1、精選優質文檔-傾情為你奉上精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業專心-專注-專業精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業MATLAB與數值分析課程教學大綱課程編號： 適用專業：電子信息工程、信息對抗技術、電磁場與無線技術、電波傳播與天線專業學 時 數：56學 分 數：3.5 開課學期：第3學期先修課程：高等數學，線性代數，C語言與高級程序設計執 筆 者：程建 編寫日期：2012.04 審核人：呂明一、課程性質和目標授課對象：本科生課程類別：學科基礎課教學目標：本課程主要介紹MATLAB軟件平臺的使用和編程技巧、數值計算方法的基礎理論和基本算法，并在通用軟件平臺MATLAB上開展教學。通過

2、該課程的學習，學生應了解MATLAB軟件平臺的基本特性、數值計算方法的基礎理論，掌握MATLAB的使用、MATLAB的編程技巧和數值計算的基本方法，具備MATLAB軟件平臺的熟練編程能力和數值求解算法的MATLAB編程實現的能力。二、課程內容安排和要求（一）教學內容、要求及教學方法本課程課堂教學內容主要包括兩大部分：MATLAB軟件平臺及編程；數值分析基礎理論與基本算法。1. MATLAB軟件平臺及編程（1）MATLAB概論授課時數： 2學時教學內容：1）MATLAB軟件平臺簡介MATLAB軟件平臺的歷程、影響、特點和功能等的介紹。2）MATLAB軟件平臺入門MATLAB軟件平臺的命令窗口、當

3、前目錄瀏覽器窗口、工作空間瀏覽器窗口、歷史命令窗口和數組編輯器窗口等的介紹。3）MATLAB的常量、運算符和基本操作MATLAB使用的常量值、各種運算符、基本操作命令和幫組命令與幫助窗口等的介紹，并以范例形式加以說明。教學要求：熟悉和了解MATLAB軟件平臺，掌握MATLAB的常量、運算符和基本操作。（2）MATLAB基礎知識授課時數： 4學時教學內容：1）MATLAB的數組與矩陣數組與矩陣的概念；數組或矩陣元素的標識、訪問與賦值；數組與矩陣的輸入法；矩陣的特有運算。2）字符串和符號矩陣字符串變量和函數求值；符號變量；符號矩陣的創建方法；符號矩陣的運算；符號矩陣運算中特有命令的應用。3）多項式

4、及其運算多項式運算函數；多項式運算舉例。教學要求：熟悉和了解MATLAB的字符串、符號矩陣和多項式的操作和運算，掌握MATLAB的數組與矩陣的操作和運算。（3）MATLAB程序設計授課時數： 2學時教學內容：1）M文件及函數編寫M文件的特點和編寫技巧；MATLAB的函數特點和編寫技巧；參數與變量；數據類型。2）程序結構MATLAB的選擇結構；MATLAB的循環結構。3）程序終止與異常MATLAB程序的終止控制；MATLAB程序的異常處理。教學要求：掌握M文件和函數的編寫，掌握MATLAB的數據類型和程序結構，了解MATLAB程序的終止控制和異常處理語句。（4）MATLAB數據的圖形表示授課時數

5、： 2學時教學內容：1）MATLAB二維繪圖基本二維繪圖；特殊的二維繪圖函數；填充多邊形。2）MATLAB三維繪圖三維圖形的基本函數；繪制三維折線及曲線；繪制三維網格曲面。教學要求：掌握MATLAB的二維繪圖和三維繪圖指令和編程技巧，了解MATLAB的二維繪圖和三維繪圖的應用。（5）Simulink建模與仿真基礎授課時數： 4學時教學內容：1）Simulink的基本操作與模型窗口介紹Simulink的啟動、Simulink模型庫的打開、Simulink仿真模型建立、仿真參數設置等基本操作，以及模型窗口的組成和功能等。2）模型創建與系統仿真介紹模型創建的基本操作、信號線的操作、模型的文本注釋，仿

6、真模型庫的基本模塊和參數設置，以及復雜系統的仿真與分析。3）子系統創建與封裝介紹子系統的創建、條件執行子系統，以及子系統的封裝。4）用MATLAB命令創建和運行Simulink模型介紹用MATLAB命令創建Simulink模型的相關指令、模塊和信號線添加的相關指令、模塊參數與屬性的操作指令等，以及用MATLAB命令運行Simulink模型的操作等。教學要求：熟悉和了解Simulink的基本操作與模型窗口功能，掌握模型創建與系統仿真的基本方法、子系統創建與封裝的基本方法，了解用MATLAB命令創建和運行Simulink模型。2. 數值分析基礎理論與基本算法（1）數值計算的基本概念授課時數：3學時

7、教學內容：數值分析簡介數值分析的原理和基本思想介紹；應用實例分析。誤差與有效數字誤差、誤差限、相對誤差、相對誤差限和有效數字的定義及相互關系；誤差的來源和誤差的基本特性；誤差的計算（估計）的基本方法。 算法的適定性問題與MATLAB中的數值計算精度數值分析中的病態和不穩定性問題介紹；病態問題和不穩定算法的實例分析；避免誤差危害的若干原則；MATLAB中的數值計算精度。教學要求：熟悉和了解數值分析的基本概念，掌握誤差分析的基本方法，了解數值計算算法設計中應當關注的基本問題。（2）線性方程組的數值方法授課時數： 6學時教學內容：高斯消元法高斯消元法；主元方式的高斯消元法；MATLAB函數實現。矩陣

8、分解矩陣LU分解的一般計算公式；利用LU分解的線性方程組求解方法；Cholesky分解；MATLAB函數實現。向量范數與矩陣范數向量范數及其性質；矩陣函數及其性質；常用范數形式；MATLAB函數實現。線性方程組的迭代法求解Jacobi迭代法；高斯_賽德爾迭代法；MATLAB函數實現；迭代法的收斂性。方程組的病態問題與誤差分析線性方程組解的誤差分析；條件數和方程組的病態性。方陣的特征值和特征向量的計算方陣特征方程的求解法；計算特征值和特征向量的迭代法；MATLAB函數實現。教學要求：理解各種線性方程組數值求解，掌握求解方法和解的誤差分析方法，掌握方陣的特征值和特征向量的數值求解方法，能MATLA

9、B編程實現求解算法。（3）函數的數值逼近授課時數： 5學時教學內容：代數多項式插值問題插值多項式的存在唯一性；插值基函數和插值多項式的一般形式；插值的誤差分析；多項式插值的Runge現象；MATLAB函數實現。分段低次插值分段線性插值；Hermite插值和分段Hermite插值；MATLAB函數實現。 三次樣條插值樣條插值的定義；三次樣條函數的計算；MATLAB中的插值函數。曲線擬合的最小二乘法曲線擬合的最小二乘法法；多項式擬合方法；MATLAB中的多項式擬合函數；教學要求：了解插值和曲線擬合方法的思路，掌握插值和曲線擬合及誤差分析方法，能MATLAB編程實現插值和擬合算法。（4）數值積分授課

10、時數： 4學時教學內容：插值型求積公式線性和二次求積公式；求積公式的代數精度；插值型求積公式；MATLAB函數實現；求積公式的誤差分析。復化求積公式牛頓-科特斯求積公式；幾個低次牛頓-科特斯求積公式；復化矩形公式；復化梯形公式；復化Simpson公式；MATLAB函數實現。高斯求積公式高精度求積公式；高斯點的基本特性；高斯求積公式；MATLAB中的數值積分函數。教學要求：了解各種數值積分方法的思路；掌握數值積分及誤差分析方法；MATLAB編程實現數值積分算法。（5）常微分方程初值問題授課時數： 4學時教學內容：歐拉方法基本理論和方程離散化；歐拉方法；改進的歐拉方法；MATLAB函數實現。穩定性

11、與收斂性分析歐拉方法的穩定性；歐拉方法的收斂性及收斂速度。龍格-庫塔法二階龍格-庫塔公式；三階龍格-庫塔公式；MATLAB函數實現。教學要求：了解常微分方程初值問題數值求解方法的思路；掌握歐拉及改進歐拉方法和龍格-庫塔法，能MATLAB編程實現算法，并進行算法的穩定性和收斂性分析。（6）非線性方程求解授課時數： 3學時教學內容：非線性方程的求解方法非線性方程求解的基本原理；二分法、黃金分割法、迭代法、牛頓法。求解非線性方程數值解的MATLAB編程實現代數方程求根指令；求函數零點指令。教學要求：了解非線性方程數值求解方法的思路；掌握非線性方程求解的基本原理和基本方法，能MATLAB編程實現算法。

12、（7）課程總結授課時數： 1學時教學內容：對課程教學內容進行歸納總結。（二）自學內容和要求1. MATLAB軟件及編程復習或自學MATLAB軟件使用方法、自學MATLAB軟件的工具箱使用方法，能使用MATLAB編程完成數值分析算法的程序設計。2. 課程設計基本要求：針對MATLAB編程、Simulink建模與仿真和數值分析的基本理論應用與仿真等相關內容進行課外的課題設計、實現和總結報告，提高學生對實際問題的分析能力、實現能力和文檔編寫能力。命題形式：（1）任課教師命題（2）學生自主命題考查方式：（1）設計、分析與總結報告（2）MATLAB編程實現代碼和仿真圖（三）實踐性教學環節和要求1. MA

13、TLAB軟件平臺與MATLAB程序設計實驗學時數： 4學時實驗項目的性質和任務：通過上機編程實驗，使學生熟悉對MATLAB軟件平臺的使用，使學生掌握MATLAB的編程技巧，讓學生對MATLAB軟件平臺在科學計算中的重要作用有深入了解。實驗題目涉及知識點：MATLAB軟件平臺的基本操作、M文件編寫、MATLAB程序設計。實驗要求：能熟練操作MATLAB軟件平臺，能利用M文件完成MATLAB的程序設計。2. Simulink仿真實驗學時數： 4學時實驗項目的性質和任務：通過上機編程實驗，使學生對Simulink的重要作用和模型庫有深入了解，能利用模型庫完成復雜系統的建模和仿真，能根據實際問題需求完

14、成子系統創建和封裝。實驗題目涉及知識點：Simulink的基本操作、模型庫、復雜系統建模與仿真、子系統創建和封裝。實驗要求：能熟練操作Simulink和使用模型庫的相關模塊，能完成復雜系統建模與仿真，并能靈活使用子系統。3. 線性方程組求解和函數數值逼近方法實驗學時數： 4學時實驗項目的性質和任務：通過上機編程實驗，使學生對數值分析的病態問題、線性方程組求解、矩陣特征值與特征向量求解和函數的數值逼近方法有初步理解。實驗題目涉及知識點：病態方程求解、矩陣分解和方程組求解、矩陣特征值與特征向量求解、Lagrange插值和數據的多項式曲線擬合。實驗要求：能完成算法設計和MATLAB編程，并對實驗結果進行分析。4數值求積、常微分方程和非線性方程求解方法實驗學時數： 4學時實驗項目的性質和任務：通過上機實驗，使學生熟悉和掌握數值積分、常微分方程和非線性方程求解知識及編程實現方法。實驗題目涉及知識點：數值積分、常微分方程和非線性方程數值求解。實驗要求：能完成算法設計和MATLAB編程，并對實驗