可视化计算离线作业

浙江大学远程教育学院《可视化计算》课程作业2015年（冬）姓名：袁磊 学 号： 715003012008 年级： 15秋计算机 学习中心： 宁波————————————————————————————— 注意：所有图像的标题必须呈现足够你本人信息1.（10分）求解下列线性方程组的解：1620908356215.87320332231074445.06.337925.1=-++=++++=++-+-=--+=++++z y v u z y x v u z y x v u z y x v z y x v u2.（10分）信号y = 5*sin(pi*20*t)+3*cos(2*pi*50*t)幅度为1的白噪声的干扰，请画出此信号，然后进行傅立叶变换，画出变换后的频域信号。

cleart=0:0.001:0.6;y=5*sin(pi*20*t)+3*cos(2*pi*50*t);y=y+randn(1,length(t));subplot(2,2,1);plot(y(1:100));title('袁磊的傅立叶变换频域信号输出图象')xlabel('变换前的信号');Y=fft(y,256); subplot(2,2,2);Y=real(Y); plot(Y(1:256));xlabel('变换后频域信号')Pyy=Y.*conj(Y)/256;f=1000*(0:255)/256;subplot(2,2,3);plot(Pyy(1:256));xlabel('信号功率密度');3.（10分）在空间有一个带正电的点电荷，请画出此点电荷的空间电位分布与电场强度的空间分布图。

fprintf('请输入电位分布方程V（x, y)\n');>>请输入电位分布方程V（x, y)V= input(':', 's');:log(x.^2 + y.^2)NGrid = 20;xMax = 5;yMax = 5;xPlot = linspace(-xMax, xMax, NGrid);[x, y] = meshgrid(xPlot);VPlot = eval(V);[ExPlot, EyPlot] = gradient(-VPlot);clf;subplot(1, 2, 1), meshc(VPlot);set(gcf, 'color', 'w')xlabel('x');ylabel('y');zlabel('电位');subplot(1, 2, 2), axis([-xMax xMax -yMax yMax]);cs =contour(x, y, VPlot);clabel(cs); hold on;quiver(x, y,ExPlot, EyPlot);xlabel('x'); ylabel('y'); hold off;title('电位分布与电位强度线图袁磊制作')4.（10分）仿照课本第11章的太阳｜地球｜月亮｜卫星，绕转动画实例，呈现地球绕太阳运转的动画。

程序源码：clear; clc; close all;x0 = 0; y0 =0; r0=80; Lmin0 = 0; Lmax0 = 0; T0= 2160; w0 = 0*pi/T0; q0 = 0;x1 = 0; y1 = 0; r1 = 40; Lmin1 = 25; Lmax1 = 30; T1= 1080; w1 = pi/T1; q1 = 0;hh = figure('numbertitle', 'off','name', '地球绕着太阳转的演示动画');sun = line(0, 0, 'color', 'r', 'linestyle', '.', 'erasemode', 'xor', 'markersize', r0);earth = line(x0, y0, 'color', 'k', 'linestyle', '.', 'erasemode', 'xor', 'markersize', r1);axis offtitle('地球绕着太阳转袁磊绘', 'fontname','宋体', 'fontsize', 9, 'FontWeight', 'demi', 'Color', 'black');text(-50, 50,'太阳');line(-55, 50, 'color', 'r', 'marker', '.', 'markersize', 80);text(-50, 40, '地球');line(-55, 40, 'color', 'k', 'marker', '.', 'markersize', 40);s1 = [0:.01:2*pi];line(Lmax1*cos(s1), Lmin1*sin(s1), 'linestyle', ':');axis([-60, 60, -60, 60]);t=0;while 1if ~ishandle(hh)return;endq0 = t*w0; q1 = t*w1;t = t+1;if t>= 4320;t = 0;endx0 = Lmax0 *cos(q1); y1 = Lmin0*sin(q1);x1 = x0 + Lmax1*cos(q1); y1 = y0 + Lmin1 * sin(q1);set(sun, 'xdata', x0, 'ydata', y0);set(earth, 'xdata', x1', 'ydata', y1);drawnow;end5.（10分）设计一个低通滤波器，从混合信号：x(t)=sin(2*pi*10*t) + cos(2*pi*100*t) + 0.2*randn(size(t)) 中获取10Hz的信号（10分）。

clear;ws=1000;t=0:1/ws:0.4;x=sin(2*pi*10*t)+cos(2*pi*100*t)+0.2*randn(size(t));wn=ws/2;[B,A]=butter(10,30/wn);y=filter(B,A,x);plot(t,x,'b-')title('一款低通滤波器--李红辉设计')hold onplot(t,y,'r.','MarkerSize',10)legend('输入','输出')6.（20分）设计一个程序，应用函数subplot(1,2,1)、subplot(1,2,2)分别显示您本人的二张照片，然后对二张照片分别进行傅立叶变换，并分别画出变换后的频域信号。

再把2个频域信号相加，经傅立叶逆变换后，显示时域信号的图像。

A = imread('d:\l1.jpg'); %读取相片图片B = imread('d:\l2.jpg'); %读取相片图片subplot(1,2,1); imshow(A)title('本人第一张照片')subplot(1,2,2); imshow(B)title('本人第二张照片')figuretitle('本人二张照片变换后图像')A1 = fftshift(fft2(A));B1 = fftshift(fft2(B));subplot(2,2,1)Y1 = real(A1);plot(Y1(1:40))xlabel('第一张照片变换后频域信号')subplot(2,2,2)Y2 = real(B1);plot(Y2(1:40))xlabel('第二张照片变换后频域信号')subplot(2,2,3)Y3 = Y1 + Y2;C= ifft2(Y3);imshow(C);xlabel('二张照片频域信号相加后图像') （插入相片处）7.（30分）小论文根据工作中的实际需要，请设计一个实际工程问题的可视化。

可以选择以下之一：（1）工程动画的可视化；（2）大数据处理中的可视化；（3）算法与模型计算的可视化；（4）实际生产流程的可视化；（5）或其它有创新意义的可视化科学计算。

要求：（1）题目有实际意义。

（2）有分析、算法描述（3）程序源代码设计。

（4）问题结果有可视化显示。

（4）题目的问题有一定的新意。

小论文的字数不能少于2500字，格式由下列各部分组成：中文题目摘要：中文关键词：英文题目：英文摘要：英文关键词：1.引言2.算法基础3.程序代码4.结果分析（必须有可视化图）5.结论参考文献MATLAB在抛体运动中的探讨[摘要]计算机在物理教育中的应用已有二十多年的历史，MATLAB 语言是一种集数值计算、符号运算、可视化建模、仿真和图形处理等多种功能的高级语言。

使用MATLAB 模拟物理现象为我们解决问题提供了一种新的方法，利用其方便的数值计算和作图功能，可以方便的模拟一些物理过程。

对于处理非线性问题，既能进行数值求解，又能绘制有关曲线，方便实用，基于其功能强大，界面友善，语言自然，交互性强等优点，已成为教学和科研中最基础的软件之一，利用其解决复杂的数值计算问题，可以减少工作量，节约时间，图形绘制问题，真实直观，可以加深理解，提高工作效率。

[关键词]MATLAB 语言 抛体运动 空气阻力 力学 图形绘制一、 问题的提出MATLAB 自推向市场以来，得到了广泛的应用和发展，在各高等院校中已经成为线性代数、自动控制理论、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真、图像处理等诸多课程的基本教学工具，成为大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本技能，尤其在自动控制理论，是最具影响力、最有活力的软件。