,axis,shg， stem,stem3,stairs,title,get,set,subplot,xlabel,ylabel,view, 二. 课堂练习
1)列表写出数组的算术运算的各种运算符。 )写出三种一维数组的赋值方法。 3)列表写出矩阵的乘法,乘方,点乘,除法,点除以及矩阵的函数运 算并解释其意义。 4)数与矩阵有那些运算,并举例说明。 利用矩阵运算求1+2+3+…+2003 结合例3,求一个数的n次方根,并把它编成一个函数r= hnroot(x,n) 这里,x表示数;n表示x方根的次。 5)参考例22,利用逻辑与关系运算作阶梯函数的图形 6)参考例22,编成一个函数: section(f’,I1,I2,…)。利用逻辑与 关系运算作分段函数f在区间I,2,的图形 7)求微分丢 t cos x linx 8)在区间0.2画出曲线yx)=[=t 9)计算3阶符号行列式和逆,并用 simple函数化简 10)通过符号计算求y=sin(t)的导数,然后,求导函数y(0-)和y(0+), 以及y(pi/2)。它们与理论值相符吗? 1)参考例42,43,45,求微分方程y/5+x/4=0的通解,并绘制常数 为1时解的图形。 12)求多重积分 (x -y+2= )dxdydx 13)用4次多项式拟合以下数据 x0=0:0.1:1; y0=-447,1978,3.11,525,5.02,4664.014.58,345,5.35,9.22 4)用随机函数生成n个数据点,对这n个数据点做3次插值。 15)求多项式求+2X+1+的商及余多项式的商及余式 16)求方程组 +w=0,y-z+w=0关于y,z的通解 17)求(x-2)=2的解 18)参照例46,求sn(x2+y2)在x=0,y=0处展开的截断10阶小量泰 勒近似公式 19)级数求和F∑[e
5 1) 列表写出数组的算术运算的各种运算符。 2) 写出三种一维数组的赋值方法。 3) 列表写出矩阵的乘法，乘方，点乘，除法，点除以及矩阵的函数运 算并解释其意义。 4) 数与矩阵有那些运算，并举例说明。 利用矩阵运算求 1＋2＋3＋···＋2003 结合例 3，求一个数的 n 次方根，并把它编成一个函数 r=hnroot(x,n)。 这里，x 表示数；n 表示 x 方根的次。 5) 参考例 22，利用逻辑与关系运算作阶梯函数的图形。 6) 参考例 22，编成一个函数：fsection('f',I1,I2,…)。利用逻辑与 关系运算作分段函数 f 在区间 I1,I2,…的图形。 7) 求微分 − t x linx a t t dx d cos 3 8) 在区间 [0, 2 ] 画出曲线 y x dt x t t = 0 sin ( ) 9) 计算 3 阶符号行列式和逆，并用 simple 函数化简 10) 通过符号计算求 y=|sin(t)|的导数，然后，求导函数 y'(0-)和 y'(0+)， 以及 y'(pi/2)。它们与理论值相符吗？ 11) 参考例 42，43，45，求微分方程 yy'/ 5 + x / 4 = 0 的通解，并绘制常数 为 1 时解的图形。 12) 求多重积分 x y z dzdydx x x x y xy ( 2 ) 2 2 2 1 2 2 2 − + 13) 用 4 次多项式拟合以下数据 x0=0:0.1:1; y0=[-.447,1.978,3.11,5.25,5.02,4.66,4.01,4.58,3.45,5.35,9.22]; 14) 用随机函数 生成 n 个数据点，对这 n 个数据点做 3 次插值。 15) 求多项式求 1 ( 2)( 4)( 1) 3 2 2 + − + + + + s s s s s s 的商及余多项式的商及余式 16) 求方程组 0, 0 2 uy − vz + w = y − z + w = 关于 y,z 的通解 17) 求 ( − 2) = 2 x x 的解 18) 参照例 46，求 sin( ) 2 2 x + y 在 x = 0, y = 0 处展开的截断 10 阶小量泰 勒近似公式 19) 级数求和 = − + − = 1 ( 1) (2 1) 1 1 0 2 3 2 , k k k a t k t k
20)在园域上绘制=4xc-x的图形 21)用 come t函数设计一个简单的动画图形,使小球沿正弦线运动 22)参考例62,用 movie函数影片动画 三.大作业 )系统学习并总结 Matlab的帮助系统的结构,以及使用方法并举例 加以说明。 )设A是一个0 矩阵 (cu), 定义 A=A,2A=()mn,b,=1c≠0,b=0cn=0。而递归定义 A=(AA)。任给一个0一1随机矩阵,编制一个函数 [A,r]= mroot(n,m),使得n是随机矩阵A的阶数,而r="A。 3)编写一个M-函数: mFmmfig(f',I)。当输入任意一个数学函数f 及自变量区间Ⅰ时,该函数自动画出函数图形,并对最大,最小值 进行标注。 4)编写一个M函数:[A,P,G]=feig(m)。当输入n时,随机生成一个 n阶对称矩阵A,并求出A的特征值向量G和与特征值向量对应的 正交特征向量矩阵P。 5)参考例16,编写一个函数:[B,b,X,Y]= matrine(A,a)。当输入矩 阵A时,可求出矩阵A中大于a的数构成的向量b(先列后行),以 及对应数值的列下标Y和行下标X,其中B是A中大于a的数构成的 子阵(按原来的次序排列),而小于等于a的数补零。 6)利用对称多项式定理编一个程序,当输入任意一个多项式时,能判 断一个多项式是否有重根 7)编写一个函数[q,r,d]= poly(f,g),当输入多项式f和g时,得到 商q,余式r和最大公因式 8)编写一个函数f= ftalor(g,n),当输入多项式g时,求出g的n阶 talor展式 9)编写一个M文件: move(f,n,k),当输入函数f,周期n以及每秒 帧数k时,该函数演示一个质点沿曲线做n次周期运动 10)对空间图形进行切割和分离以及实现旋转 11)编写一个函数,演示转动的地球和绕地球旋转的卫星 12)模拟并演示平面上随机运动的质点,并拟合该质点的分布函数 四.研究问题
6 20) 在园域上绘制 2 2 4 x y z xe − − = 的图形 21) 用 comet 函数设计一个简单的动画图形，使小球沿正弦线运动 22) 参考例 62，用 movie 函数影片动画 三. 大作业 1) 系统学习并总结 Matlab 的帮助系统的结构，以及使用方法并举例 加以说明。 2) 设 A 是 一 个 0 － 1 矩 阵 ， ij n n A c = ( ) 2 。定义 : , 1A = A A = bij nn ( ) 2 , bij = 1 if cij 0, bij = 0 if cij = 0 。 而 递 归 定 义 ( )( ) 1 1 A A A n n− = 。 任 给 一 个 0 － 1 随 机 矩 阵 ， 编 制 一 个 函 数 [A,r]=mroot(n，m),使得 n 是随机矩阵 A 的阶数，而 r A m = 。 3) 编写一个 M-函数：m=mmfig('f',I)。当输入任意一个数学函数 f 及自变量区间 I 时，该函数自动画出函数图形，并对最大，最小值 进行标注。 4) 编写一个 M-函数：[A,P,G]=feig(n)。当输入 n 时，随机生成一个 n 阶对称矩阵 A，并求出 A 的特征值向量 G 和与特征值向量对应的 正交特征向量矩阵 P。 5) 参考例 16，编写一个函数：[B,b,X,Y]=matrindex(A,a)。当输入矩 阵 A 时，可求出矩阵 A 中大于 a 的数构成的向量 b(先列后行)，以 及对应数值的列下标Y 和行下标X,其中B 是A 中大于a 的数构成的 子阵（按原来的次序排列），而小于等于 a 的数补零。 6) 利用对称多项式定理编一个程序，当输入任意一个多项式时，能判 断一个多项式是否有重根。 7) 编写一个函数[q,r,d]=fpoly(f,g)，当输入多项式 f 和 g 时，得到 商 q，余式 r 和最大公因式。 8) 编写一个函数 f=ftalor(g,n)，当输入多项式 g 时，求出 g 的 n 阶 talor 展式。 9) 编写一个 M-文件:fmove(f,n,k)，当输入函数 f，周期 n 以及每秒 帧数 k 时，该函数演示一个质点沿曲线做 n 次周期运动。 10) 对空间图形进行切割和分离以及实现旋转。 11) 编写一个函数，演示转动的地球和绕地球旋转的卫星 12) 模拟并演示平面上随机运动的质点，并拟合该质点的分布函数 四. 研究问题
l)rand(' state',0), randn( state’,1)的意义并举例说明。 2)研究 Matlab中数组与矩阵异同 3)设A,B是两个n阶矩阵,A与B等价当且仅当存在可逆的P使B=PA 证明这是n阶矩阵的一个等价关系,编一个程序求不同等价类的个 4) Matlab数学表达式计算的可视化 5)研究总结 Matlab的各种图像文件的输入输出格式 五.专业开发选题 1)利用 Matlab的函数text的功能开发数学试题库的应用程序,实现 试题库管理,根据要求随机抽取具有指定难度系数的试题,生成试 卷,打印输出等项基本功能
7 1) rand('state',0)，randn('state',1)的意义并举例说明。 2) 研究 Matlab 中数组与矩阵异同 3) 设A,B是两个n阶矩阵，A与B等价当且仅当存在可逆的P使B=PA。 证明这是 n 阶矩阵的一个等价关系，编一个程序求不同等价类的个 数。 4) Matlab 数学表达式计算的可视化 5) 研究总结 Matlab 的各种图像文件的输入输出格式 五. 专业开发选题 1) 利用 Matlab 的函数 text 的功能开发数学试题库的应用程序，实现 试题库管理，根据要求随机抽取具有指定难度系数的试题，生成试 卷，打印输出等项基本功能