Matlab软件在高等学校数学类课程中的作用及应用
Matlab是一种具有科学计算功能的应用软件,包括符号运算、数值运算、图像处理、统计分析及编程可视化等功能。其特点是语句简单、功能强大。自1984年推出正式版本以来,该软件已被越来越多的学者应用于科学研究工作中。随着网络计算机技术的发展、多媒体教学的普及,电脑已成为教学过程中常用的辅助教学工具之一,使得将Matlab软件引入课堂教学过程更容易实现。
数学是进行科学研究的重要工具,高等数学、线性代数、概率论和数理统计是高等院校理工类和经管类专业学生必修的三门数学类基础课程,是学生学好其他基础课和专业课的基础。高等数学课程在这三门数学课程中又是“重中之重”,也是绝大多数专业学生报考硕士研究生的必考课程。刚刚经历高考进入高等学校的学生都知道高等数学课程的重要性,但突然面对抽象的符号、严密的逻辑、高深的理论,许多学生都望而却步,逐渐失去了学习的兴趣。
本学期,我系组建了一个Matlab软件兴趣小组,定期开展活动,活动内容主要是向学生介绍Matlab软件的基本使用方法,引导学生将Matlab软件应用到数学类课程中,解决一些实际
问题。兴趣小组中的学生,基本上是大学二年级的学生,活动中所选取的内容都是学生上课过程中碰到的知识点。
一 Matlab软件在数学课堂教学中的作用
1.激发学生的学习兴趣
为了培养学生的学习积极性,要尽量地将抽象变得直观,变成学生能看得见、摸得着的东西,最直接的方法就是图形展示。Matlab软件具有强大的图形处理功能,能形象直观地展现空间几何关系,在教学中展示复杂的函数图形,曲面、曲线相对位置变化,甚至利用动画模拟空间曲线、曲面和立体图形的生成过程,使原本难以想象的空间图形变得具体生动。编程过程中还可以改变参数,使图形画面亮丽多彩,营造了一种轻松的课堂氛围。例如,在利用定积分计算旋转体的体积一节中,首先介绍的是旋转体的概念,如果仅通过教师口述旋转体的定义,缺乏感官的刺激,容易使学生感到枯燥乏味。可通过Matlab编程,动态演示旋转体的形成过程,吸引学生的注意力,让学生有兴趣跟着教师的引导进入后续的学习环节。
2.帮助学生深入理解课程内容
高等数学知识的抽象性增加了学生理解知识点的难度。如计算曲边梯形面积的方法是将曲边梯形分割成n个小曲边梯形,构造相应小矩形作为小曲边梯形的近似,将小矩形面积求和,最后取极限得到曲边梯形的面积。在讲解这部分内容时,可以通过Matlab软件编程,用图形形式介绍这四个步骤:分割、近似、求和、取极限,动态展示随着分割的不断加细,小曲边梯形面积不断趋近小矩形面积的过程,让学生加深记忆,进一步理解这种方法的思想本质:先化整为零、再化零为整、最后取极限。
3.加大课堂教学信息量,丰富课堂教学内容
教学内容多是数学课程的一大特点。许多知识点需要配上图像加以讲解,如果利用粉笔在黑板上画图,会耗费比较多的时间,而且图形的精确度也不高。利用Matlab软件可以画出精确的图形,而且节约了时间,提高了课堂教学效率,加大了课堂教学信息量。
二 Matlab在数学教学中的一些应用实例
例1,作出函数y=0.5(ex-e-x)及其反函数的图像,观察它们之间的联系。
本题主要为了让学生加深理解“原函数和反函数的图像关于直线y=x对称”这一性质,在Matl
ab命令窗口中输入如下命令语句:
例2,将窗口分成上、下两部分,上部分窗口显示函数y=sinx及其一阶导函数的图像;下部分窗口显示函数y=sinx及其二阶导函数的图像。
本题主要为了让学生加深理解“函数的单调性和一阶导函数之间的关系;函数的凹凸性和二阶导函数之间的关系”,在Matlab命令窗口中输入如下命令语句:
>>title(‘函数y=sin(x)及其二阶导函数’);
>> hold on;
>> plot(x,y,x,y2,’x’);;
例3,设某企业生产甲种产品的总产量P(吨)与所用的两种原材料A、B间的数量x1、x2(吨)之间的关系式为P(x1,x2)=x10.75x20.25,现准备用自有资金80万元购买原材料,已知A、B两种原材料的每吨单价分别为1万元和2万元。问如何选择购买两种原材料的数量,才能使产量最高。
本题就是求解如下有约束最优化问题:
运行结果如下:
所以购进A原材料60万吨,B原材料10万吨,可使生产甲种产品的总产量最高。 matlab学好了有什么用
三 结束语
Matlab是一种界面友好的软件,利用该软件可画出复杂的函数图像,可对不同类型的数学问题进行数值运算。将该软件引入数学课堂,不仅可激发学生的学习兴趣,同时也能帮助学生理解知识点。学生掌握适当的Matlab编程方法是很有必要的。
希望以上资料对你有所帮助,附励志名言3条:
1、生气,就是拿别人的过错来惩罚自己。原谅别人,就是善待自己。
2、未必钱多乐便多,财多累己招烦恼。清贫乐道真自在,无牵无挂乐逍遥。
3、处事不必求功,无过便是功。为人不必感德,无怨便是德。
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