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该报告涉及数值分析实践,包含四个基础实验,并使用MATLAB软件进行。

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简介:
实验一:运用复化辛普森公式进行定积分计算。首先,需要对复化梯形公式、复化Simpson公式、Romberg方法和复化Gauss-Legendre公式的计算原理进行深刻理解。其次,要掌握Newton-Cotes求积公式的内在逻辑,包括对这些公式误差以及代数值精度方面的考量。具体而言,需要参考教材内容,编写复化辛普森算法的程序,并在MATLAB环境中进行实现,并借助MATLAB内置函数进行对比计算,从而完成误差分析。实验二:非线性方程根的数值求解。该实验旨在探讨利用一般迭代法和Newton迭代法求解非线性方程根的方法。同时,也将深入分析迭代函数对收敛性的影响,以及初值的选择对迭代法的效果产生的影响。此外,还将对收敛性与收敛速度之间的关系进行详细比较和讨论。要求学生熟练掌握二分法及Newton迭代法的编程语法,并学会运用MATLAB函数solve、fzero、fsolve等工具来解决非线性方程组的问题。实验三:线性方程组数值解法研究。本实验着重于使用MATLAB语言来实现Gauss算法、Cholesky算法以及LU分解方法,从而求解一般的线性方程组问题。要求学生独立设计编程方案并实现这些算法的核心逻辑。对于实际问题,学生应能够自主地建立线性方程组模型,并利用自己的程序对其进行求解和分析。实验四:线性代数方程组的迭代法求解。该实验旨在通过使用MATLAB语言实现Jacobi迭代算法、Gauss-Seidel迭代算法、逐次超松弛迭代法和共轭梯度法等方法来解决一般的线性代数方程组问题。要求学生根据上述迭代法的特性和要求,自主设计编程方案并实现相应的算法逻辑。对于较为复杂的线性方程组问题,学生可以运用自己的程序进行高效的求解处理。

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  • 测试
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    本软件测试实验报告详细记录了四项核心实验过程与结果分析,旨在评估被测软件的质量和性能,为后续改进提供依据。 报告包含以下实验: **实验一:黑盒测试用例设计** - 实验内容: - 对三角形问题进行等价类测试及边界值分析。 - 使用决策表法对NextDate()函数进行测试。 **实验二:白盒测试用例设计** - 实验内容: - 进行一元二次方程求解程序的控制流测试。 - 实验要求: - 提供控制流测试用例及相应的测试结果。 **实验三:基于缺陷模式的软件测试** - 实验内容: - 使用C++语言和Java语言进行缺陷模式分析与测试。 - 实验要求: - 提供详细的测试用例以及最终的测试结果。 **实验四:系统测试** - 实验内容: - 对数据库应用系统的性能进行全面评估,包括响应时间和吞吐量等关键指标。 - 实验要求: - 设计并实施相应的性能测试用例,并记录所有相关的数据和结论。
  • MATLAB
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    本实验报告基于MATLAB软件进行编写,涵盖多项数值分析的基础内容和实验操作,旨在通过实践加深对数值方法的理解与应用。 实验一:复化辛普森公式求定积分 1. 理解复化梯形公式、复化Simpson公式、Romberg方法以及复化Gauss-Legendre公式的概念。 2. 掌握Newton-Cotes求积公式的原理,包括了解这些公式的误差及代数精度,并编写出用于实现复化辛普森算法的程序,在Matlab中运行并使用内置函数进行计算和误差分析。 实验二:非线性方程求解 内容为利用一般迭代法与Newton迭代法来解决非线性方程根的问题,讨论不同迭代函数对收敛性的影响以及初始值的选择如何影响到不同的方法。要求掌握Matlab中二分法及Newton迭代法编程的语法,并学会使用solve、fzero和fsolve等内置函数求解非线性方程(组)。 实验三:线性方程组的数值解法 内容为用Matlab语言实现Gauss算法,cholesky分解以及Lu分解来解决一般形式的线性方程组问题。要求根据具体算法的要求设计并编写程序,并能够将实际问题转化为需要求解的线性方程组。 实验四:迭代方法在解线性代数方程中的应用 内容为使用Matlab语言实现Jacobi迭代法、Gauss-Seidel迭代法、逐次超松弛(SOR) 迭代法和共轭梯度(CG) 法来解决一般的线性代数方程组问题。要求根据具体算法的要求设计并编写程序,能够处理复杂的线性方程系统,并通过自编的代码进行求解。
  • MATLAB
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    本实验报告基于MATLAB软件平台,通过具体案例介绍了数值分析中的常见问题求解方法,包括但不限于插值、拟合、数值积分与微分等。 对于初学者来说,一些经典的实验非常有帮助,比如多项式插值的振荡现象以及Lorenz问题与混沌的研究。这些内容能够提供深入的理解和实践机会。
  • MATLAB
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    本实验报告通过MATLAB软件进行数值分析实验,涵盖插值、拟合、微分方程求解等内容,旨在提高学生在工程和科学计算中的实践能力。 应用数值分析方法,完善代码,使文档更加工整。
  • MATLAB:仿真与应1.pdf
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    本PDF文档是《MATLAB基础实验报告:仿真软件与应用实践1》的基础教程和实践指南,内容涵盖使用MATLAB进行仿真的基本知识、技能及案例分析。适合初学者学习并掌握该软件的应用技巧。 仿真软件与应用实践1 MATLAB基础实验报告(代码总结心得) 一、实验目的和要求: 1. 掌握数组与矩阵的创建方法,包括矩阵运算、数组运算及向量与矩阵的特殊处理; 2. 学会二维图形、三维曲线以及曲面图的绘制,并能够添加相应的标注。 二、实验内容: 1. 使用“:”操作符和 linspace 函数生成数组 a=[0,6,12,18,24,30,36,42],并将其分别转化为 4*2 和 2*4 的矩阵。 2. 在MATLAB中输入矩阵A,并回答以下问题: (1)创建一个包含 A 中第2列到第4列所有元素的 4x3 数组 B; (2)生成一个由 A 中第3行和第四行的所有元素组成的 2*4 矩阵 C; (3)构建一个含有A中前两行与后三列所有元素的矩阵 D,其大小为 2*3; (4)利用单下标方法及双下标方法分别创建向量a=[-5,6,15]和b=[6,8,1]。使用这两个向量生成一个新矩阵E,并通过“[]”删除原矩阵A的第二行与第三列。 3. 设有 a、b 和 c 三个数组,其中: (1)计算a+b,a*b,a.*b,ab,a.b,a^2,a.^2的结果并分析; (2)求c中所有元素的平均值、最大值以及中间数值,并将这些数从小到大排序; (3)解释 b(2:3,[1,3]) 的含义,生成该数组后将其赋给变量d。 4. 已知矩阵A=[■(7&2&1&-2@9&15&3&-2@-2&-2&11&5@1&3&2&13)],使用MATLAB求解以下内容:矩阵的秩、行列式值、逆矩阵及特征向量和特征值。 5. 利用MATLAB计算方程组[■(7,2,1,-2;9,15,3,-2;-2,-2,11,3;1,3,2,13)]*[■(x_1@x_2@x_3@x_4 )]=[■(4@7@-1@0)]的解。 6. 使用不同的线型和颜色在同一坐标系内绘制曲线y=2e^(-0.5*x)*sin(2πx)及其包络,并添加必要的图形标注。 7. 在一个绘图窗口中以子图形式同时展示正弦、余弦、正切及余割函数的图像,为这些图形添加适当的标签和注释。 8. 选择xy平面内的区域[-8,8]*[-8,8]来绘制z=(sin√(x^2+y^2 ))√(x^2+y^2 ) 的三种三维曲面图。
  • 计算方法代码).zip
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    本资料包包含四份数值计算方法的实验报告及其配套源代码。每个实验详细介绍了算法原理、实现步骤以及结果分析,是学习数值计算的有效资源。 实验一: 使用二分法和牛顿法求方程的根 1. 实验目的:正确理解方程求根划界法和开放法,能够编程实现其中指定的方法,并且通过比较分析出两类方法的优缺点。 2. 实验任务:分别用二分法和牛顿法求解特定区间[2,3]内的方程根。观察并记录两种方法所需的迭代次数,并解释原因。 实验二: 使用高斯消元法与列主高斯消元法求解线性方程组 1. 实验目的:正确理解原始的高斯消去法,清楚其优缺点;同时了解列主元素消去法的优势并能在程序中体现。 2. 实验任务:使用原始高斯消除方法和列主元高斯消除方法分别求解给定线性方程组,并比较两种算法得到结果的精度。 实验三: 插值与拟合的应用及预测 1. 实验目的:理解插值法和曲线拟合法在实际问题中的应用场景,能够根据具体数据特征选择合适的数学模型并编程实现。 2. 实验任务:某乡镇企业在过去几年(从2010年到2016年)的生产利润如下表所示。请采用适当的算法预测该企业未来两年(即2017、2018年度)可能达到的盈利水平。 实验四: 数据插值与拟合的应用 1. 实验目的:理解数据插值和曲线拟合法在工程设计中的应用场景,能够根据具体需求选择合适的数学模型并编程实现。 2. 实验任务:给定一组战斗机机翼外形的数据点(x,y),基于这些已知信息生成满足加工精度要求的新坐标序列(假设每变化0.1个单位x时需给出对应的y值)。最后绘制出拟合曲线。
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    本报告通过实际案例详细记录了数据分析的过程与结果,包括数据收集、清洗、分析及可视化等步骤,旨在提升读者的数据处理能力。 #### 一、数据预处理方法的调研 **1.1 数据预处理概述** 数据预处理是数据分析过程中的关键步骤之一,旨在提高数据质量并为后续的数据分析奠定良好的基础。主要涵盖以下几个方面: - **数据清洗**: 处理缺失值和离群点。 - **数据集成**: 合并来自不同来源的数据集。 - **数据规约**: 减少不必要的信息以简化数据分析。 - **数据变换**: 如归一化处理等。 **1.1.1 数据清洗** 主要任务是确保数据的一致性和准确性。这包括缺失值和离群点的处理,这是预处理中最常见且重要的部分之一。 ##### (1)缺失值处理 对于变量的缺失率高(通常大于80%),重要性低的数据可以直接删除;若缺失率为较低,并不影响整体分析,则可使用基本统计量如均值、中位数等进行填充以修复数据完整性。 ##### (2)离群点处理 离群点是指明显偏离其他观测值的异常值。常见的处理方法包括: - **直接删除**: 如果确定是记录错误引起的。 - **修正原始数据**: 通过调查原因并更正来解决。 - **替代策略**: 使用统计量如中位数或均值替换。 **1.1.2 数据集成** 将来自不同来源的数据整合成一个统一的集合,过程中需处理冗余和冲突问题以确保数据的一致性及准确性。 **1.1.3 数据规约** 通过减少不必要的信息来简化数据分析。这可以通过以下几种方式实现: - **维度缩减**: 减少特征数量。 - **数值压缩**: 例如采样技术。 - **存储优化**: 使用数据压缩方法节省空间需求。 **1.1.4 数据变换** 将原始数据转换成适合分析的形式,常见做法包括规范化、标准化和聚集操作等。 #### 二、数据分类方法的调研 根据特征对数据对象进行分组。常用的方法有: - **K最近邻(KNN)分类器**: 基于距离度量。 - **决策树**: 构建规则集以确定类别归属。 - **朴素贝叶斯模型**: 利用独立性假设简化计算。 #### 三、参数预测仿真 **3.1 计算协方差** 衡量两个变量之间的线性关系强度,有助于理解它们的相关程度和方向。 **3.2 相关性可视化** 绘制相关矩阵热图以直观展示各变量间的关系模式。 **3.3 绘制散点图** 通过图表形式展现两变量间的相互作用及潜在趋势规律。 #### 四、故障诊断 利用分类模型进行预测。常用算法包括: - **K最近邻(KNN)分类器**: 根据距离选择邻居。 - **决策树**: 依据规则集确定类别归属。 - **朴素贝叶斯模型**: 基于假设特征间的独立性。 #### 结论 通过本实验报告的学习,我们深入了解了大数据分析与实践中涉及的数据预处理方法及常用分类算法。数据清洗是确保后续准确性的基础;选择合适的分类器能够有效提升预测效果。在具体应用中应根据问题特点灵活选用合适的方法和技术。
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    《数值分析实验报告》汇集了基于数学理论的实际编程与算法实现案例,内容涵盖了多项数值计算方法的应用实践及结果分析。 数值分析实验旨在通过实践探索线性方程组的解法,并利用计算机程序来解决这些问题。本次实验重点研究了两种直接求解方法:消元法与列主元消去法,这两种方法在数值计算领域具有重要地位。 本实验的目标是让学员熟悉线性方程组的计算过程、掌握Matlab软件的应用技巧以及理解解的精度不仅依赖于所用的方法,还受到问题本身的特性影响。实验内容主要包括以下部分: 1. 消元法:这种方法基于高斯-约旦消元过程,通过行变换将矩阵逐步化简为上三角或对角形式以求得线性方程组的解。在代码中首先使用`size(A)`确定矩阵维度,然后利用循环执行行交换和行倍乘操作确保主对角元素非零,并消除下方元素。最后通过回代法计算出结果。 2. 列主元消去法:这是一种改进后的消元方法,旨在减少数值误差的可能性。在每次迭代中选择列的最大绝对值作为主元并通过行交换将其置于主对角线上,从而降低数值不稳定性的风险。这种方法可以提高某些问题的解精度。 实验要求学员将提供的程序输入计算机并进行测试以确保其正确性,并使用调试后的程序解决给定的线性方程组(如A*x=b)。其中A和b分别为已知系数矩阵与常数向量。此外,还需比较自编程序及Matlab内置反斜杠运算符``在处理同一问题时的表现差异。 实验还要求针对不同规模的方程式(例如n=10, 20, 30)达到特定精度水平(如机器精度eps)。通过构造单位Hilbert矩阵`hilb(n)`和连续整数向量[1:n]来生成线性方程组,并分别使用自编程序及``求解。 这样的实验使学员能够深入了解数值解法的工作原理,体会不同方法在处理具有不同类型特性的系统时的优劣之处。同时还能提高编程能力和Matlab操作水平,这对于理解和应用数值分析技术解决实际问题至关重要。
  • 华南理工大学4
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    这份实验报告出自华南理工大学,涵盖了数值分析课程中的四个核心实验。每个实验均详细记录了理论背景、计算方法及结果分析,旨在帮助学生深入理解数值分析的基本概念与应用技巧。 华南理工大学计算方法数值分析实验报告(包含4个实验),有需要的同学可以参考。
  • 山东大学计算MATLAB代码
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    本课程为山东大学数值计算系列实验之一,专注于通过MATLAB编程进行数值分析与算法实现。学生将完成一系列编程任务,并提交包含详细步骤和结果的实验报告。 山东大学数值计算实验四包括MATLAB代码和实验报告内容。具体内容为: 1. Cholesky分解(Computer Problems P101 2.6)