2023年matlab实验报告新编.pdf
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1、数学实验报告一、实验问题:有一形状较为复杂,但表面很光滑的曲面工件.通过科学手段,将其放置于某一空间坐标系下,测得曲面上若干个点的坐标如下:-5-4-3-2-1012345-513.6-8.214.86,61.40-3.81.413.616.80-4-8.2-15.8-7.92.23.800.67.31 0.10-16.83-14.8-7.92.55.82.302.75.1010.1-13.7-26.62.25.93-0.301.90 5.1-7.3-1.4-11.43.82.3-0.3-0.900-1.7-2.7-0.63.80000000000001-3.80.62.71.7000.90.
2、32.3-3.8-1.421.47.35.10-1.700.3-3.1-5.8-2.26.6313.610.10-5.1-2.70-2.3-5.8-2.57.914.8416.80-10.1-7.3-0.60 3.8-2.27.915.88.2501 6.313.6-1 .43.80-1.46.614.88.2一 13.6规定:(1)、画出该曲面工件的图形.(2)、在已知相邻的横、纵坐标之间插入三个分点,用 interp 2 命令计算出所有点处的竖坐标,画出相应的插值曲面.(3 )、分别用不同的方法求出该曲面工件表面积的近似值.二、问题分析:、由x=-5:l:5;y=5:1:5产生“格点”矩阵
3、,再用已知的各“格点”的纵坐标z,用surf(x,y,z)命令即可画出未进行插值的工件表面图形。(2)、要在已知相邻的横、纵坐标之间插入三个分点,则要用xc=-5:0.25:5;yc=-5:0.25:5产生另一个“格点”矩阵,然后使用interp2命令计算所有“格点”处的纵坐标z,然后再用surf(x,y,z)命令即可画出该插值曲面。(3)、该工件是一个曲面,规定其表面积的近似值,可以想到的用“分”,“匀”,“和”,“精”的思想,将工件曲面提成n个在xoy平面上的投影是边长为d的矩形的曲面四边形(从第(2)题画出的曲面可以一目了然的看出),分别求出各个曲面四边形的面积再求和,n取的越大,d越小
4、,越接近准确值。对于如何求每一个曲面四边形的面积:方法1:如图所示,曲面面积微元S近似等于以OP 1和0 P2为邻边的平行四边形的面积S=|0P1 x 0P2 II,只要n取的值较大,d足够小,误差会较小。方法2:由第一型面积分公式:S=ff(a)J l+Fa+Fdxdy,曲面面积微元S等于J l+己+耳d x d y.由上述分割工件曲面的思想,dxdy即等于d 2.问题是如何求得曲面方程的对x、y的偏导数?通过查找资料,发现Matlab软件中有求梯度的命令g rad i ent,因此,曲面的面积微元S可以求得,并且与方法一类似,当d取足够小时,误差可以忽略不计。三、问题求解:(1)、使用Ma
5、 t I a b 软件编写如下程序:x=5:1:5;y=-5:1 :5;xb,yb=m e shg r i d(x,y);zb=13.6,-8.2,-1 4.8,-6.6,1,4,0,-3.8,1.4,13.6,16.8,0;-8.2,-15.8,-7.9,2.2,3,8,0,0.6,7.3,10.1 ,0,-16.8;一 14.8,-7.9,2,5,5.8,2.3,0,2.7,5.1 ,0,-1 0.1,-13.7;-6.6,2.2,5.9,3.0,-0.3,0,1.9,0,5.1,-7.3,1 .4;1.4,3.8,2.3,-0.3,-0.9,0,0,-1.7,-2.7,-0.6,3.8;
6、0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;-3.8,0.6,2.7,1.7,0,0,0.9,0.3,-2.3,-3.8,-1.4;1.4,7.3,5.lz0,-l.7,0,0.3,-3.1,-5.8,-2.2,6.6;1 3.6,1 0.1,0,-5.1,-2.7,0,-23,-5.8,-2.5,7.9,14.8;1 6.8,0,-10.1,-7.3,-0.6,0,3.8,-2.2,7.9,15.8,8.2;0,16.3,-13.6,-1.4,3.8,0,-1.4,6.6,14.8,8.2,-13.6;surf(xb,yb,zb)图 1、由已知坐标点画出的工件表面图形J Figure No.
7、1-lalxiFile Edit View Insert Tools Window HelpD G S J H e k A 7/您分(2 卜使用Matla b 软件编写如下程序:x=-5:1:5;y=-5:1:5;x b,y b =mes h g r i d(x,y);zb=13.6,-8.2,-143,-6.6,1.4,0,-3.8,1.4,13.6,1 6.8,0;-8.2,-15.8,-7.9,2.2,3.8,0,0.6,7.3,10.1,0,-l 6.8;-14.8,-7.9,2.5,5.8,23,0,2.7,5.1,0 1 0.1,-13.7;-6.6,2,2,5.9,3.0,-0.
8、3,0,1.9,0,-5,-7.3,-1.4;1.4,3,8,2.3,-0.3,-0.9,0,0,-1.7,-2.7,-0.6,3.8;0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;-3.8,0.6,2.7,1.7,0,0,0.9,0.3,-2.3,-3.8,-1.4;1.4,7.3,5.1,0,-1.7,0,0.3,-3.1,-5.8,-2.2,6.6;13.6,10.lA-5.1,-2.7,0r2.3,-5.8,-2.5,7.9 ,14.8;1 6.8,0,10.1,-7.3r0.6,0,一3.8,-2.2,7.9,15.8,8.2;0,16.3,-13.6,一1.4,3.8,0,-1 .4
9、,6.6,14.8,8.2,-13.6;x c=-5:0.25:5;yc=-5:0.2 5:5;x c b,yc b=meshg r i d(x c,yc);z c b=in t er p 2(xb,y b,z b,x c b,ycb,s p lin e)s urf(x cb,ycb,zc b)图2、插值计算出的所有点的纵坐标值(截取了一部分)Command Window0.9998 t r n r r r r0.8320-OTTTOT0.6272U.ZUZI-0.41530.2263 DTOTTJrr-0.0855u*uou-0.0005u.uuuu-0.029700.08670.21260
10、 31.43691.12100.77800.45000.1792-0.0002-0.0860-0.084000.15550.35240 51.70001.21760.74120.31920-0.1792-0.2263-0.160200.23060.48910 71.70521.05780.4738-0.0006-0.3192-0.4497-0.4153-0.253000.30340.60300 81.42900.6446-0.0023-0.4761-0.7412-0.7777-0.6278-0.349200.36130.67260 80.8634-0.0022-0.6490-1.0598-1.
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