Задания к лабораторной работе 3
Лабораторная работа 2.
Тема: Векторы и матрицы
Цель: научить создавать векторы и матрицы разными способами, производить с ними различные операции.
Общие сведения
Задачи линейной алгебры, решаемые в MathCAD, можно условно разделить на два класса. Первый ‑ это простейшие матричные операции, которые сводятся к определенным арифметическим действиям над элементами матрицы. Они реализованы в виде операторов и нескольких специфических функций, предназначенных для создания, объединения, сортировки, получения основных свойств матриц и т. д. Второй класс ‑ это более сложные действия, которые реализуют алгоритмы вычислительной линейной алгебры, такие как вычисление определителей и обращение матриц, вычисление собственных векторов и собственных значений, решение систем линейных алгебраических уравнений и различные матричные разложения.
Простейшие операции матричной алгебры реализованы в MathCAD в виде операторов, причем их запись максимально приближена к математическому значению. Каждый оператор выражается соответствующим символом. Некоторые операции применимы только к квадратным матрицам N ´ N, некоторые допускаются только для векторов (например, скалярное произведение), а другие, несмотря на одинаковое написание, по-разному действуют на векторы и матрицы.
Имеется два способа создать матрицу.
1-й способ. Использование команды создания массивов:
· Воспользоваться командой Вставка ® Матрица;
· нажатие клавиш Ctrl+M;
· выбор пиктограммы с изображением шаблона матрицы на панели инструментов Матрицы.
В диалоговом окне указать размерность матрицы, т. е. количество ее строк m (Rows) и столбцов n (Columns).
Для векторов один из этих параметров должен быть равен 1. При m = 1 получим вектор-столбец, а при n = 1- вектор-строку.
Далее на экране появится шаблон , в который нужно ввести значения элементов массива.
Обращаться к отдельным элементам вектора или матрицы можно используя нижний индекс. Для элемента матрицы указываются два индекса, один ‑ для номера строки, другой ‑ для номера столбца.
Чтобы ввести нижний индекс, нужно нажать клавишу [ после имени вектора или матрицы или выбрать команду на панели Матрицы.
2-й способ. Использование ранжированной переменной.
Ранжированная переменная используется для определения индекса (номера) элемента массива.
1) Создать матрицу В, состоящую из 2 строк и 3 столбцов.
2) Создать вектор S, состоящий из 3 элементов
Команды панели инструментов Матрицы
Кнопка | Назначение |
| Создание матрицы |
| Обратная матрица |
| Определитель матрицы |
| Транспонирование матрицы |
| Выделение столбца матрицы |
Операторы для работы с массивами
Обозначения: для векторов ‑ V, для матриц ‑ М и для скалярных величин ‑ z.
Оператор | Ввод | Назначение оператора |
V1+V2 | V1+V2 | Сложение двух векторов V1 и V2 |
V1-V2 | V1-V2 | Вычитание двух векторовV1 и V2 |
-М | -М | Смена знака у элементов матрицы M |
V-z | V-z | Вычитание из вектора V скаляра z |
z*V, V*z | z*V, V*z | Умножение вектора V на скаляр z |
z*M, M*z | z*M, M*z | Умножение матрицы М на скаляр z |
V1*V2 | VI*V2 | Умножение двух векторов V1 и V2 |
M*V | M*V | Умножение матрицы М на вектор V |
М1*М2 | М1*М2 | Умножение двух матриц М1 и М2 |
| V/z | Деление вектора V на скаляр z |
| M/z | Деление матрицы М на скаляр z |
| М^n | Возведение матрицы М в степень п |
Фрагмент документа MathCAD:
Функции для работы с векторами и матрицами.
Некоторые из них (V должен быть вектором, A может быть вектором либо матрицей):
length(V) ‑возвращает число элементов в векторе v;
last(V) ‑ возвращает индекс последнего элемента;
max(A) ‑ возвращает максимальный по значению элемент;
min(A) ‑ возвращает минимальный по значению элемент.
Для работы с матрицами также существует ряд встроенных функций:
augment(M1, М2) ‑ объединяет в одну матрицы М1 и М2, имеющие одинаковое число строк;
identity(n) ‑ создает единичную квадратную матрицу размером , (n – размер матрицы(число));
stack(MI, M2) ‑ объединяет две матрицы М1 и M2, имеющие одинаковое число столбцов, сажая M1 над M2;
diag(V) ‑ создает диагональную матрицу, элемент главной диагонали которой ‑ вектор V;
cols(M) ‑ возвращает число столбцов матрицы М;
rows(M) ‑ возвращает число строк матрицы М;
rank(M) ‑возвращает ранг матрицы М;
tr(M) ‑ возвращает след (сумму диагональных элементов) квадратной матрицы М;
mean(M) ‑ возвращает среднее значение элементов массива М;
median(M) ‑ возвращает медиану элементов массива М;
eigenvals(M) ‑ возвращает вектор, элементами которого являются собственные значения матрицы M (M должна быть квадратной матрицей.);
submatrix(M,ir,jr,ic,jc) ‑ возвращает подмассив, состоящий из всех элементов, которые содержатся в строках с ir по jr и столбцах с ic по jc массива М.
Все матричные и векторные операторы допустимо использовать как в численных, так и в символьных расчетах. Мощь символьных операций заключается в возможности проводить их не только над конкретными числами, но и над переменными.
Фрагмент документа MathCAD:
Задания к лабораторной работе 3
1. Ввести в документ название лабораторной работы, вариант задания и фамилию студента
2. Создать квадратные матрицы А, В, D, размером (5,5,4 соответственно) первым способом
3. Исследовать следующие свойства матриц на примере преобразования заданных массивов:
· транспонированная матрица суммы двух матриц равна сумме транспонированных матриц (A+B) T =A T +B T ;
· транспонированная матрица произведения двух матриц равна сумме произведению транспонированных матриц, взятых в обратном порядке: (A*B) T =B T *A T ;
· при транспонировании квадратной матрицы определитель не меняется : |D|=|D T |;
· произведение квадратной матрицы на соответствующую ей квадратную дает единичную матрицу (элементы главной диагонали единичной матрицы равны 1, а все остальные – 0) D*D -1 =E.
4. Для матриц A,B найти обратные матрицы.
5. Найти определители матриц A,B.
6. Для матрицы А увеличить значения элементов в № раз, где № ‑ номер варианта.
7. Для матрицы В увеличить значения элементов на №.
8. Создать вектор C вторым способом, количество элементов которого равно 6.
9. Применить к матрицам А, В, D встроенные матричные функции (всевозможные) из приведенных в пункте “Функции для работы…..”
10. Применить к вектору С встроенные векторные функции.
11. Применить ко всем матрицам и вектору общие встроенные функции.
12. Сохранить документ.
1. Как создать матрицу, вектор ‑ строку, вектор ‑ столбец?
2. Какие операторы есть для работы с матрицами?
3. Перечислите команды панели инструментов Матрицы.
4. Как вставить матричные функции?
5. Как выполнять вычисления, если матрица задана в символьном виде?
Источник
Задания к лабораторной работе 3
1. Ввести в документ название лабораторной работы, вариант задания и фамилию студента
2. Создать квадратные матрицы А, В, D, размером (5,5,4 соответственно) первым способом
3. Исследовать следующие свойства матриц на примере преобразования заданных массивов:
· транспонированная матрица суммы двух матриц равна сумме транспонированных матриц (A+B) T =A T +B T ;
· транспонированная матрица произведения двух матриц равна сумме произведению транспонированных матриц, взятых в обратном порядке: (A*B) T =B T *A T ;
· при транспонировании квадратной матрицы определитель не меняется : |D|=|D T |;
· произведение квадратной матрицы на соответствующую ей квадратную дает единичную матрицу (элементы главной диагонали единичной матрицы равны 1, а все остальные – 0) D*D -1 =E.
4. Для матриц A,B найти обратные матрицы.
5. Найти определители матриц A,B.
6. Для матрицы А увеличить значения элементов в № раз, где № ‑ номер варианта.
7. Для матрицы В увеличить значения элементов на №.
8. Создать вектор C вторым способом, количество элементов которого равно 6.
9. Применить к матрицам А, В, D встроенные матричные функции (всевозможные) из приведенных в пункте “Функции для работы…..”
10. Применить к вектору С встроенные векторные функции.
11. Применить ко всем матрицам и вектору общие встроенные функции.
12. Сохранить документ.
Контрольные вопросы
1. Как создать матрицу, вектор ‑ строку, вектор ‑ столбец?
2. Какие операторы есть для работы с матрицами?
3. Перечислите команды панели инструментов Матрицы.
4. Как вставить матричные функции?
5. Как выполнять вычисления, если матрица задана в символьном виде?
Источник
Задания к лабораторной работе 3
1. Ввести в документ название лабораторной работы, вариант задания и фамилию студента
2. Создать квадратные матрицы А, В, D, размером (5,5,4 соответственно) первым способом
3. Исследовать следующие свойства матриц на примере преобразования заданных массивов:
· транспонированная матрица суммы двух матриц равна сумме транспонированных матриц (A+B) T =A T +B T ;
· транспонированная матрица произведения двух матриц равна сумме произведению транспонированных матриц, взятых в обратном порядке: (A*B) T =B T *A T ;
· при транспонировании квадратной матрицы определитель не меняется : |D|=|D T |;
· произведение квадратной матрицы на соответствующую ей квадратную дает единичную матрицу (элементы главной диагонали единичной матрицы равны 1, а все остальные – 0) D*D -1 =E.
4. Для матриц A,B найти обратные матрицы.
5. Найти определители матриц A,B.
6. Для матрицы А увеличить значения элементов в № раз, где № ‑ номер варианта.
7. Для матрицы В увеличить значения элементов на №.
8. Создать вектор C вторым способом, количество элементов которого равно 6.
9. Применить к матрицам А, В, D встроенные матричные функции (всевозможные) из приведенных в пункте “Функции для работы…..”
10. Применить к вектору С встроенные векторные функции.
11. Применить ко всем матрицам и вектору общие встроенные функции.
12. Сохранить документ.
Контрольные вопросы
1. Как создать матрицу, вектор ‑ строку, вектор ‑ столбец?
2. Какие операторы есть для работы с матрицами?
3. Перечислите команды панели инструментов Матрицы.
4. Как вставить матричные функции?
5. Как выполнять вычисления, если матрица задана в символьном виде?
studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.001 с) .
Источник
Решить систему линейных уравнений:
Nbsp; Министерство образования РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» (НИУ МГСУ) филиал НИУ МГСУ в г. Мытищи ОТЧЕТ
Выполнения самостоятельных работ по дисциплине «Прикладное программное обеспечение»
Выполнил: Студент ФИО
Принял: зав. кафедрой ПММ
Лабораторная работа №1
Задание № 1
Вычислить значение арифметического выражения:
Задание № 2
Вычислить значение арифметического выражения:
Задание № 3
Вычислить значение арифметического выражения. Результат выведите с 6 знаками после запятой.
Задание № 4
Определить ранжированные переменные x, y, и z, показать их значения в таблицах вывода. Определить по заданному выражению функцию пользователя, вычислить значения функции для переменных x, y, и z и показать их в таблице вывода.
Задание № 5
Определить функцию f(x), вычислить ее значение при x = 2,9 и построить таблицу значений функции для x [2; 12] с шагом 1. Построить график функции.
Задание № 6
На одном графике постройте графики функций:
Sin x 2. sin 2 x 3. 2 sin x 4. sin x2
Лабораторная работа №2
Пример № 1
Пример № 2
Пример № 3
Задание № 1
Постройте графики функций (одной переменной, кривой, заданной параметрически и двух переменных соответственно)
,
,
Задание № 2
Отобразить графически пересечение поверхностей и
. Матрицы для построения поверхностей задать с помощью функции CreateMesh.
Лабораторная работа 3
Задание № 1
Ввести в документ название лабораторной работы, вариант задания и фамилию студента
Задание № 2
Создать квадратные матрицы А, В, D, размером (5,5,4 соответственно) первым способом.
Задание № 3
Исследовать следующие свойства матриц на примере преобразования заданных массивов:
Задание № 4
Для матриц A, B найти обратные матрицы.
Задание № 5
Найти определители матриц A,B.
Задание № 6
Для матрицы А увеличить значения элементов в № раз, где № — номер варианта.
Задание № 7
Для матрицы В увеличить значения элементов на №.
Задание № 8
Создать вектор C вторым способом, количество элементов которого равно 6.
Задание № 9
Применить к матрицам А, В, D встроенные матричные функции (всевозможные) из приведенных в пункте “Функции для работы…..”
Задание № 10
Применить к вектору С встроенные векторные функции.
Задание № 11
Применить к вектору С встроенные векторные функции.
Задание № 12. Сохранить документ.
Лабораторная работа №4
Задание № 1
Построить график функции f(x) и приблизительно определить один из корней уравнения. Решить уравнение f(x) = 0 с помощью встроенной функции MathCAD root.
f(x) =
Задание № 2.
Для полинома g(x) выполнить следующие действия: 1. с помощью команды Символы → →→ → Коэффициенты полинома создать вектор V, содержащий коэффициенты полинома; 2. решить уравнение g(x) = 0 с помощью функции polyroots; 3. решить уравнение символьно, используя команду Символы → →→ → Переменные → →→ → Вычислить.
Задание 3.
Решить систему линейных уравнений:
1. матричным способом и используя функцию lsolve;
Методом Гаусса;
Используя функцию Find.
Задание № 4
Преобразовать нелинейные уравнения системы к виду f 1(x) = y и f 2 (y)= x. Построить их графики и определить начальное приближение решения. Решить систему нелинейных уравнений с помощью функции Minerr.
Задание № 5
Дата добавления: 2019-02-22 ; просмотров: 2357 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Источник