数学实验与MATLAB(周晓阳)-赛才数学建模

《数学建模与数学实验》课程公共课教学大纲一、课程名称：数学建模与数学实验（Mathematical Modeling and MathematicalExperiment ）二、学时与学分：30学时三、适用专业：全校各专业（除艺术系）四、课程教材：《数学建模与数学实验》（第2版）赵静，旦琦编著，高等教育出版社，2003年。

五、参考教材：1. 萧树铁主编，姜启源等编著，大学数学《数学实验》，高等教育出版社，1999年;2.胡良剑，丁晓东等著，《数学实验使用MA TLAB》，上海科学技术出版社，2001年;3. 姜启源，谢金星等编，《数学模型》，高等教育出版社，2003年；4. 李海涛，邓樱等编，《MATLAB程序设计与教程》，高等教育出版社，2002年.六、开课单位：数理教学部七、课程的性质、目的和任务“数学实验”是近几年来才开设的一门新兴课程，它以实际问题为载体，把数学建模、数学知识、数学软件和计算机应用有机地结合，容知识性、启发性、实用性和实践性于一体，特别强调学生的主体地位，在教师的引导下，用学到的数学知识和计算机技术，借助适当的数学软件，分析、解决一些经过简化的实际问题。

该课程的引入，是数学教学体系、内容和方法改革的一项有益的尝试。

开设本课程的目的是使学生掌握数学实验的基本思想和方法。

从实际问题出发，借助计算机，通过学生亲自设计和动手，体验解决问题的全过程，从实验中去探索、学习和发现数学规律，充分调动学生学习的主动性。

培养学生的创新意识，运用所学知识，建立数学模型，使用计算机并利用数学软件解决实际问题的能力，最终达到提高学生数学素质和综合能力的目的。

该课程主要讲授一些最常用的解决实际问题的方法及其MATLAB软件实现，包括数值计算、优化方法、统计计算、图论及网络优化方法等。

我们还将介绍一些大型的数学建模案例，这些案例主要取材于最近几年的全国大学生数学建模竞赛试题。

总之学生通过该课程的学习，要求他们掌握数学建模的全过程；掌握对各种数学模型如何选择合适的数学方法和数学软件去解决它；掌握数学数值软件的强大的运算功能、图形功能以及开发应用功能。

实验报告实验课程名称数学实验与Matlab实验项目名称函数的可视化与Matlab作图年级专业学生姓名学号理学院实验时间：201 年月日学院：专业：班级：姓名学号实验组指导教成绩实验时间师实验项目名称函数的可视化与MATLAB作图实验目的及要求：第一,MATLAB二维绘图命令。

第二,多元函数的可视化与空间解析几何。

实验（或算法）原理：用MATLAB绘制一阶微分方程的斜率场。

使用quiver指令画向量和gradient指令求数值梯度。

可直接算出方程的解的表达式再画图，也可以用ode45指令直接求出方程的数值解。

实验硬件及软件平台：MATLAB软件实验步骤：xyz295[function dy=xyz295f(x,y)dy=sin(x).*sin(y);]clf,clear» a=0;b=4;c=0;d=4;n=15;» [X,Y]=meshgrid(linspace(a,b,n),linspace(c,d,n)); » z=sin(X).*sin(Y);» Fx=cos(atan(sin(X).*sin(Y)));Fy=sqrt(1-Fx.^2); » quiver(X,Y,Fx,Fy,0.5),hold on,axis([a,b,c,d])» [x,y]=ode45('xyz295f',[0,4],0.4);» plot(x,y,'r.-')实验内容（包括实验具体内容、算法分析、源代码等等）：绘制dy/dx=sin(x)sin(y)的斜率场并选取初始值，在斜率场中画出解轨线。

你遇到什么问题？怎么解决？实验结果与讨论：实验结果：实验讨论：通过这次试验让我更加的熟悉用MATLAB作图。

指导教师意见：签名：年月日。

matlab 数学实验《管理数学实验》实验报告班级姓名实验 1：MATLAB的数值运算【实验目的】（1）掌握 MATLAB 变量的使用（2）掌握 MATLAB 数组的创建，（3）掌握 MA TLAB 数组和矩阵的运算。

（4）熟悉 MATLAB 多项式的运用【实验原理】矩阵运算和数组运算在MA TLAB中属于两种不同类型的运算，数组的运算是从数组元素出发，针对每个元素进行运算，矩阵的运算是从矩阵的整体出发，依照线性代数的运算规则进行。

【实验步骤】（1）使用冒号生成法和定数线性采样法生成一维数组。

（2）使用 MA TLAB 提供的库函数 reshape，将一维数组转换为二维和三维数组。

（3）使用逐个元素输入法生成给定变量，并对变量进行指定的算术运算、关系运算、逻辑运算。

（4）使用 MA TLAB绘制指定函数的曲线图，将所有输入的指令保存为M 文件。

【实验内容】（ 1）在 [0,2*pi] 上产生 50 个等距采样数据的一维数组，用两种不同的指令实现。

0:(2*pi-0)/(50-1):2*pi或linspace(0,2*pi,50)（ 2）将一维数组A=1:18 ，转换为2×9 数组和 2× 3× 3 数组。

reshape(A,2,9)ans =Columns 1 through 713 5 24 6 789111012131415171618reshape(A,2,3,3) ans(:,:,1) =1 3 52 4 6 ans(:,:,2) =7 9 118 10 12 ans(:,:,3) =13 15 1714 16 18matlab 数学实验（ 3）A=[0 2 3 4 ;1 3 5 0],B=[1 0 5 3;1 5 0 5] ，计算数组 A、 B 乘积，计算 A&B,A|B,~A,A==B,A>B 。

A.*Bans=0 0 15 121 15 0 0A&Bans =0 0 1 11 1 0 0A|Bans =1 1 1 11 1 1 1~Aans =1 0 0 00 0 0 1A==Bans =0 0 0 01 0 0 0A>=Bans =0 1 0 11 0 1 0t t （ 4）绘制 y= 0.5 e3 -t*t*sin(t),t=[0,pi] 并标注峰值和峰值时间,添加标题 y= 0.5 e3 -t*t*sint ，将所有输入的指令保存为M 文件。

MATLAB在高等数学实验中的应用在高等数学实验中，MATLAB是一种广泛应用的计算软件，它具有强大的数学计算能力和可视化处理功能。

本文将探讨MATLAB在高等数学实验中的应用，并展示其在解决实际问题和学习数学概念中的优势。

一、MATLAB在函数绘图中的应用函数绘图是高等数学实验中常见的任务之一。

MATLAB提供了丰富的绘图函数和图形工具箱，可以方便地绘制各种函数的图像，并进行定量分析。

使用MATLAB绘制函数图像的基本步骤如下：1. 定义函数表达式：通过MATLAB的符号计算工具箱或直接使用符号表达式来定义函数。

2. 创建绘图窗口：使用MATLAB的绘图函数，如plot、scatter等来创建绘图窗口，并设置绘图参数。

3. 绘制函数图像：将定义好的函数表达式作为参数传递给绘图函数，即可绘制函数图像。

4. 添加坐标轴、标题和图例：通过MATLAB的绘图函数设置坐标轴、标题和图例等信息，以增强图像的可读性。

除了基本的函数绘图，MATLAB还可以绘制等高线图、三维曲面等复杂的图形，帮助学生更直观地理解数学概念和解决实际问题。

二、MATLAB在求解微分方程中的应用微分方程是高等数学中的重要内容，解微分方程需要进行数值计算。

MATLAB具有强大的数值计算能力和求解微分方程的工具箱，可以高效地求解各种类型的微分方程。

MATLAB中求解微分方程的基本步骤如下：1. 定义微分方程：使用MATLAB的符号计算工具箱来定义微分方程。

可以采用符号表达式或匿名函数的形式定义微分方程。

2. 设置初值条件：对于常微分方程，需要给出初值条件。

通过定义符号变量或直接赋值的方式，设置初值条件。

3. 调用求解函数：使用MATLAB的求解微分方程工具箱中的函数，如ode45、ode23等，传入定义好的微分方程和初值条件，即可求解微分方程。

4. 绘制解曲线：将求解得到的数值解通过MATLAB的绘图功能进行可视化展示，以增加对解的理解和分析。

matlab数学建模方法与实践1. 引言1.1 概述本篇长文旨在介绍并探讨Matlab数学建模方法的基本概念、实践步骤和相关技巧。

数学建模作为现代科学和工程领域中重要的问题解决方法，通过构建适当的数学模型来揭示问题背后隐藏的规律，并进一步求解和分析这些模型以得出有价值的结论。

1.2 文章结构本文将分为五个主要部分，每个部分均包含多个子章节，以便系统地介绍Matlab 数学建模方法和其应用实践。

以下是各部分内容的简要描述：2. Matlab数学建模方法：此部分将对Matlab进行介绍，并探讨数学建模的基本概念和原理，以及Matlab在数学建模中的应用和优势。

3. 实践步骤：在此部分中，我们将详细说明进行数学建模时需要遵循的实践步骤。

首先是确定问题与目标阶段，了解需要解决的具体问题并确立目标；接下来是收集数据与背景信息阶段，获取所需数据并深入了解研究领域；最后是建立数学模型与方程组阶段，在Matlab环境下构建数学模型和相应的方程组来描述现实问题。

4. 模型求解与分析结果：本部分将涉及参数估计与拟合优度检验、数值求解技巧和优化算法选择以及模型验证与灵敏度分析。

这些步骤将有助于我们对所建模型进行求解和分析，从而得出科学而可靠的结论。

5. 结论与展望：在此部分中，我们将总结文章中的研究成果，并进一步探讨当前方法的局限性以及未来发展的方向。

这将帮助读者了解Matlab数学建模方法在实践中的价值和潜力。

1.3 目的本篇文章旨在帮助读者深入理解并掌握Matlab数学建模方法，并能够在实际问题中运用这些方法进行科学建模、求解和分析。

通过阅读本文，读者将能够了解Matlab作为一种重要工具在数学建模中的应用，并获得为实际问题提供可靠解决方案所需的基本知识和技能。

2. Matlab数学建模方法：2.1 Matlab介绍Matlab是一种强大且广泛应用于科学、工程和数据分析领域的编程语言与环境。

它提供了丰富的数值计算、图形绘制、数据处理和模拟等功能，使得它成为数学建模过程中最常用的工具之一。

数学建模教材目录(2008年10月整理）1982年以来国内正式出版的数学建模教材、译著及竞赛辅导材料，及与数学建模相关的数学实验教材（仅据各地告知的统计）：1.E.A.Bender.数学模型引论.朱尧辰、徐伟宣译，科学普及出版社，1982.2.近藤次郎.数学模型.宫荣章等译，机械工业出版社，1985.3.C.L.戴姆、E.S.艾维著.数学构模原理.海洋出版社，1985.4.姜启源.数学模型.高等教育出版社，1987.5.任善强.数学模型.重庆大学出版社，1987.6.M.Braun,C.S.Coleman,D.A.Drew,微分方程模型.朱煜民、周宇虹译，国防科技大学出版社（本书为W.F.Lucas主编的ModulesinAppliedMathematics一书的第一卷），1988.7.谌安琦.科技工程中的数学模型.中国铁道出版社，1988.8.江裕钊、辛培清.数学模型与计算机模拟.电子科技大学出版社，1989.9.杨启帆、边馥萍.数学模型.浙江大学出版社，1990.10.董加礼、曹旭东、史明仁.数学模型.北京工业大学出版社，1990.11.唐焕文、冯恩民、孙育贤、孙丽华.数学模型引论.大连理工大学出版社，1990.12.姜启源.数学模型（第二版）.高等教育出版社，1991.13.H.P.Williams,.数学规划模型建立与计算机应用.国防工业出版社，1991.14.李文.应用数学模型.华中理工大学出版社，1993.15.叶其孝主编.大学生数学建模竞赛辅导教材.湖南教育出版社，1993.16.寿纪麟.数学建模—方法与范例.交通大学出版社，1993.17.叶其孝.建模教育与国际数学建模竞赛.《工科数学》杂志社，1994.18.濮定国、田蔚文主编.数学模型.东南大学出版社，1994.19.欧阳亮.系统科学中数学模型.山东大学出版社，1995.20.陈义华.数学模型.重庆大学出版社，1995.21.朱思铭、李尚廉.数学模型.中山大学出版社，1995.22.蔡常丰.数学模型建模分析.科学出版社，1995.23.徐全智、杨晋浩.数学建模入门.电子科技大学出版社，1996.24.沈继红、施久玉、高振滨、张晓威.数学建模.哈尔滨工程大学出版社，1996.25.任善强、雷鸣.数学模型.重庆大学出版社，1996.26.齐欢.数学模型方法.华中理工大学出版社，1996.27.王树禾.数学模型基础.中国科学技术大学出版社，1996.28.李尚志主编.数学建模竞赛教程.江苏教育出版社，1996.29.南京地区工科院校数学建模与工业数学讨论班.数学建模与实验.河海大学出版社，1996.30.谭永基、俞文？.数学模型.复旦大学出版社，1997.31.D.Burghes.数学建模—来自英国四个行业中的案例研究，叶其孝、吴庆宝译.世界图书出版公司，1997.32.叶其孝主编.大学生数学建模竞赛辅导教材（二）.湖南教育出版社，1997.33.刘来福、曾文艺.数学模型与数学建模.北京师范大学出版社，199734.S.J.Brams,W.F.Lucas,P.D.Straffin,Jr..政治及有关模型.国防科技大学出版社（本书为W.F.Lucas主编的ModulesinAppliedMathematics一书的第二卷），199735.W.F.Lucas,F.S.Roberts,R.M.Thrall.离散与系统模型.国防科技大学出版社（本书为W.F.Lucas主编的ModulesinAppliedMathematics一书的第三卷），199736.H.Marcus-Roberts,M.Thompson.生命科学模型.国防科技大学出版社（本书为W.F.Lucas主编的ModulesinAppliedMathematics 一书的第四卷），199737.叶其孝主编.大学生数学建模竞赛辅导教材（三）.湖南教育出版社，199838.袁震东数学建模.华东师范大学出版社，199739.贺昌政.数学建模导论.成都科技大学出版社，199840.费培之.数学模型实用教程.四川大学出版社，199841.郭锡伯、徐安农.高等数学实验课讲义.中国标准出版社,199842.H.B.Griffiths,A.Oldknow.模型数学.萧礼、张志军编译，科学出版社，199843.乐经良.数学实验.高等教育出版社，199944.萧树铁主编.数学实验.高等教育出版社，1999.45.李尚志.数学实验.高等教育出版社，1999.46.谢云荪等.数学实验.科学出版社，199947.吴翊等.数学建模的理论与实践.国防科技大学出版社，199948.周义仓.数学建模实验.西安交通大学出版社，199949.朱道元.数学建模精品案例.东南大学出版社，199950.雷功炎.数学模型讲义.北京大学出版社，199951.朱建青.数学建模.解放军出版社，199952.边馥萍.工科基础数学实验.天津大学出版社，199953.贾晓峰.微积分与数学模型.高等教育出版社，199954.赵静等.数学建模与数学实验，高等教育出版社，施普林格出版社，200055.龚劬,、刘琼荪、何中市、傅鹂.数学实验.科学出版社，200056.白其峥.数学建模案例分析.海洋出版社，200057.蔡锁章等.数学建模原理与方法.海洋出版社.200058.杨学桢.数学建模方法.河北大学出版社，200059.王庚.实用计算机数学建模.安徽大学出版社，200060.魏平等.数学实验.吉林人民出版社，200061.钟尔杰.实用数值计算方法.高等教育出版社，200162.杨振华、郦志新.数学实验科学出版社，200163.叶其孝主编.大学生数学建模竞赛辅导教材（四）.湖南教育出版社，200164.全国大学生数学建模竞赛组委会.大学数学建模的理论与实践–2001中国大学生数学建模夏令营.湖南教育出版社，200165.钟尔杰.数学实验简明教程.电子科技大学出版社，200166.何万生、李万同.数学模型与建模.甘肃教育出版社，200167.何万生.数学模型与建模.甘肃教育出版社，2001.68.胡良剑、丁晓东、孙晓君.数学实验——使用MATLAB.上海科学技术出版社，200169.张兴永.数学建模简明教程.中国矿业大学出版社，2001.70.宋世德、郭满才、王经民、边宽江等..数学实验.高等教育出版社，200271.杨振华、郦志新.数学实验.科学出版社，200272.刘新平、魏暹逊等.数学建模导论.陕西师范大学出版社，200273.何文章、宋作忠.数学建模与实验.哈尔滨工程大学出版社，200274.刘来福、曾文艺.数学模型与数学建模.北京师范大学出版社，200275.周晓阳、谢松发、梅正阳.数学实验与MATLAB.华中科技大学出版社，200276.袁震东、蒋鲁敏、束金龙.数学建模简明教程.华东师范大学出版社，200277.刘承平.数学建模方法.高等教育出版社，200378.徐全智、杨晋浩.数学建模.高等教育出版社，200379.姜启源.、谢金星、叶俊.数学模型（第三版）.高等教育出版社，200380.魏贵民、郭科.理工数学实验.高等教育出版社，200381.万福永、戴浩晖.数学实验教程.科学出版社，200382.朱道元.数学建模案例精选.科学出版社，2003.83.李秀珍、庞常词、韦忠礼、黄福同.数学实验.中国农业科学技术出版社，200384.谢兆鸿、范正森、王艮远.数学建模技术.中国水利水电出版社，200385.赵红革.高等数学教材（含数学实验）.经济日报出版社，200386.蔡锁章等.数学建模.林业出版社，.200387.薛长虹等.大学数学实验.西南交通大学出版社，200388.朱建青.数学建模方法.郑州大学出版社，200389.杨瑞琰等.数学建模入门.中国地质大学出版社，200390.孙卫、张宇萍.高等数学实验.西北工业大学出版社，200391.杨策平.经济数学模型分析.中国地质大学出版社，200392.袁震东等.数学建模方法.华东师范大学出版社，200393.赫孝良、戴永红、周义仓.数学建模竞赛赛题简析与论文点评.西安交通大学出版社，200394.李尚志等.数学实验（第二版）.高等教育出版社，200495.王向东.数学实验.高等教育出版社，200496.李亚杰.数学实验.高等教育出版社，200497.刘琼荪等.数学实验.高等教育出版社，200498.张国权.数学实验.科学出版社，200499.马知恩、周义仓.传染病动力学的数学建模与研究.科学出版社，2004100.杨静化、韩可勤.医药数学建模教程.科学出版社，2004101.颜文勇.高等数学及实验.科学出版社，2004102.赵红革.经济数学教材（含数学实验）.经济日报出版社，2004103.何文章,、桂占吉、贾敬.大学数学实验.哈尔滨工程大学出版社，2004104.刘振航.数学建模.中国人民大学出版社，2004105.王兵团.数学建模基础.清华大学出版社，2004106.李继玲等.数学实验基础.清华大学出版社，2004107.李继玲、沈跃云、韩鑫.数学实验基础.清华大学出版社，2004108.薛毅.数学建模基础.北京工业大学出版社，2004109.郎艳怀等.经济数学方法与模型教程.上海财经大学出版社，2004110.甘筱青、陈涛、陈钰菊.数学建模教育及竞赛.江西高校出版社，2004111.赵东方.数学实验与数学模型.华中师范大学出版社，2004112.李林、周永正、煮祖庆、詹棠森.数学实驼与数学建模教程.中国林业出版社,2004113.王冬琳.数学建模及实验.国防工业出版社,2004114.张珠宝等.数学实验与数学建模.高等教育出版社，2005115.边馥萍、侯文华、梁冯珍.数学模型方法与算法.高等教育出版社，2005116.苏海容副主编.数学模型与数学实验（高职高专用书）.高等教育出版社，2005117.韩中庚.数学建模方法及其应用.高等教育出版社，2005118.杨启帆等.数学建模.高等教育出版社，2005119.唐焕文、贺明峰.数学模型引论（第三版）.高等教育出版社，2005120.阮晓青、周义仓.数学建模引论.高等教育出版社，2005121.王正东、尹强.数学软件与数学实验.科学出版社，2005122.宋来忠主编.数学建模与实验.科学出版社，2005123.焦光虹.数学实验.科学出版社，2005124.孟军、尹海东.农业数学实验.科学出版社，2005125.F.R.Giordano,M.D.Weir,W.P.Fox.数学建模（第三版）.叶其孝、姜启源等译.机械工业出版社，2005126.M.M.Meerschaert.数学建模–方法与分析（第二版）.刘来福等译.机械工业出版社，2005127.吴建国主编.数学建模案例精编.中国水利水电出版社，2005128.马新生、陈涛、陈钰菊、廖川荣.高等数学实验教材.中国科技出版社，2005129.杨启帆等.数学建模竞赛——浙大学生获奖论文点评（1999-2004）.浙江大学出版社，2005130.姜启源.、邢文训、谢金星、杨顶辉.大学数学实验.清华大学出版社，2005131.谢金星、薛毅.优化建模与LINDO/LINGO软件.清华大学出版社，2005132.柏宏斌、陈德勤.数学实验.四川大学出版社，2005133.谭永基、蔡志杰、俞文鮆.数学模型.复旦大学出版社，2005134.熊启才.数学模型方法及应用.重庆大学出版社，2005135.杨尚俊.数学建模简明教程.安徽大学出版社，2005136.刘锋.数学建模.南京大学出版社，2005137.萧树铁主编.数学实验（第二版）.高等教育出版社，2006138.李继成、朱旭、李萍.数学实验.高等教育出版社，2006139.谭永基等.经济、管理数学模型案例教程.高等教育出版社，2006140.杨启帆等.数学建模案例集.高等教育出版社，2006141.胡良剑、孙晓君.MATLAB数学实验.高等教育出版社，2006142.万福永、戴浩晖、潘建瑜.数学实验教程-MATLAB版.科学出版社，2006143.焦光虹.数学实验.科学出版社，2006144.董臻圃主编.数学建模方法与实践.国防工业出版社，2006145.陈汝栋、于延荣.数学模型与数学建模.国防工业出版社，2006146.张兴永、朱开永.数学建模.煤炭工业出版社，2006147.曹喜望.管理科学中的数学模型.北京大学出版社，2006.148.王兵团.数学实验基础（修订本）.清华大学出版社，2006149.湖北省大学生数学建模竞赛专家组.数学建模（本科册）.华中科技大学出版社，2006150.张学山、江开忠、李路.高等数学实验.华东理工大学出版社，2006151.赵红革、王为洪等.高等数学教材（含数学实验）.北京交通大学出版社，2006152.李伯德.数学建模方法.甘肃教育出版社，2006153.黄世华.数学建模基础教程.甘肃教育出版社,，2006154.任善强、雷鸣.数学模型（第二版修订版）.重庆大学出版社，2006155.刘新平、陈斯养等.全国大学生数学建模竞赛获奖论文集.陕西师范大学出版社，2006156.李辉来、刘明姬等.数学实验.高等教育出版社，2007157.姜启源、谢金星主编.数学建模案例选集.高等教育出版社，2007158.全国大学生数学建模竞赛组委会.数学建模的实践—2006年全国大学生数学建模夏令营论文集.高等教育出版社，2007 159.赵静、但琦主编.数学建模与数学实验（第三版）.高等教育出版社，2007160.戴明强、李卫军、杨鹏飞.数学模型及其应用.科学出版社，2007161.袁新生.lingo和excel在数学建模中的应用.科学出版社，2007162.韩中庚.数学建模竞赛获奖论文精选与点评.科学出版社，2007163.高隆昌、杨元.数学建模基础理论.科学出版社，2007164.彭放等、数学建模方法.科学出版社，2007165.肖海军.数学实验基础.科学出版社，2007166.蔡光兴、金裕红.大学数学实验.科学出版社，2007167.江世宏.MATLAB语言与数学实验.科学出版社，2007168.高等教育出版社2008年12月赵东方.数学模型与计算.科学出版社，2007169.冯杰等.数学建模原理与案例.科学出版社，2007170.宋世德、郭满才.数学实验.中国农业出版社，2007171.李志林、欧宜贵.数学建模及典型案例分析.化学工业出版社，2007172.吴礼斌、李柏年.数学实验与建模.国防工业出版社，2007173.李宏艳、王雅芝.数学实验（第二版）.清华大学出版社，2007174.薛毅、陈立萍.统计建模与R软件.清华大学出版社，2007175.陈理荣.数学建模导论.北京邮电大学出版社，2007176.周义仓、赫孝良.数学建模实验（第二版）.西安交通大学出版社，2007177.赵临龙.全国数学建模竞赛—高职高专大学生获奖论文点评（2002-2006年）.中国人民大学出版社，2007 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数学实验与数学建模MATLAB实验报告78数学实验与数学建模实验报告学院：信息科学与⼯程学院专业班级：姓名：学号：习题七1.求下列微分⽅程的通解（1）x y x y dx dy -+=（2）yxx y y +=cos ' （3）（xcosy+sin2y ）y`=1 (4)x ey y y x2cos 3=-'+''(5) x y e y y x 2cos 3'''=-+解：(1)dsolve('Dy=(y+x)/(y-x)','x')(2)dsolve('Dy=cos(y/x)+x/y','x')(3)dsolve('(x*cos(y)+sin(2*y))*Dy=1','x')(4)dsolve('D2y+3*Dy-y=exp(x)*cos(2*x)','x')(5)dsolve('D2y+3*Dy-y=exp(x*cos(2*x))','x')ans=exp(1/2*(-3+13^(1/2))*x)*C2+exp(-1/2*(3+13^(1/2))*x)*C1-1/13*13^(1/2)*(-Int(exp (1/2*x*(3-13^(1/2)+2*cos(2*x))),x)*exp(x*13^(1/2))+Int(exp(1/2*x*(3+13^(1/2)+2*cos(2*x))),x))*exp(-1/2*(3+13^(1/2))*x) 2．求下列初值问题的解(1)==-++-+=10)2(212222y x y y x x dx dy xy xy (2)????===++==V dt dx x x a t t x dt dx n dt x d 000222,02解：(1) dsolve('x^2+2*x*y-y^2+(y^2+2*x*y-x^2)*Dy=0','y(1)=1','x')(2) dsolve('D2x+2*n*Dx+a^2*x=0','x(0)=x0','Dx(0)=V0','t')ans =1/2*(n*x0+(n^2-a^2)^(1/2)*x0+V0)/(n^2-a^2)^(1/2)*exp((-n+(n^2-a^2)^(1/2))*t )-1/2*(n*x0-(n^2-a^2)^(1/2)*x0+V0)/(n^2-a^2)^(1/2)*exp((-n-(n^2-a^2)^(1/2))*t)3．求微分⽅程组=--=++t te y x dtdy e y x dtdx 235的通解.解：[x,y]=dsolve('Dx+5*x+y=exp(t)','Dy-x-3*y=exp(2*t)','t')x =-4*exp((-1+15^(1/2))*t)*C2+exp((-1+15^(1/2))*t)*C2*15^(1/2)-4*exp(-(1+15^(1/2))*t)*C1-exp(-(1+15^(1/2))*t)*C1*15^(1/2)+2/11*exp(t)+1/6*exp(2*t) y =exp((-1+15^(1/2))*t)*C2+exp(-(1+15^(1/2))*t)*C1-1/11*exp(t)-7/6*exp(2*t) 4．求下列初值问题的解(1)⽅程组+=+=11x dtdy y dt dx满⾜=-=0)0(2)0(y x 的特解。

如何利用Matlab技术进行模拟实验引言：模拟实验是一种基于计算机仿真的方法，通过对系统的数学建模及仿真模拟，来了解和研究实际问题。

MATLAB作为一种功能强大的数学软件，提供了丰富的工具和函数，可以用于各种领域的模拟实验。

本文将介绍如何利用MATLAB技术进行模拟实验，并分析其优势和应用案例。

一、使用MATLAB进行数学建模数学建模是模拟实验的基础，通过数学模型的建立，可以将实际问题转化为数学表达式，进而进行仿真模拟分析。

在MATLAB中，有一些常用的数学建模工具和函数可以帮助我们完成这个过程。

1.符号计算工具包(Symbolic Math Toolbox)：该工具包提供了符号化数学计算的功能，可以进行符号运算、求解方程、求导、积分等操作。

通过符号计算，可以将数学问题抽象为符号表达式，方便后续的建模和仿真。

2.方程求解器(Solver)：MATLAB中内置了多种求解方程的算法和函数，可以快速准确地求解各种数学模型中的方程。

例如，可以使用fsolve函数来求解非线性方程组，使用ode45函数来求解常微分方程等。

3.优化工具箱(Optimization Toolbox)：该工具箱提供了多种优化算法和函数，可以用于求解最优化问题。

例如，使用fmincon函数可以进行约束最优化，使用linprog函数可以进行线性规划等。

二、MATLAB的仿真建模功能MATLAB不仅可以进行数学建模，还提供了强大的仿真建模功能，可以根据建立的数学模型进行仿真实验，并得到模拟结果。

1.图形化建模界面(Simulink)：MATLAB中的Simulink是一个图形化建模和仿真环境，可以用于构建动态系统的模型。

用户可以通过将各种功能块组合在一起，建立整个系统的模型。

Simulink支持各种类型的信号和系统，包括连续时间、离散时间、混合时间等。

通过Simulink可以直观地展示系统的动态行为，并进行仿真和分析。

2.系统动态仿真：MATLAB提供了一系列用于系统动态仿真的函数和工具箱。

数学实验指导书matlab【数学实验指导书】MATLAB一、实验背景和目的数学实验是数学教学中重要的一环，它能够帮助学生巩固和应用所学的数学知识，培养学生的实际问题解决能力。

MATLAB作为一种强大的数学计算软件，被广泛应用于数学实验中。

本实验旨在通过使用MATLAB软件，帮助学生掌握基本的MATLAB操作和数学实验方法，进一步提高数学建模和问题求解的能力。

二、实验内容1. MATLAB基本操作a) 启动MATLAB软件并了解主界面的组成部分。

b) 学习MATLAB的基本命令行操作，如变量定义、数学运算、矩阵操作等。

c) 掌握MATLAB的图形绘制功能，包括绘制函数图像、散点图等。

2. 数学建模实验a) 选择一个数学问题作为研究对象，例如：求解一元二次方程的根。

b) 使用MATLAB进行数学建模，包括问题分析、模型构建和求解过程。

c) 分析和解释模型的结果，对实际问题进行合理的解释和预测。

三、实验步骤1. MATLAB基本操作a) 启动MATLAB软件后，观察主界面的组成部分，包括命令窗口、工作空间、编辑器等。

b) 在命令窗口中练习基本的MATLAB命令，如定义变量、进行数学运算、创建矩阵等。

c) 使用plot函数绘制函数图像，并尝试修改线型、颜色等参数。

2. 数学建模实验a) 选择一个数学问题，例如求解一元二次方程ax^2 + bx + c = 0的根。

b) 在MATLAB中定义方程的系数a、b、c，并使用根据求根公式计算方程的根。

c) 绘制方程的图像，并标注根的位置。

四、实验结果与分析1. MATLAB基本操作a) 在命令窗口中成功定义了多个变量，并进行了数学运算，验证了MATLAB的基本功能。

b) 使用plot函数绘制了函数y = sin(x)的图像，并成功修改了线型和颜色。

2. 数学建模实验a) 成功求解了一元二次方程ax^2 + bx + c = 0的根，并将结果输出到命令窗口。

b) 绘制了方程的图像，并通过图像验证了求解结果的准确性。

《数学建模与数学实验》实验报告学院班级姓名学号二零一二年六月《数学建模与数学实验》课程作业一、简要说明MATLAB有那几个主要的界面？说明其作用是什么？1．与Windows的窗口界面类似，有File、Edit、Option、Windows、HelpFile菜单项：实现有关文件的操作。

Edit菜单项：用于命令窗口的编辑操作。

View菜单项：用于设置MATLAB集成环境的显示方式。

Web菜单项：用于设置MATLAB的Web操作。

Window菜单项：主窗口菜单栏上的Window菜单，只包含一个子菜单Close all，用于关闭所有打开的编辑器窗口，包括M-file、Figure、Model和GUI窗口。

Help菜单项：为MATLAB的学习提供在线和系统自带的帮助信息。

2.窗口（１）命令窗口。

用于输入命令并显示除图形以外的所有执行结果。

（２）工作空间窗口。

用于存储各种变量和结果的内存空间，显示工作空间中所有变量的名称、大小、字节数和变量类型说明，可对变量进行观察、编辑、保存和删除。

（３）当前目录窗口和搜索路径。

可以显示或改变当前目录，还可以显示当前目录下的文件并提供搜索功能。

（４）命令历史记录窗口。

自动保留自安装起所有用过的命令的历史记录，并且还标明了使用时间，从而方便用户查询。

（５）启动平台窗口。

帮助用户方便地打开和调用MATLAB的各种程序、函数和帮助文件。

二、简要说明你对数学建模的看法。

应用数学知识解决实际问题，并了解到相关数学软件的使用三、输入下面的矩阵A、B并完成相应的运算；5200210000830052A ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦1000120021301214B ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦1．求出矩阵A 的逆矩阵、矩阵A 的秩、矩阵A 所对应的行列式的值、A^2; 解：命令>> A=[5 2 0 0;2 1 0 0;0 0 8 3;0 0 5 2] A =5 2 0 0 2 1 0 0 0 0 8 3 0 0 5 2 矩阵A 的逆矩阵 >> inv(A) ans =1.0000 -2.0000 0 0 -2.0000 5.0000 0 0 0 0 2.0000 -3.0000 0 0 -5.0000 8.0000 矩阵A 的秩 >> rank(A) ans =4矩阵A 所对应的行列式的值 >> det(A)ans =1 A^2 >> A^2 ans =29 12 0 0 12 5 0 0 0 0 79 30 0 0 50 192.求出矩阵A 的伴随矩阵、矩阵A 的特征值及特征向量、矩阵A 对应的上三角矩阵和下三角矩阵及将矩阵、将矩阵A 化为最简的阶梯型矩阵；解：矩阵A 的伴随矩阵>> det(A)*inv(A)ans =1.0000 -2.0000 0 0-2.0000 5.0000 0 00 0 2.0000 -3.00000 0 -5.0000 8.0000 矩阵A的特征值及特征向量>> [V,D]=eig(A,'nobalance')V =1.0000 -0.4142 0 00.4142 1.0000 0 00 0 1.0000 -0.37980 0 0.6330 1.0000D =5.8284 0 0 00 0.1716 0 00 0 9.8990 00 0 0 0.1010 矩阵A对应的上三角矩阵>> triu(A)ans =5 2 0 00 1 0 00 0 8 30 0 0 2矩阵A对应的下三角矩阵>> tril(A)ans =5 0 0 02 1 0 00 0 8 00 0 5 2最简阶梯型矩阵>> rref(A)ans =1 0 0 00 1 0 00 0 1 00 0 0 12.完成下列矩阵的运算A*B、A/B、A\B、A.*B、A./B；解: >>A=[5 2 0 0;2 1 0 0;0 0 8 3;0 0 5 2]>>B=[1 0 0 0;1 2 0 0;2 1 3 0;1 2 1 4]>> A*Bans =7 4 0 03 2 0 019 14 27 1212 9 17 8>> A/Bans =4.0000 1.0000 0 01.5000 0.5000 0 0-3.6250 -1.9583 2.4167 0.7500-2.2500 -1.2500 1.5000 0.5000 >> A\Bans =-1.0000 -4.0000 0 03.0000 10.0000 0 01.0000 -4.0000 3.0000 -12.0000-2.0000 11.0000 -7.0000 32.0000 >> A.*Bans =5 0 0 02 2 0 00 0 24 00 0 5 8>> A./BWarning: Divide by zero.ans =5.0000 Inf NaN NaN2.0000 0.5000 NaN NaN0 0 2.6667 Inf0 0 5.0000 0.5000四、解下面的线性方程组；（1）123412423412342583692254760 x x x xx x xx x xx x x x⎧+-+=⎪--=⎪⎨-+=-⎪⎪+-+=⎩>> A=[2 1 -5 1;1 -3 0 -6;0 2 -1 2;1 4 -7 6]>> b=[8 9 -5 0]>> rank(A)ans =4>> rank([A,b'])ans =4运行结果：r(A)=r(A|b)=n，则线性方程组存在唯一解>> A\b'ans =3.0000-4.0000-1.00001.0000（2）123123123231 2252 353 x x xx x xx x x⎧++=⎪++=⎨⎪++=⎩命令>> A=[1 2 3;2 2 5;3 5 1]>> b=[1 2 3]>> rank(A)ans =3>> rank(A,b')ans =2运行结果：r(A)≠r(A|b)，则线性方程组无解; 最小二乘意义上的近似解>> A\b'ans1五、解决下列高等数学中的问题；1.求出下列极限的值； （1）设1/1()1xf x e-=+，求当1,0,0,x x x x +- 时函数的极限；命令>> syms x>> f=1/(1+exp(-1/x)) f =1/(1+exp(-1/x)) >> limit(f,x,1) ans =1/(1+exp(-1))>> limit(f,x,0,'right') ans = 1>> limit(f,x,0,'left') ans = 0>> limit(f,x,inf) ans = 1/22.求出下列函数的导数值； （1）求出函数22cos x x y ee--=的一阶导数；命令>> syms x>> y=exp(-x^2)*cos(exp(-x^2)) y =exp(-x^2)*cos(exp(-x^2)) >> diff(y,x) ans =-2*x*exp(-x^2)*cos(exp(-x^2))+2*exp(-x^2)^2*sin(exp(-x^2))*x （2）求出函数(23)x y x e =+的2阶及4阶导数； 命令>> syms x>> y=(2*x+3)*exp(x (2*x+3)*exp(x) >> diff(y,2) ans =4*exp(x)+(2*x+3)*exp(x) >> diff(y,4)ans =8*exp(x)+(2*x+3)*exp(x)（3）求出函数22()2ln[()]x yz e x y+=++的2422,,,z z z zx y x y x y抖抖抖抖抖偏导数导数；命令>> syms x y z>> z=log(exp(2*(x+y^2))+(x^2+y))z =log(exp(2*x+2*y^2)+x^2+y)>> diff(z,x)ans =(2*exp(2*x+2*y^2)+2*x)/(exp(2*x+2*y^2)+x^2+y)>> diff(z,y)ans =(4*y*exp(2*x+2*y^2)+1)/(exp(2*x+2*y^2)+x^2+y)>> diff(diff(z,x),y)ans =8*y*exp(2*x+2*y^2)/(exp(2*x+2*y^2)+x^2+y)-(2*exp(2*x+2*y^2)+2*x)/(exp(2*x+2* y^2)+x^2+y)^2*(4*y*exp(2*x+2*y^2)+1)>> diff(diff(z,x,2),y,2)ans =16*exp(2*x+2*y^2)/(exp(2*x+2*y^2)+x^2+y)+64*y^2*exp(2*x+2*y^2)/(exp(2*x+2*y ^2)+x^2+y)-32*y*exp(2*x+2*y^2)/(exp(2*x+2*y^2)+x^2+y)^2*(4*y*exp(2*x+2*y^2)+1)+ 2*(4*exp(2*x+2*y^2)+2)/(exp(2*x+2*y^2)+x^2+y)^3*(4*y*exp(2*x+2*y^2)+1)^2-(4*exp( 2*x+2*y^2)+2)/(exp(2*x+2*y^2)+x^2+y)^2*(4*exp(2*x+2*y^2)+16*y^2*exp(2*x+2*y^2))-128*y^2*exp(2*x+2*y^2)^2/(exp(2*x+2*y^2)+x^2+y)^2+64*(2*exp(2*x+2*y^2)+2*x)/(exp (2*x+2*y^2)+x^2+y)^3*y*exp(2*x+2*y^2)*(4*y*exp(2*x+2*y^2)+1)-16*(2*exp(2*x+2*y^ 2)+2*x)/(exp(2*x+2*y^2)+x^2+y)^2*exp(2*x+2*y^2)-64*(2*exp(2*x+2*y^2)+2*x)/(exp(2* x+2*y^2)+x^2+y)^2*y^2*exp(2*x+2*y^2)-6*(2*exp(2*x+2*y^2)+2*x)^2/(exp(2*x+2*y^2) +x^2+y)^4*(4*y*exp(2*x+2*y^2)+1)^2+2*(2*exp(2*x+2*y^2)+2*x)^2/(exp(2*x+2*y^2)+x ^2+y)^3*(4*exp(2*x+2*y^2)+16*y^2*exp(2*x+2*y^2))3．求出下列积分的值；（1）ln tansin cosxdxx x ò命令>> syms x>> log(tan(x))/(sin(x)*cos(x)) ans =log(tan(x))/sin(x)/cos(x)>> int(f,x) ans =-dilog(1-i*exp(i*x))+dilog(exp(i*x)+1)+log(exp(i*x)+1)*log(1/2-1/2*exp(i*x)+1/2*i*(e xp(i*x)+1))+log(exp(i*x)-1)*log(i*(1-exp(i*x)^2)/(exp(i*x)^2+1))-log(exp(i*x))*log(i*(1-ex p(i*x)^2)/(exp(i*x)^2+1))-1/2*log(exp(i*x)+1)^2-log(2)*log(1/2*exp(i*x)-1/2)+log(exp(i*x)+1)*log(1/2-1/2*exp(i*x)-1/2*i*(exp(i*x)+1))+dilog(1/2-1/2*exp(i*x)-1/2*i*(exp(i*x)+1))+d ilog(1/2-1/2*exp(i*x)+1/2*i*(exp(i*x)+1))-log(exp(i*x))*log(1-i*exp(i*x))-log(exp(i*x))*log (1+i*exp(i*x))+log(exp(i*x))*log(exp(i*x)+1)-dilog(exp(i*x))-dilog(1+i*exp(i*x))+log(exp(i *x)+1)*log(i*(1-exp(i*x)^2)/(exp(i*x)^2+1))+log(exp(i*x)-1)*log(1/2+1/2*exp(i*x)-1/2*i*(e xp(i*x)-1))+log(exp(i*x)-1)*log(1/2+1/2*exp(i*x)+1/2*i*(exp(i*x)-1))-log(exp(i*x)-1)*log(1/2*exp(i*x)+1/2)+dilog(1/2+1/2*exp(i*x)+1/2*i*(exp(i*x)-1))+dilog(1/2+1/2*exp(i*x)-1/2*i *(exp(i*x)-1))-1/2*log(exp(i*x)-1)^2（2）83xdxò命令>> syms x>> f=x/(1+x)^(1/2) f =x/(1+x)^(1/2) >> int(f,x,3,8) ans = 32/3（3）计算二重积分22121x xx dydx y蝌>> syms x y 命令>> f=x^2/y^2 f =x^2/y^2>> int(int(f,y,1/x,x),x,1,2)Warning: Explicit integral could not be found. > In sym.int at 58 ans = 9/4六、绘制下列函数的图形（1）1sin(),[0.1,0.1]y x x=?命令>> x=-0.1:0.001:0.1 >> y=sin(1./x)Warning: Divide by zero. >>plot(x,y)-0.1-0.08-0.06-0.04-0.020.020.040.060.080.1-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81（2）sin(cos ),[0,3]y x x x x p =++01234567891024681012命令>> x=0:pi/100:3*pi >> y=x+sin(x+cos(x)) >>plot(x,y)（3）20y x xy e +-= 命令>> syms x y>> f=x^2+x*y-exp(y) >> ezplot(f)xyx 2+x y-exp(y) = 0-6-4-20246-6-4-2246（4） 22ln(1)z x y =+- >> x=-1:0.1:1 >> y=-1:0.1:1>> [x,y]=meshgrid(x,y) >> z=log(x^2+y^2-1) >> mesh(x,y,z)-11七、谈谈你对数学建模和数学实验选修课程的看法和改进意见。

数学实验与数学建模学习目标1.掌握利用Matlab软件进行了相关的数学运算的方法.2.以软件辅助来完成数学实验.3.了解数学建模思想方法，能够对一些简单问题建立数学模型求解分析.教学要求Matlab是Mathworks公司推出的用于数值计算的交互式软件系统，具有强大的数值分析、矩阵运算、信号处理、图形显示和建模仿真功能. Matlab是“Matrix Laboratory”的缩写，意思是“矩阵实验室”，其强大的数据处理能力和丰富的工具箱使它的编程极为简单，因此，它成为科学家和工程技术人员解决实际问题的首选计算工具软件。

本章的第一节主要介绍Matlab软件的简单使用方法，从第二节到第六节在讲解Matlab 用于解决高等数学和线性代数中的相关计算的函数基础上, 通过一些简单的数学实验例题,让学生体会如何用Matlab辅助解决数学问题. 最后，通过一些与线性代数相关的数学建模实例，让学生掌握数学建模的简单方法,学会利用Matlab软件辅助解决实际问题，以培养学生良好的数学意识和数学素质.6.1 Matlab环境及使用方法6.1.1 Matlab窗口管理Matlab启动后显示三个窗口，如图6.1所示。

左上窗口为工作区间窗口，显示用户定义的变量及其属性类型及变量长度。

工作区间窗口也可显示为当前目录窗口，显示Matlab 所使用的当前目录及该目录下的全部文件名。

左下窗口为历史窗口，显示每个工作周期（指Matlab启动至退出的工作时间间隔）在命令窗口输入的全部命令，这些命令还可重新获取应用。

右侧窗口为Matlab命令窗口，可在里面输入相关运算命令，完成相应计算。

三个窗口中的记录除非通过Edit菜单下的清除操作，否则将一直保存。

Matlab运行期间（即程序退出之前）,除非调用Clear函数，否则Matlab会在内存中保存全部变量值，包括命令输入的变量以及执行程序文件所引入的变量。

清除工作空间变量值也可以通过Edit下拉菜单中的Clear Workspace命令实现。