0526《科学计算可视化》2018年6月期末考试指导

发布时间:2023-11-21 12:11:23浏览次数:19
0526《科学计算可视化》2018 年 6 月期末考试指导一、考试说明(一)说明满分为 100 分,考试时间为 90 分钟, 考试形式为闭卷。(二)题型及各题型所占分数和相应的答题技巧1.简答题(每题 20 分,共 40 分)答题技巧:需要答出与问题相关的重要知识点(即讲义与课件中的知识点),如需要,可对相关内容展开阐述。2.写出完成每题任务所需的指令(每题 20 分,共 60 分)答题技巧:按照任务要求作答,准确、简介,使用正确的语句即可。必要时可以添加注释。二、复习重点内容第 1 章 MATLAB R2010a 环境1.MATLAB 的八个主要的工具箱:(1)控制系统工具箱(Control System Toolbox):主要应用于连续系统设计和离散系统设计,传递函数和状态空间模型建立,模型转换,方程求解,频域响应,时域响应,根轨迹分析,增益选择,极点分配等。(2)信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox):主要应用于数字和模拟滤波器设计,应用及仿真,参数化模型,谱分析和估计,FFT 变换,DCT 变换等。( 3 ) 神 经 网 络 工 具 箱 ( Neural Network Toolbox ) : 主 要 应 用 于 BP 网 络 ,Hopfield、Kohonen 网络,径向基函数网络,竞争、线性、Sigmoidal 等传递函数,前馈、递归等网络结构,性能分析及应用,自组织网络等。(4)模糊逻辑控制工具箱(Fuzzy Logic Toolbox):主要应用于友好的交互设计界面,自适应神经—模糊学习、聚类及 Sugeno 推理,支持 Simulink 动态仿真,可生成C 语言源代码等。(5)图像处理工具箱(Image Processing Toolbox):主要应用于二维滤波器设计和滤波输入,图像恢复增强,色彩、集合及形态操作,二维变换,图像分析和统计等。(6)优化工具箱(Optimization Toolbox):主要应用于线性规划和二次规划,求函数的最大值和最小值,多目标优化,约束条件下的优化,非线性方程求解等。(7)统计工具箱(Statistics Toolbox):主要应用于概率分布和随机数生成,多变量分析,回归分析,主极分析,假设检验等。(8)符号数学工具箱(Symbolic Math Toolbox):主要实现符号运算,包括极限、微积分、符号方程等。2. M 文件编辑/调试器窗口的启动方法:第 一 种 : 单 击 MATLAB 界 面 上 的 Function 图 标 , 或 者 选 择 菜 单“File”→“New”→“Script”\“Function”命令,可打开空白的 M 文件编辑器。第二种:单击 MATLAB 界面上的 Open 图标,或者选择菜单“File”→“Open”命令,在打开的“Open”对话框中填写所选文件名,单击“打开”按钮,就可出现相应的 M文件编辑器。第三种:用鼠标双击当前目录窗口中的 M 文件(扩展名为.m),可直接打开相应文件的 M 文件编辑器。 3. MATLAB 用户文件格式程序文件、数据文件、可执行文件、图形文件、模型文件第 2 章 MATLAB 数值计算1.数据类型:整形、浮点型、字符型、逻辑型;2.矩阵输入:(1)通过显式元素列表输入矩阵;(2)通过语句生成矩阵;(3)由函数产生特殊矩阵3.矩阵和数组的运算(1)加减运算>> x=A+B>> x=A – B(2)除法运算>> X=A\B(3)乘方运算>> X=A^B(4)转置运算>> x1=x2‘ (5)关系和逻辑运算4 多项式的计算(1)多项式求值函数 polyval 可以用来计算多项式在给定变量时的值,是按数组运算规则进行计算的。语法:polyval(p,s) (2)多项式求根a) roots 用来计算多项式的根。语法:r=roots(p) b) 与函数 roots 相反,可以用 poly 函数根据多项式的根计算多项式的系数。语法:p=poly (r) (3)特征多项式对于 1 个方阵 S,其特征多项式为 det(S-XI),可以用函数 poly 计算矩阵的特征多项式的系数。特征多项式的根即为特征值,用 roots 函数计算。语法:p=poly (s) (4)部分分式展开语法:[r,p,k]=residue(b,a) 第 3 章 MATLAB 符号计算1.求反函数对于函数 f(x),若存在另一个函数 g(.),使得 g(f(x))=x 成立,则函数 g(.)称为函数 f(x)的反函数。在 MATLAB 中,finverse 函数可以求得符号函数的反函数。语法:finverse(f,v) %对指定自变量 v 的函数 f(v)求反函数 2.求复合函数运用函数 compose 可以求符号函数 f(x)和 g(y)的复合函数。语法:compose(f,g) %求 f(x)和 g(y)的复合函数 f(g(y)) compose(f,g,z) %求 f(x)和 g(y)的复合函数3.符号积分积分分为定积分和不定积分。运用函数 int 可以求得符号表达式的积分,即找出一个符号表达式 F,使得 diff(F)=f,也可以说是求微分的逆运算。语法:int(f, 't') %求符号变量 t 的不定积分int(f, 't',a,b) %求符号变量 t 的积分int(f, 't', 'm', 'n') %求符号变量 t 的积分4.符号级数(1)symsum 函数语法:symsum(s,x,a,b) %计算表达式 s 的级数和(2)taylor 函数泰勒级数的计算使用 taylor 函数语法:taylor (F,x,n) %求泰勒级数展开5.符号方程的求解当方程不存在解析解又无其他自由参数时,MATLAB 可以用 solve 命令给出方程的数值解。语法:solve('eq', 'v') %求方程关于指定变量的解solve('eq1', 'eq2', 'v1', 'v2',…) %求方程组关于指定变量的解MATLAB 提供了 dsolve 命令,可以用于对符号常微分方程进行求解。语法:dsolve('eq', 'con', 'v') %求解微分方程dsolve('eq1,eq2…', 'con1,con2…', 'v1,v2…') %求解微分方程组6.绘图命令ezplot 命令是绘制符号表达式的自变量和对应各函数值的二维曲线, ezplot3 命令用于绘制三维曲线。语法:ezplot(F,[xmin,xmax],fig) %画符号表达式的图形语法:ezplot3(x,y,z,[tmin,tmax],'animate') %绘制三维曲线第 4 章 MATLAB 计算的可视化和 GUI 设计1.plot 命令plot 命令是 MATLAB 中最简单而且使用最广泛的 1 个绘图命令,用来绘制二维曲线。 语法:plot(x) %绘制以 x 为纵坐标的二维曲线plot(x,y) %绘制以 x 为横坐标,y 为纵坐标的二维曲线2.多个图形绘制方法(1)指定图形窗口如果需要多个图形窗口同时打开时,可以使用 figure 语句。语法:figure(n) %产生新图形窗口(2)同一窗口多个子图如果需要在同一图形窗口中布置几幅独立的子图,则可以在 plot 命令前加上 subplot 命令以便将 1 个图形窗口划分为多个区域,每个区域 1 幅子图。语法:subplot(m,n,k) %使 m´n 幅子图中的第 k 幅成为当前图3.交互式图形命令(1)ginput 命令ginput 命令与其他图形命令的原理不同,不是把数据表现在图上,而是从图上获取数据。ginput 命令在数值优化和工程设计中都十分有用,仅适用于二维图形。语法:[x,y]=ginput(n) %用鼠标从图形上获取 n 个点的坐标(x,y)(2)gtext 命令gtext 命令是把字符串放置到图形中鼠标所指定的位置上,该命令对二维、三维图形都适用。语法:gtext('s') %用鼠标把字符串放置到图形上4.对数坐标图形对数坐标图形由 semilogx、semilogy 和 loglog 命令实现。语法:semilogx(x,y,'参数') %绘制 x 为对数坐标的曲线semilogy(x,y,'参数') %绘制 y 为对数坐标的曲线loglog(x,y,'参数') %绘制 x、y 都为对数坐标的曲线5.极坐标图极坐标图由 polar 命令实现。语法:polar(theta,radius,'参数') %绘制极坐标图 三、重点习题一、简答题1、复数可以有哪几种表示方式?2、列出在 MATLAB 中各种运算符的优先级顺序。二、写出完成每题任务所需的指令1、求矩阵A=[a11a12a21a22]的逆。2、求矩阵A=[a11a12a21a22]的特征根。3、计算 a=[6 5 32 1 5][6 9 32 7 5]与 b=[2 4 14 6 8]的数组乘积。 四、答案一、简答题:1. z=a+b*i 或 z=a+b*jz=a+bi 或 z=a+bj(当 b 为常量时)z=r*exp(i*)2. '(矩阵转置)、^(矩阵幂)和.'(数组转置)、.^(数组幂)→ ~(逻辑非)→*(乘)、/(左除)、\(右除)和.*(点乘)、./(点左除)、.\(点右除)→+、(加减)→:(冒号)→<、<=、>、>=、~ = →&(逻辑与)→ |(逻辑或)→ &&(先决与)→ ||(先决或)二、写出完成每题任务所需的指令1.>> syms a11 a12 a21 a22;>> A=[a11,a12;a21,a22]>>AI=inv(A)2.>> syms a11 a12 a21 a22; >> A=[a11,a12;a21,a22]>> AE=eig(A)3.>> a=[6 5 3;2 1 5]; >> b=[2 4 1;4 6 8]; >> a.*b考试指导使用说明:说明:本考试指导只适用于 201803 学期 6 月期末考试使用,包括正考和重修。指导中的章节知识点涵盖考试所有内容,给出的习题为考试类型题,习题答案要点只作为参考,详见课程讲义或课程 ppt。在复习中有任何问题请到课程答疑区咨询。祝大家考试顺利!
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