數(shù)值積分的MATLAB GUI設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

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1、數(shù)值積分的MATLABGUI設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告開(kāi)題報(bào)告數(shù)值積分的MATLABGUI設(shè)計(jì)一、選題的背景、意義1.選題的背景由于計(jì)算機(jī)的發(fā)展和普及,科學(xué)計(jì)算已成為解決各類科學(xué)技術(shù)問(wèn)題的重要手段。因此,掌握科學(xué)計(jì)算的基本原理和方法是當(dāng)今科學(xué)技術(shù)工作者不可缺少的本領(lǐng)和技能之一。并且經(jīng)過(guò)不斷的研究和累積,在現(xiàn)今科學(xué)研究和工程實(shí)踐中,數(shù)值計(jì)算已經(jīng)發(fā)展成為一門(mén)用來(lái)分析數(shù)據(jù),解決實(shí)際問(wèn)題的重要學(xué)科,成為繼理論分析、實(shí)驗(yàn)之后又一個(gè)重要的研究方法。MATLAB是一種數(shù)值計(jì)算環(huán)境和編程語(yǔ)言,主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。MATLAB基于矩陣運(yùn)算,具有強(qiáng)大的數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、信號(hào)處理和圖

2、形顯示功能,其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和豐富的工具箱使得它的編程極為簡(jiǎn)單。MATLAB既能進(jìn)行科學(xué)計(jì)算,又能開(kāi)發(fā)出所需要的圖形界面。[1]2.選題的意義數(shù)值積分是數(shù)值逼近的重要內(nèi)容,也是函數(shù)插值的最直接應(yīng)用。在工程計(jì)算中,由于許多函數(shù)的不定積分無(wú)法用簡(jiǎn)單函數(shù)表達(dá)出來(lái),甚至函數(shù)本身都無(wú)法詳盡地描述,而代之以表格的形式給出一些離散點(diǎn)上的函數(shù)值,或者定義為某個(gè)無(wú)法用顯式表示的微分方程的解。在上述這些情況下,我們必須采用數(shù)值積分。[2]數(shù)值積分的運(yùn)算比較繁瑣,而且怎樣形象地把數(shù)值積分表達(dá)出來(lái)也是一個(gè)問(wèn)題,所以運(yùn)用MATLAB強(qiáng)大的計(jì)算能力和MATLABGUI圖形顯示功能就可以給研究數(shù)值積分提

3、供很大的方便。二、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題2.1MATLAB軟件介紹2.1.1MATLAB軟件概況[3、4]MATLAB是一種用于科學(xué)技術(shù)計(jì)算的高性能語(yǔ)言。它將計(jì)算、可視化和程序設(shè)計(jì)集成在一個(gè)非常容易使用的環(huán)境中,使用我們熟悉的數(shù)學(xué)符號(hào)表示問(wèn)題與答案。MATLAB的應(yīng)用范圍廣泛,包括數(shù)學(xué)與計(jì)算;算法開(kāi)發(fā);數(shù)據(jù)采集;建模與模擬;數(shù)據(jù)分析、研究和可視化;科學(xué)和工程圖形;應(yīng)用程序開(kāi)發(fā),包括圖形用戶界面的建立。MATLAB是一個(gè)交互系統(tǒng),它的基本數(shù)據(jù)元素是數(shù)組,尤其適合解決用矩陣和向量組織數(shù)據(jù)的科學(xué)技術(shù)計(jì)算問(wèn)題。MATLAB很重要的特點(diǎn),是附加了一個(gè)解決專門(mén)問(wèn)題的應(yīng)用程序大家族

4、,叫做工具箱。它對(duì)于MATLAB用戶是非常重要的,能讓用戶學(xué)習(xí)和應(yīng)用專門(mén)的技術(shù)。工具箱是MATLAB函數(shù)的全面集合,擴(kuò)展了MATLAB解決特殊類型問(wèn)題的環(huán)境。工具箱可應(yīng)用的領(lǐng)域包括信號(hào)處理、控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、子波、模擬等方面。期望“精通”Matlab似乎不太現(xiàn)實(shí),它涉及到太多的數(shù)學(xué)領(lǐng)域。但如果熟知有關(guān)領(lǐng)域的數(shù)學(xué)內(nèi)容,掌握相應(yīng)的工具箱或在此基礎(chǔ)上進(jìn)行新的開(kāi)發(fā)是比較容易的,Matlab設(shè)有C語(yǔ)言和Fortran語(yǔ)言接口,這使得開(kāi)發(fā)更為方便靈活。2.1.2MATLAB語(yǔ)言特點(diǎn)[5、6]Matlab現(xiàn)在已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)的各個(gè)領(lǐng)域,而它之所以能夠在各個(gè)方面都表現(xiàn)得如魚(yú)

5、得水,其原因就在于它實(shí)用性的語(yǔ)言特點(diǎn)。功能強(qiáng)大MATLAB4.0以上不包括4.0版本的各版本,不僅正數(shù)值計(jì)算上繼續(xù)保持著相對(duì)其他同類軟件的絕對(duì)優(yōu)勢(shì),而且還開(kāi)發(fā)了自己的符號(hào)運(yùn)算功能。特別是MATLAB6J版本在符號(hào)運(yùn)算功能上絲毫不遜于其他各類軟件,如MathCAD,Mathematica等。這樣,用戶就不必像以前的計(jì)算人員那樣在掌握MATLAB的同時(shí)還要學(xué)習(xí)另一種符號(hào)運(yùn)算軟件。用戶只要學(xué)會(huì)了MATLAB6.x,就可以方便地處理諸如矩陣變換及運(yùn)算、多項(xiàng)式運(yùn)算、微積分運(yùn)算、線性與非線性方程求解、常微分方程求解、偏微分方程求解、插值與擬合、統(tǒng)計(jì)與優(yōu)化等問(wèn)題了。做過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算的人可能知道,

6、在計(jì)算中最難處理的就是算法的選擇,這個(gè)問(wèn)題在MATLAB面前釋然而解。MATLAB中許多功能函數(shù)都帶有算法的自適應(yīng)能力,且算法先進(jìn),大大解決了用戶的后顧之憂。同時(shí),這也大大彌補(bǔ)了MATLAB程序因非可執(zhí)行文件而影響其速度的缺陷,因?yàn)樵诤芏鄬?shí)際問(wèn)題中,計(jì)算速度對(duì)算法的依賴程度大大高于對(duì)運(yùn)算本身的依賴程度。另外,MATLAB提供了一套完善的圖形可視化功能,為用戶向別人展示自己的計(jì)算結(jié)果提供了廣闊的空間。語(yǔ)言簡(jiǎn)單無(wú)論一種語(yǔ)言的功能多么強(qiáng)大,如果語(yǔ)言本身是艱澀而蹩腳的,那么它絕非一個(gè)成功的語(yǔ)言,而MATLAB是成功的,它允許用戶以數(shù)學(xué)形式的語(yǔ)言編寫(xiě)程序,比BASIC、FORTRAN和C

7、等語(yǔ)言更接近于書(shū)寫(xiě)計(jì)算公式的思維方式。它的操作和功能函數(shù)指令就是以平時(shí)計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)書(shū)上的一些簡(jiǎn)單英文單詞表達(dá)的。由于它在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)是用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的,它的不多的幾個(gè)程序流控制語(yǔ)句同C語(yǔ)言差別甚微,初學(xué)者很容易掌握。MATLAB語(yǔ)言的幫助系統(tǒng)也近乎完備,用戶可以方便地查詢到想要的各種信息。另外,MATLAB還專門(mén)為初學(xué)者包括其中某一個(gè)工具箱的初學(xué)者提供了功能演示窗口,用戶可以從中得到感興趣的例子及演示。擴(kuò)充能力強(qiáng)、可開(kāi)發(fā)性強(qiáng)MATLAB能發(fā)展到今天這種程度,它的可擴(kuò)充性和可開(kāi)發(fā)性起著不可估量