英文名称:Mathematics experiment
《数学实验》是大学数学课程的重要组成部分,它是在高等数学、线性代数、概率统计等课程基础上开设的重要实践教学环节,它将数学知识、实际问题与计算机应用有机地结合起来,旨在提高学生的综合素质与分析问题、解决实际问题的能力,是高等院校学生进行科学实验基本训练的一门独立的、必修的基础课程。课程通过具体案例介绍数学模型的建立;学习了解相关的重要数学方法;介绍某些数学新分支或相关学科数学方法的入门知识。
通过本实验课程的学习,使学生更清楚地理解大学数学课程的教学内容,更好地掌握所学的数学知识,加深和巩固对数学基本思想、基本概念、基本理论和基本方法的掌握。在此基础上,进一步培养学生使用数学软件Matlab进行计算机模拟与数值计算的能力;培养学生运用所学知识解决实际问题的意识与能力;激发学生学习数学的兴趣,了解数学广泛的应用领域;锻炼学生的创新思维能力。
(2)能够借助教材或手册正确使用数学软件Matlab;
(3)能够运用数学理论和方法对较为简单的实际问题进行初步分析和数学建模;
(4)能按指定的计算方法和原理,参考教材提示完成实验任务;
(5)能够正确记录和处理实验数据,绘制曲线,说明实验结果,撰写合格的实验报告。
1、每次实验操作前,应明确实验目的和要求,预习实验内容,精心准备实验。
2、实验课第一节课要求仔细认真听实验指导教师的讲解,学习对于实际问题的分析方法和求解思路,学会建立简单的数学模型。
3、实验课第二节课,按照实验指导教师上一节课讲解的思路和方法,自行完成相关实验内容。
4、实验过程中,服从实验指导教师安排,遵守学校机房的各项规章制度,爱护实验仪器设备。
5、实验操作完成后,认真书写实验报告,对上机中出现的问题进行分析、总结并对运行结果能加以分析等。
6、在本课程的实验过程中,不得做与本课程无关的操作。
教学内容:介绍Matlab软件环境;介绍Matlab中对矩阵、数组运算的基本命令;介绍Matlab的各种绘图命令(二维图形、三维图形的绘制)。
教学要求:要求熟悉Matlab软件环境,能利用Matlab软件相关命令进行简单计算,能利用Matlab软件绘图命令绘图。
教学内容:利用函数的极值与最值有关知识,对实际问题进行分析和处理,建立相应的数学模型,并利用Matlab软件进行求解。
教学要求:要求学会利用Matlab软件求函数的极值;要求学会利用函数的极值解决一些实际问题。
教学内容:利用微积分中积分学的基本知识,如定积分、二重积分的定义,介绍数值积分方法,加深学生对积分概念的理解。以实际案例为例,建立相关数学模型,并使用数值积分知识和Matlab命令进行求解。
教学要求:要求提前复习微积分中定积分、二重积分的定义,及具体计算方法;预习实验内容,提前阅读问题,分析问题;数值积分的概念和方法;熟悉相关的Matlab命令使用方法。
教学内容:利用微分方程的相关知识点,根据一定物理定律或等量关系学会建立实际问题的微分方程模型;并利用Matlab软件中的求解微分方程的相关命令进行求解。
教学要求:要求掌握几种常见的建立微分方程的方法;要求掌握求简单常微分方程解析解的Matlab命令;了解Matlab中求常微分方程数值解的ode工具箱的使用。
教学内容:利用线性方程组的相关知识点,如解向量、解空间、通解结构等,根据实际问题学会建立关于线性方程组的数学模型, 并利用Matlab软件中相关命令进行求解。
教学要求:本试验要求提前复习线性方程组的相关知识点;要求能根据寻找等量关系建立矩阵及矩阵方程的数学模型;要求掌握利用Matlab软件求解线性方程组的方法。
6、实验项目六方阵的特征值和特征向量的应用(2学时)
教学内容:利用特征值与特征向量的相关知识解决一些实际问题,以实际案例为例建立相关数学模型,教会学生使用Matlab软件求方阵的特征值与特征向量的命令,并能使用相关命令解决有关实际问题。
教学要求:本试验要求提前复习方阵的特征值和特征向量相关知识点;掌握求方阵特征值与特征向量的命令;能够利用方阵的特征值与特征向量计算方阵的幂,解决实际问题。
教学内容:利用概率统计相关知识,如分布律、概率密度函数、分布函数、随机变量的数学期望与方差、大数定律及中心极限定理等,以实际案例为例建立相关数学模型,教会学生使用Matlab软件产生随机数、计算数学期望、计算事件概率、作概率密度函数图形等相关命令,达到使用这些知识解决简单实际问题的目的。
教学要求:本试验要求提前复习概率统计相关知识点;要求熟悉Matlab软件相关命令;要求提前预习本实验中的例题,熟悉问题的解决思路。
教学内容:复习前面学习过的MATLAB命令、建模思路和求解方法,并进行45分钟随堂测试。
教学要求:要求掌握相关MATLAB命令,正确解决相应数学问题的简单建模和模型求解。
1、总成绩:8个项目平均成绩(50%)+随堂考试成绩(50%)
1、《数学实验》指导书,西南石油大学数学实验教学组编
2、《数学实验》(第二版)乐经良等编著高等教育出版社
3、《数学实验与Matlab》周晓阳主编华中科技大学出版社