1074

Работа с матрицами в MathCAD

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Выполняя данную работу, мы научились вычислять матрицы, изучили панель операций с матрицами и векторами, научились вводить матрицы с разными размерами, вычисляли транспонированную матрицу. Так же научились вычислять определители матриц и проверили правильность решения матриц.

Русский

2013-01-06

595.5 KB

94 чел.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Поволжский государственный технологический университет»

(ФГБОУ ВПО «ПГТУ»)

Отчет по лабораторной работе №3

по дисциплине

«Теория систем и системный анализ»

25 вариант

                                                                        Выполнила: студентка

                                                                        1-го  курса  ЭФ   группы

                                                                    ПИб-11 Уртьева И.Ю.

                                                                    Проверила :

                                                                    Пайзерова Ф. А.

Йошкар-Ола

2012 г.

ЦЕЛЬ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ.

Научиться работать с матрицами в MathCAD.

Лабораторное задание.

3.1. Ввести заданные в столбце 1 матрицы (п.4.3.2).

3.2.  Транспонировать заданные матрицы (матрицы из столбцов 1 и 2) (п.9.1.1)

3.3.  Найти линейную комбинацию матриц (столбец 1) (п.9.1.2, 9.1.3)

3.4.  Найти произведение каждой матрицы на транспонированную и транспонированной матрицы на саму матрицу (матрицы из столбцов 1 и 2). (п.9.1.2)

3.5. Рассчитать определитель для  всех полученных матриц. (п.9.1.5)

3.6. Решить систему линейных уравнений по вашему варианту (см. лабораторную работу 7 (решение систем уравнений, первый столбец таблицы)) матричным способом,  и проверить, используя матрицы,  правильность решения (см. приложение к этой лабораторной работе). Рассчитать модуль вектора правых частей и скалярное произведение этого вектора на самого себя.


Задания:

1)3*А-2*В, А= , В=.

2) f(x)=2*-3*+5, A=

3)

                       

3.1. Ввести заданные в столбце 1 матрицы.

                    3*А-2*В, А= , В=

Для вычисления этого примера нужно на панели инструментов вызвать калькулятор , а так же нужно вызвать Панель инструментов  «Вектор и матрица» и выбрать нужные значения:

                   

             

                              

 Для начала нужно присвоить значение А и В : «А :=», «В:=» , а для того, чтобы задать матрицу , нужно кликнуть мышкой по

И после этого появится окошко, в котором нужно ввести количество строк и столбцов

После нажимаем ОК и появится  

в которую вбиваем значения и получим результат:

3.2.  ТРАНСПОНИРОВАТЬ ЗАДАННЫЕ МАТРИЦЫ

Чтобы транспонировать матрицы, необходимо вызвать на панели инструментов «Матрица»     и выбрать   .

И результат получится:

3.3.  НАЙТИ ЛИНЕЙНУЮ КОМБИНАЦИЮ МАТРИЦ

Чтобы найти линейную комбинацию, нужно аналогичным же образом  вбивать значения , представленные выше в пунктах и в результате получим :

3.4.  НАЙТИ ПРОИЗВЕДЕНИЕ КАЖДОЙ МАТРИЦЫ НА ТРАНСПОНИРОВАННУЮ И ТРАНСПОНИРОВАННОЙ МАТРИЦЫ НА САМУ МАТРИЦУ.

Чтобы найти линейную комбинацию, нужно аналогичным образом  вбивать значения , представленные выше в пунктах и в результате получится :

А для того, чтобы  найти значение функции  f(x)=2*-3*+5

нужно присвоить А «А:=» значения    , затем присвоить х значение А «х:=А» .

А  функцию  f(x)=2*-3*+5

нужно записать в виде :

И в результате получится:

3.5. РАССЧИТАТЬ ОПРЕДЕЛИТЕЛЬ ДЛЯ  ВСЕХ ПОЛУЧЕННЫХ МАТРИЦ

Чтобы найти значение определителя, нужно кликнуть мышкой по символу

и на экране выходит :

После этого нам  нужно кликнуть мышкой по символу:

И в экране появится:

Также вбиваем значения и в результате получим:

3.6. РЕШИТЬ СИСТЕМУ ЛИНЕЙНЫХ УРАВНЕНИЙ ПО ВАШЕМУ ВАРИАНТУ (СМ. ЛАБОРАТОРНУЮ РАБОТУ 7 (РЕШЕНИЕ СИСТЕМ УРАВНЕНИЙ, ПЕРВЫЙ СТОЛБЕЦ ТАБЛИЦЫ)) МАТРИЧНЫМ СПОСОБОМ,  И ПРОВЕРИТЬ, ИСПОЛЬЗУЯ МАТРИЦЫ,  ПРАВИЛЬНОСТЬ РЕШЕНИЯ (СМ. ПРИЛОЖЕНИЕ К ЭТОЙ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ). РАССЧИТАТЬ МОДУЛЬ ВЕКТОРА ПРАВЫХ ЧАСТЕЙ И СКАЛЯРНОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ ЭТОГО ВЕКТОРА НА САМОГО СЕБЯ.

Эту систему можно решить тремя способами:

  1.  Матричная форма записи.
  2.  Методом Крамера.
  3.  Методом Гаусса.

Матричная форма записи

В данной системе уравнений даны три неизвестные и стоящие перед ними коэффициенты. И эти коэффициенты нужно записать в виде:

А значения этих трех неизвестных:

Для того, чтобы найти значения трех неизвестных, нужно воспользоваться формулой: x:=

Чтобы достовериться правильно ли значения подсчитали, воспользуемся формулой:

Так же чтобы удостовериться, что нашли те же значения правильно, сделаем проверку, подставляя значения в формулу:

x:=Isolve(A,B)

и программа должна вывести одно и тоже значение

Результат работы программы :

МЕТОД КРАМЕРА

Чтобы решить систему уравнений методом Крамера, нужно вычислить их определители, заменяя столбцы:

После этого нужно найти отношение каждых этих определителей на определитель начальной матрицы. Этими действиями мы найдем значение неизвестных системы уравнений.

И в результате получим:

МЕТОД ГАУССА

Для того, чтобы решить систему методом Гаусса, нужно сперва ввести матрицу системы и матрицу - столбец  правых частей.

После этого нужно сформировать расширенную матрицу системы.

Для того, чтобы сформировать расширенную матрицу системы, нужно использовать функцию augment(A,b), которая формирует матрицу, добавляя к столбцам матрицы системы A справа столбец правых частей b(в приведенном  документе расширенной матрице системы присвоено имя Ar). Функция rref(Ar) выполняет элементарные операции со строками расширенной матрицы системы Ar-приводит ее к ступенчатому виду с единичной матрицей в первых столбцах, т.е. выполняет прямой и обратный ходы гауссова исключения, Ag – имя результата (ступенчатой формы матрицы Ar). Функция submatrix(Ag,0,2,3,3), выделяя последний столбец матрицы Ag, формирует столбец решения системы. Проверка (вычисление Aпозволяет убедиться в правильности решения. Результат работы в программе:

ВЫВОД.

Выполняя данную работу, мы научились вычислять матрицы, изучили панель операций с матрицами и векторами, научились вводить матрицы с разными размерами, вычисляли транспонированную матрицу. Так же научились вычислять определители матриц и проверили правильность решения матриц.

Кроме того, мы научились решать разными методами системы линейных алгебраических уравнений. Мы решили их с помощью матричной формы записи, методом Крамера и Гаусса, которые проверили на правильность решения.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

34328. Технологическая блок-схема и пооперационная структура 21 KB
  Технологическая схема прва состоит из отдельных операций через ке проходит сырье для получения продукта. Все процессы взаимосвязаны между собой и направлены на изготовление конечного продукта. Для получения конечного продукта могут быть и другие схемы но здесь важно с экономической точки зрения оценить в кой схеме мы имеем больше выгоды.
34329. Принцип составления материального и энергетического балансов 24 KB
  Под технологическим балансом подразумевают результаты расчетов отражающих количество введенных и полученных в производственном процессе материалов и энергии. В основе составления материального и энергетического балансов лежат законы сохранения материи и энергии. энергии и колва выведенной с продуктом и отходами энергии. выход продции коэфты полезного использя энергии расходы и потери сырья т.
34330. Производство бетона и железобетона 28 KB
  Бетон искусый каменй матл получй в резте затвердевания перемешанной и уплотненной бетонной смеси состоящей из вяжущего вва воды и заполнителей. Чтобы повысить прочность вводят стальную арматуру железобетон. Выбор вяжущего опредся условиями эксплуаи бетй консти назначением прочность бетона видом бетй консти.
34331. Определение расходных коэффициентов, степени превращения, выхода продукции 22.5 KB
  Коэффициент определяется отношением массы сырья к массе целевого продукта: K=mс mц. Характеризует сколько можно получить целевого продукта с едцы сырья. Степень совершенства техн процесса определяется выходом продукта и ее качеством. Под выходом продукта Х понимают отношение фактически полеченного продукта Мф к теоретическому Мт ке можно было бы получить их данного исходного вещества: Х=Мф Мт Для хим реакций выход продукта определяется по уровню реакций с учетом количества исходного вещества.
34333. Технико-экономические показатели химико-технологических процессов 27.5 KB
  Чаще всего основой классификации химикотехнологических процессов является способ организации процесса кратность обработки сырья вид используемого сырья тип основной химической реакции. Комбинированные процессы могут характеризоваться непрерывным поступлением сырья и периодическим отводом продукта рис.2 г периодическим поступлением сырья и непрерывным отводом продукта рис.2 в периодическим поступлением одного из исходных видов сырья и непрерывным другого рис.
34334. Химико-технологические процессы 22 KB
  Химикотехнологические процессы Химикотехнологический процесс ХТП можно рассматривать как разновидность производственного процесса включающего стадию химического превращения веществ. Любой ХТП можно представить состоящим из трех основных стадий: подготовки сырья химического превращения и выделения целевого продукта и характеризуются различными физическими и физикохимическими явлениями при подготовке исходных реагентов к химическим превращениям стадия 1 или выделении целевого продукта из смеси веществ после химического. Первая и...
34335. Производство серной кислоты контактным способом 23.5 KB
  Производство серной кислоты контактным способом Производство серной кислоты контактным способом включает четыре стадии: получение диоксида серы; очистку газа от примесей получение триоксида серы; абсорбцию триоксида серы. Третья стадия производства серной кислоты является основной. В четвертой стадии процесса производства серной кислоты охлажденный окисленный газ направляется в абсорбционное поглотительное отделение цеха. Поэтому SОз поглощается концентрированной серной кислотой в две стадии.
34336. Области применения серной кислоты и технико-экономические показатели ее производства 32.5 KB
  Области применения серной кислоты и техникоэкономические показатели ее производства. Производство серной кислоты одной из самых сильных и дешевых кислот имеет важное народнохозяйственное значение обусловленное ее широким применением в различных отраслях промышленности. Контактным способом получают около 90 от общего объема производства кислоты так как при этом обеспечивается высокая концентрация и чистота продукта. В качестве сырья для производства серной кислоты применяются элементарная сера и серный колчедан; кроме того широко...