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MATLAB在数学建模中的应用

时间:2022-03-22 10:58:26 浏览次数:

申请内存空间。其次MATLAB(包括其绘图功能)具有很好的可移植性,即可以运行在很多不同的计算机系统平台上。MATLAB基本的语言环境还提供了数以千计的计算函数,可以极大的提高用户的编程效率。作为一种脚本式的解释型语言,无论是命令、函数或变量,只要在命令窗口的提示符下键入后回车,MATLAB马上能予以解释执行。MATLAB的主要功能包括:数值计算功能,符号计算功能,数据分析和可视化功能,文字处理功能SIMULINK动态仿真功能。所以MATLAB以它强大的数值计算、绘图以及多样化的工具箱功能快捷、高效地解决数学建模所涉及的众多领域的问题而倍受数学建模者的青睐。

3、建模比赛实例

本文以2013年全国大学生数学建模比赛c题为研究背景,讨论matlab在古塔的变形问题中的主要数学建模应用。

问题简述:管理部门委托测绘公司先后于1986年7月、1996年8月、2009年3月和2011年3月对某古塔进行了4次观测。根据4次观测数据,讨论了以下问题:

(1)给出确定古塔各层中心位置的通用方法,并列表给出各次测量的古塔各层中心坐标。

(2)分析该塔倾斜、弯曲、扭曲等变形情况。

(3)分析该塔的变形趋势。

2.1模型分析

模型分析往往需要对问题中给出的大量数据或图表等进行分析,此时matlab的数据处理功能以及绘图功能都能得到很好的应用。利用MATLAB的三维绘制命令plot3绘制塔的中心位置与塔的立体图形(图1)[1]。

图1           图2

2.2模型假设

由图初步出塔面形状和中心的位置的变化情况进行相应模型假设[3]。

2.3模型求解

运用MATLAB数值计算功能求解得到具体结果。例如倾斜度计算用到sqrt命令,程序如程序1。最后将各年份的几何中心位置,倾斜度,弯曲度结果汇总为相应表格,如倾斜度的表格(表1),运用plot命令绘制倾斜度与年份的关系图(图2)。由图像可以判定二者应为一次线性关系,做一元回归分析,见程序2。最后可用polyval命令可以预测未来古塔倾斜程度,如2013年预测可得为0.0151。

4.结论

从古塔变形问题的实例中这两个实例中, 可以看出Matlab数值计算、数据处理,图形处理功能大大提高了数学建模的效率, 将我们从繁重的手工计算和高级语言程序调试中彻底解脱出来。Matlab的应用大力推进了数学建模的进程,丰富了丰富数学建模的方法和手段。

参考文献:

[1]薛峰.将数学建模融入高职数学教育的探究[J].西部大开发·中旬2011.(8).

[2]章栋恩,马玉兰等.MATLAB高等数学实验[M].北京:电子工业出版社,2008.

[3]周国瑾,施美丽,张景良.建筑力学[M].上海:同济大学出版社,2006.

作者简介:杨欢(1981—),女,汉族,重庆市沙坪坝人,讲师,硕士,从事随机系统分析研究。

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