【精品】大连理工矩阵上机作业
【关键字】精品
第一题
Lagrange插值函数
function y=lagrange(x0,y0,x);
n=length(x0);m=length(x);
for i=1:m
z=x(i);
s=0.0;
for k=1:n
p=1.0;
for j=1:n
if j~=k
p=p*(z-x0(j))/(x0(k)-x0(j));
end
end
s=p*y0(k)+s;
end
y(i)=s;
end
x0=[1:10];
y0=[67.052,68.008,69.803,72.024,73.400,72.063,74.669,74.487,74.065,76.777];
lagrange(x0,y0,17)
ans= -1.9516e+12
x=[1:0.1:10];
x=x';
plot(x0,y0,'r');
hold on
plot(x,y,'k');
legend('原函数','拟合函数')
拟合图像如下
拟合函数出现了龙格现象,运用多项式进行插值拟合时,效果并不好,高次多项式会因为误差的不断积累,导致龙格现象的发生。
第二题
function fun =nihe(n)
m=[67.052*10^6,68.008*10^6,69.803*10^6,72.024*10^6,73.400*10^6,72.063*10^6,74.669*10 ^6,74.487*10^6,74.065*10^6,76.777*10^6];
w=[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10];
d1=0;d2=0;d3=0;
y1=polyfit(m,w,1);
y2=polyfit(m,w,2);
y3=polyfit(m,w,3);
y2=poly2sym(s2);y3=poly2sym(s3);y4=poly2sym(s4);
f1=subs(y1,17);
f2=subs(y2,17);
f3=subs(y3,17);
for p=1:10;
d1=d1+(subs(y1,w(p))-m(p))^2;
d2=d2+(subs(y2,w(p))-m(p))^2;
d3=d3+(subs(y3,w(p))-m(p))^2;
end
d1=sqrt(d1);
d2=sqrt(d2);
d3=sqrt(d3);
fun=[f1 f2 f3;d2 d3 d4];
return;
结果
三次函数的均方误差最小,拟合的最好。
函数
function f=fun(x)
syms a
a=x;
f=a*a*a+a*a+a-3;
梯度函数
function df=dfun(x)
df=3*x*x+2*x+1;
Newton法
function result=didainewton(x0)
k=0;xk=x0;xi=1;e0=abs(x0-xi);
ek=e0;m=zeros(7,1);
n=zeros(7,1);p=zeros(7,1);
result=zeros(7,3);
while k<7
ak=feval('fun',xk);
bk=feval('dfun',xk);
xk=xk-ak/bk;
e0=ek;
k=k+1;
m(k)=xk;
ek=abs(m(k)-xi);
jingdu=ek/(e0*e0);
n(k)=ek;
p(k)=jingdu;
end
result=[m,n,p];
return;
计算结果
GAUSS消去法
function x=DelGauss(N)
%Gauss??襷¨
syms M;
M=N;
a=zeros(M);b=ones(M,1);
for i=1:M
for j=1:M
a(i,j)=1/(i+j-1);
end
end
[n,m]=size(a);nb=length(b); det=1; x=zeros(n,1);
for k=1:n-1
for i=k+1:n
if a(k,k)==0
return
end
m=a(i,k)/a(k,k);
for j=k+1:n
a(i,j)=a(i,j)-m*a(k,j);
end
b(i)=b(i)-m*b(k);
end
det=det*a(k,k);
end
det=det*a(n,n);
for k=n:-1:1
for j=k+1:n
b(k)=b(k)-a(k,j)*x(j);
end
x(k)=b(k)/a(k,k)
end
x=x'
N=4
X=[-4.0000 60.0000 -180.0000 140.0000]T
N=8
X=[ -8.0000001, 504.00001, -7560.0, 46200.0, -138600.0, 216216.0, -168168.0, 51480.0]T
Jacobbi
function x=jacobi(N)
syms M
M=N;
A=zeros(M);b=ones(M,1);
for i=1:M
for j=1:M
A(i,j)=1/(i+j-1);
end
end
p=zeros(M,1);
q=zeros(M,1);
for i=1:M
q(i)=A(i,i);
end
D=diag(q);
L=-tril(A,-1);
U=-triu(A,1);
B=(inv(D))*(L+U);
f=(inv(D))*b;
x=B*p+f;
n=1;
sigmal=1e-8;
while norm((p-x))>=sigmal
p=x;
x=B*p+f;
n=n+1;
end
eval('x');
N=4时
R(B)=2.5821>1,迭代法不收敛
N=8时
R(B)= 6.0422>1,迭代法不收敛
Gauss-Seidel
function x=gaussseidel(N)
syms M
M=N;
A=zeros(M);b=ones(M,1);
for i=1:M
for j=1:M
A(i,j)=1/(i+j-1);
end
end
p=zeros(M,1);
L=-tril(A,-1);
D=diag(diag(A));
U=-triu(A,1);
G=(inv(D-L))*U;
f=(inv(D-L))*b;
x=G*p+f;
n=1;
detal=1e-4;
while abs(x-p)>=detal
p=x;
x=G*p+f;
n=n+1;
end
eval('x');
结果
N=4
X=[2.8527 -14.7133 -3.5388 26.7350]T
N=8
X=[-3.9202 28.0256 -9.4820 -41.3197 -34.0806 -6.4475 28.8462 65.3427]T
共轭梯度法
function result=cg(N)
syms M
M=N;
x0=zeros(M,1);
A=zeros(M);b=ones(M,1);
for i=1:M
for j=1:M
A(i,j)=1/(i+j-1);
end
end
k=0;
r0=b-A*x0;
p0=r0;
sigmal=1e-4;rk=r0;pk=p0;
while dot(r0,r0)>=sigmal
ak=(dot(r0,r0))/(dot(pk,A*pk));
ri=r0;
xk=x0+ak*pk;
rk=r0-ak*A*pk;
bk=(dot(rk,rk))/(dot(ri,ri));
pk=rk+bk*p0;
p0=pk;r0=rk;x0=xk;
k=k+1;
end
result=x0;
return;
结果
N=4
X=[-4.0000 60.0000 -180.0000 140.0000]T
N=8
X=[ 4.5773 -72.4211 199.8408 -9.9954 -174.8581 -171.8511 -10.8652 269.4734]T
第五题
function f=san(x1,y)
n=length(x1);
h=zeros(1,n-1);
for p=1:n-1
h(p)=x1(p+1)-x1(p);
end
for p=1:n-2
r(p)=h(p+1)/(h(p+1)+h(p));
u(p+1)=h(p)/(h(p+1)+h(p));
end
u(1)=1;
r(n-1)=1;
c=2*ones(1,n);
A=diag(r,-1)+diag(u,1)+diag(c);
g=zeros(n,1);
g(1)=3*(y(2)-y(1))/h(1);
g(n)=3*(y(n)-y(n-1))/h(n-1);
for p=1;n-2;
g(p+1)=3*((y(p+2)-y(p+1))/h(p+1)*u(p+1)+r(p)*(y(p+1)-y(p))/h(p)); end
m=A\g;
m=m';
f=m;
return
x1=[0:4];
y=[1,3,3,4,2];
san(x1,y)
ans =
2.5000 1.0000 -0.5000 1.0000 -
3.5000
利用教科书p179的公式(5-35)
function fun=sanci(m,h,xk,y)
syms x
n=length(m);
l=length(xk);
for i=1:n-1
fun=((h(i)+2*(x-xk(i)))*y(i)/h(i)+(x-xk(i))*m(i))*(x-
xk(i+1))^2/h(i)^2+((h(i)-2*(x-xk(i+1)))*y(i+1)/h(i)+(x-
xk(i+1))*m(i+1))*(x-xk(i))^2/h(i)^2
end
end
0<=x<1
((9*x)/2 + 1)*(x - 1)^2 - x^2*(5*x - 8)
1<=x<2
(7*x - 4)*(x - 2)^2 - ((13*x)/2 - 16)*(x - 1)^2
2<=x<3
((11*x)/2 - 8)*(x - 3)^2 - (7*x - 25)*(x - 2)^2
3<=x<4
(9*x - 23)*(x - 4)^2 - ((15*x)/2 - 32)*(x - 3)^2
第六题
函数
function f=fun(x)
syms a;
a=x;
f=a*a*a+2*a*a+10*a-100;
end
梯度函数
function grad=gfun(x)
syms a
a=x;
grad=3*a*a+4*a+10;
迭代函数
f unction result=xianjiefa(x0)
sigmal=1e-6;
maxi=500;
m=zeros(500,1);
d0=fun(x0)/gfun(x0);
x1=x0-d0;
k=1;xk=x1;m(1)=x1;
while k dk=fun(xk)*(xk-x0)/(fun(xk)-fun(x0)); x0=xk; xk=xk-dk; k=k+1; m(k)=xk; if abs(xk-x0) break; end end n=zeros(k,1); for i=1:k n(i)=m(i); end result=(n); 第七题 function fun=intgra(n) syms x; syms m; sum1=0; sum2=0; m=n; f=(exp(3*x))*cos(pi*x); x0=0:2*pi/m:2*pi; a=0; b=2*pi; h=(b-a)/m; for i=1:m-1 xk=a+i*h; sum1=sum1+subs(f,xk); end for i=0:n-1 xk=a+(i+1/2)*h; sum2=sum2+subs(f,xk); end t=((b-a)/(2*n))*(subs(f,a)+2*sum1+subs(f,b)); s=((b-a)/(6*n))*(subs(f,a)+2*sum1+4*sum2+subs(f,b)); z=int(f,x,0,2*pi); T=vpa(t,2); S=vpa(s,2); Z=vpa(z,2) Dt=abs(T-Z); Ds=abs(S-Z); fun=[T;S;Dt;Ds]; return; 计算结果 第八题 Gauss-Chebyshev函数 function result=chebyshev(f,n) x=zeros(1,n); A=zeros(1,n); m=n-1; for i=0:m x(i+1)=cos((2*i+1)*pi/(2*n)); A(i+1)=pi/n; end result=double(sum(A(1:n).*subs(f,x(1:n)))); return Gauss-Legendre函数 function result=lanendre(f,a,x) t=pi/4+pi/4*x; result=double(pi/4*sum(a.*subs(f,t))); return; 计算过程 syms x f1=x^2 f2=sin(x)/x x2=[-0.57735,0.57735] a2=[1,1];x3=[-0.77460,0,0.77460] a3=[0.55556,0.88889,0.55556] x5=[-0.90618,-0.53847,0,0.53847,-0.90618] a5=[0.23693,0.47863,0.56889,0.47863,0.23693] fun1=[chebyshev(f1,2),chebyshev(f1,3),chebyshev(f1,5)] fun2=[lanendre(f2,a2,x2),lanendre(f2,a3,x3),lanendre(f2,a5,x5)] real1=double(int(f1/sqrt(1-x^2),-1,1)) real2=double(int(f2,0,pi/2)) 结果 第九题 Euler法 function [t,x]=Euler(f,x0,h) t=0:h:1; m=length(t); x=zeros(1,m); x(1)=x0; for i=1:m-1 x(i+1)=x(i)+h*subs(f,{'t','x'},{t(i),x(i)}); end end 改进Euler法 function [t,x]=ImproveEuler(f,x0,h) t=0:h:1; m=length(t); x=zeros(1,m); x(1)=x0; for i=1:m-1 k1=subs(f,{'t','x'},{t(i),x(i)}); x1=x(i)+h*k1; k2=subs(f,{'t','x'},{t(i+1),x1}); x(i+1)=x(i)+h/2*(k1+k2); end end Runge_Kutta法 function [t,x]=runge_kutta(f,x0,h) t=0:h:1; m=length(t); x=zeros(1,m); x(1)=x0; for i=1:m-1 k1=h*subs(f,{'t','x'},{t(i),x(i)}); k2=h*subs(f,{'t','x'},{t(i)+h/2,x(i)+k1/2}); k3=h*subs(f,{'t','x'},{t(i)+h/2,x(i)+k2/2}); k4=h*subs(f,{'t','x'},{t(i)+h,x(i)+k3}); x(i+1)=x(i)+(k1+2*k2+2*k3+k4)/6; end end 调用函数进行计算 syms t x f=x*cos(t); x0=1; h=[0.1,0.01,0.001]; for i=1:3 [t,x1]=Euler(f,x0,h(i)); plot(t,x1); hold on; end >>clc for i=1:3 [t,x2]=Improved_Euler(f,x0,h(i)); plot(t,x2); hold on; end >>clc for i=1:3 [t,x3]=Runge_Kutta4(f,x0,h(i)); plot(t,x3); hold on; end 此文档是由网络收集并进行重新排版整理.word可编辑版本! 大连理工大学山上礼堂常用数据一览舞台 舞台上方横幅尺寸:14M*1M, 在12M范围内刻字(相应的舞台宽是14.2M) 舞台两侧台口竖条长:7.2M。 舞台背景喷绘尺寸:13M*6.5M (12M*6M) 后台左右两扇门的尺寸:130*225 cm 后台两侧的横梁:2.9M 舞台上左右两个音箱的尺寸:115*60 cm 从观众席向背景喷绘方向,左右两边依次是 红幕 绿幕1 绿幕2 绿幕3 粉幕 背景喷绘 其中:绿幕1紧贴红幕;绿幕3紧贴粉幕 红幕——圆弧形舞台边缘的最远点:3M 绿幕1——绿幕2距离: 175cm 绿幕2——粉幕距离:240cm 绿幕3——背景喷绘距离:680cm 观众席 观众席2楼(舞台对面)横幅15M 观众席两边竖条幅(即XX学院祝大会圆满成功的位置)尺寸:0.9*7.5M 一楼观众席,俯视的话可以分成六个区域 舞台 123 456 调音台 区域一:14排12列161个座位 区域二:14排17列251个座位(678排嘉宾席49个座)区域三:14排12列161个座位 区域四:10排12列120个座位 区域五:10排17列165个座位 区域六:10排12列120个座位 二楼观众席,俯视的话可以分成四个区域 舞台 12 34 调音台 区域一:6排22列115个座位 区域二:6排22列114个座位 区域三、四:8排22列400个座位 注:区域边缘呈锯齿状 前厅 前厅两侧宣传栏尺寸1.14M*3.94M 前厅柱子间距4.93M 前厅瓷砖壁画尺寸6.2M * 2.4M 礼堂正门 注:礼堂正面有四个竖直的突出部分,称为“柱子” 楼前中间柱子之间的间距5.8M 楼前两边柱子之间的间距12.4M 函数定义: % 目标函数 function f = fun(x) fm=0; for i=1:499 fmi = (1-x(i))^2 + 100*(x(i+1)-x(i)^2)^2; fm=fm+fmi; end f =fm; end % 梯度 function g = grad(x) g = zeros(500,1); g(1)=2*(x(1)-1)+400*x(1)*(x(1)^2-x(2)); for i=2:499 g(i)=2*(x(i)-1)+400*x(i)*(x(i)^2-x(i+1))+200*(x(i)-x(i-1)^2); end g(500) = 200*(x(500)-x(499)^2); end % 二阶梯度 function g = grad2(x) g = zeros(500,500); g(1,1)=2+400*(3*x(1)^2-x(2)); g(1,2)=-400*x(1); for i=3:500 g(1,i)=0; end for i=1:498 g(500,i)=0; end g(500,499)=-400*x(499); g(500,500)=200; for i=2:499 for j=1:500 if j==i-1 g(i,j)= -400*x(i-1); elseif j==i g(i,j)= 2+400*(3*x(i)^2-x(i+1))+200; elseif j==i+1 g(i,j)= -400*x(i); else g(i,j)=0; end end end end 1.最速下降法 function x_star = steepest(x0,eps) gk = grad(x0); res = norm(gk); k = 0; while res > eps && k<=50000 dk = -gk; 大连理工大学2017年研究生矩阵与数值分析考试 考试日期:2017年6月5日 一、填空题(50分,每空2分) 1.a=0.3000经过四舍五入具有4位有效数字,则 x a a -≤,ln ln x a -≤ 2.已知X=(1,5,12)T ,Y=(1,0,a)T ,则由X 映射到Y 的Householder 矩阵为:,计算||H||2=,cond 2(H)= 3.根据3次样条函数的性质(后面-前面=a (x-x0)3),一个求其中的参数b== 4.2 '3u u t =,写出隐式Euler 格式: 梯形法格式: 5.已知A=XX T ,其中X 为n 维列向量,则||A||2=,||A||F =,矩阵序列的极限:2lim k k A A →∞?? ? ? ?? = 6.A=LU ,其解为x ,写出一步迭代后的改善格式: 7. 531A -?? ? = ? ?-?? ,请问通过幂法与反幂法计算出的特征值分别是, 8.1111A ?? ?= ? ??? ,sin A =,823A A A +-=,At e =,d d At e t =,2 1At e dt ?= 9. ()()()()2 1 2 012f x dx A f A f A f =++?是Newton-cotes 公式,则1 A =,具有代数精度= 10. f(x)=7x 7+6x 6+…+x ,f[20,21,22….,28]= 11. 0.40.200.5A ??= ???,1 k k A ∞=∑= 12.f(0)=1,f(1)=-1,f(2)=1,f(3)=19,请问对该节点进行插值后最高次的系数= 还有2空没有回忆出来,但是比上面题目还简单,因此不用担心。 二、121232352A -?? ?=-- ? ?--??,121b ?? ? = ? ?-?? (1)计算LU 分解 (2)利用LU 求逆矩阵 (3)写出G-S 格式(12分) 大连理工大学《工程抗震》大作业 题目1:底部剪力法。 钢筋混凝土5层框架经质量集中后计算简图如下图所示,各层高均为3m , 集中于各楼层的重力荷载代表值分别为: 1500kN G =,2550kN G =,3580kN G =,4600kN G =,5450kN G =。结构阻尼比0.05ξ=,自振周期为10.55s T =,Ⅰ1类 场地类别,设计地震分组为第一组,抗震设防烈度为8度(设计基本地震加速度为0.30g )。按底部剪力法计算结构在多遇地震时的水平地震作用及地震剪力。 3580kN =2550kN =1500kN =(a )计算简图 4600kN =5450kN = 解:查《建筑设计抗震规范》表5.1.4知,8度多遇地震,αmax=设计地震分组为第一组, Ι类场地,取Tg= Tg=<T1=<5Tg= α1=(Tg/T1)r η2αmax =()××=≈ 查《建筑设计抗震规范》表5.2.1知,T 1=>=×= 取δn=T1+=×+= 总水平地震作用标准值: F EK =α1Geq=×(500+550+580+600+450)×85%= 各楼层水平地震作用标准值: Fi=G i H i F EK (1-δn)/∑G j H j (i=1,2,3n) ∑G j H j =500×3 +550×6+580×9+600×12+450×15=23970KN ·m F 1=[500×3××]/23970= F 2=[550×6××]/23970= F 3=[580×9××]/23970= F 4=[600×12××]/23970= F 5=[450×15××]/23970= 计算各楼层的层间地震剪力 V 1= F 1+ F 2+ F 3+ F 4+ F 5=++++= V 2= F 2+ F 3+ F 4+ F 5=+++=152KN V 3= F 3+ F 4+ F 5=++= V 4= F 4+ F 5=+= V 5=F 5= 题目3:怎样判断土的液化如何确定土的液化严重程度,并简述抗液化措施。 答:饱和松散的砂土或粉土(不含黄土),地震时易发生液化现象,使地基承载力丧失或减弱,甚至喷水冒砂,这种现象一般称为砂土液化或地基土液化。其产生的机理为:地下水位以下的饱和砂土和粉土颗粒在地震作用下,土颗粒之间有变密的趋势。因空隙水不能及时排出,土颗粒就处于悬浮状态,形成如同液体一样的现象,即所谓的土的液化现象。地基土液化判别过程可以分为初步判断和标准贯入试验判别两大步骤。下面分别予以介绍。 1、初步判断 饱和的砂土或粉土(不含黄土)当符合下列条件之一时,可初步判别为不液化或不考虑液化影响: (1)地质年代为第四纪晚更新世(Q3)及其以前时且处于烈度7度或者8度地区时可判为不液化土。 (2)粉土的粘粒(粒径<0.005mm )含量百分率当烈度为7度时大于10%、当烈度为8度时大于13%、当烈度为9度时大于16%,可判为不液化土。 (3)浅埋天然地基,当地下水位深度和覆盖非液化土层厚度满足下式之一时,可不考虑液化影响。 03w b d d d >+- 02 u b d d d >+-大连理工大学山上礼堂常用数据一览
大连理工大学优化方法上机大作业程序
大连理工大学矩阵与数值分析2017年考题
大连理工大学(工程抗震)大作业
大连理工大学09级矩阵与数值分析试题