数据分析与建模 实验报告 实验二 数据分析工具的初步使用

1、学生学号实验课成绩学 生 实 验 报 告 书实验课程名称数据分析与建模开 课 学 院管理学院指导教师姓名鄢 丹学 生 姓 名学生专业班级信管16班2018 2019 学年  第  1  学期  实验报告填写说明1 综合性、设计性实验必须填写实验报告，验证、演示性实验可不写实验报告。2 实验报告书必须按统一格式制作（实验中心网站有下载）。3 老师在指导学生实验时，必须按实验大纲的要求，逐项完成各项实验；实验报告书中的实验课程名称和实验项目必须与实验指导书一致。4 每项实验依据其实验内容的多少，可安排在一个或多个时间段内完成，但每项实验只须填写一份实验报告。5 每份实验报告教师都应该有签名、评分表及实验报告成绩。6 教师应及时评阅学生的实验报告并给出各实验项目成绩，完整保存实验报告。在完成所有实验项目后，教师应按学生姓名将批改好的各实验项目实验报告装订成册，构成该实验课程总报告，按班级交到实验中心，每个班级实验报告袋中附带一份实验指导书及班级实验课程成绩表。7 实验报告封面信息需填写完整，并给出实验环节的成绩，实验环节成绩按其类型采取百分制或优、良、

2、中、及格和不及格五级评定（与课程总成绩一致），并记入课程总成绩中。1实验课程名称：_ 数据分析与建模_                实验项目名称实验二  数据分析工具的初步使用实验成绩实 验 者专业班级组    别无同 组 者无实验日期2018年10月10日一部分：实验预习报告（包括实验目的、意义，实验基本原理与方法，主要仪器设备及耗材，实验方案与技术路线等）一、实验目的、意义本实验旨在通过资料查阅和上机实验，熟悉和掌握数据分析工具Mathematica。二、实验基本原理与方法    数据分析工具Mathematica的使用方法，以及帮助指南文档等。三、实验内容及要求应用Mathematica完成下列题目的运算求解或绘图。（1）分别计算2+4，32-23，的值。（2）对的值，分别取有效数字位数6位，20位，30位。（3）给变量a赋值为2，并计算a2-6，3a+b的值。（4）定义函数f(x)=xsinx+x2+2x，分别求f(x)在x=1，/2时的值，再求f

3、(x2)。（5）设函数，求的值。（6）作函数f(x)=x2的图形。（7）将f(x)=x2与g(x)=x-1画在一个坐标系内。（8）在同一坐标系中绘制 与的图形。（9）绘制函数在区间0，2上的图形。（10）绘制由坐标(-1,2),(0,2.5),(1,3),(2,4),(3,4.5),(4,5.5)构成的散点图。（11）绘制函数sin(x+y)cos(x+y)的3D立体图。（12）绘制函数在-2x2，-2y2上的图形。（13）绘制函数在-2x2，-2y2上的图形，去掉坐标系，边框，网格线。（14）绘制螺旋线 在0t4上的图形。（15）利用参数方程绘制z=x2+ y2在0z8上的图形。四、实验方案或技术路线（只针对综合型和设计型实验）按照实验任务要求，理论结合实际的实验方案，巩固课程内容，温故知新，查遗补漏，夯实理论基础，提升实验动手能力。技术路线是，从整体规划，分步骤实施，实验全面总结。第二部分：实验过程记录（可加页）（包括实验原始数据记录，实验现象记录，实验过程发现的问题等）（1）分别计算2+4，32-23，的值。步骤：以2+4的计算过程为例。首先输入“In”后的式子，如“2+4”；然

4、后同时按下键盘上的“shift”和“enter”键，就可得到“Out”后面的计算结果，如“2+4”的结果为“6”。其他式子也是按照此方法计算。其中，运算符“+”、“-”、“*”、“/”、“”（乘方）均可以在键盘上找到，而根号的输入如下：鼠标先在导航栏上找到【面板】并点击，再选择【特殊字符】，再选择【符号】，便可找到根号。当光标停留在该符号上时，会显示“sqrt”，即开根号的意思。根号的具体位置如下图所示：按照上述方法得到的运行结果如下图所示：（2）对的值，分别取有效数字位数6位，20位，30位。取有效数字需要用到近似运算符，语法如下：N表达式，有效数字位数。系统默认是至少16位，但标准输出只显示前6位有效数字。%表示上一次的输出结果；% 表示上上一次的输出结果以此类推。% a（a为常数）表示第a次的输出结果。结合本题来看, 具体分析如下：N%表示输出上一次的输出结果，并取6位有效数字；N%4, 20表示输出第4次的输出结果Out4，并取20位有效数字N%4, 30表示输出第4次的输出结果Out4，并取30位有效数字运行结果如下图所示：（3）给变量a赋值为2，并计算a2-6，3a+b的值

5、。变量的赋值、表示与运算：变量名必须以小写字母开头，不能含有空格或标点符号；变量赋值用“=”表示；变量一旦被赋值，会一直保留，直到它被清除或被重新赋值。可用命令“Clear 变量”清除原来的赋值。具体输入及运行结果如下：（4）定义函数f(x)=xsinx+x2+2x，分别求f(x)在x=1，/2时的值，再求f(x2)。多元函数的自定义命令：自定义函数 变量1_, 变量2_, := 表达式求函数在某一点的值时，直接将自变量的值代入再输出即可。注意：此处Sin函数的首字母S需要大写，否则软件不会将其视为正弦函数，而是视为一个变量。如果用Pi表示时，首字母也需要大写，否则软件会将其视作一个变量名。（5）设函数，求的值。定义分段函数，只需要分段定义自定义函数即可，并在后面添加范围限制，格式为： / ；范围限制 （其中“逻辑与”用“&&”表示，“逻辑或”用“|”表示）（6）作函数f(x)=x2的图形。一元函数作图的命令：Plot函数, 作图范围, 可选项故本题为：fx_ := x2Plotfx, x, -1, 1（7）将f(x)=x2与g(x)=x-1画在一个坐标系内。当两图画在

6、一个坐标系时，一元函数作图的命令为：Plot函数1, 函数2, , 作图范围, 可选项故本题为：Plotx2, x - 1, x, -1, 1（8）在同一坐标系中绘制 与的图形。参数方程作图的命令：ParametricPlot参数方程, 参数范围, 可选项若以参数方程组取代参数方程 , 可在同一坐标系中绘制多个参数方程所确定的函数的图形。AspectRatio->Automatic 为可选项，表示按坐标系刻度的实际比例1:1 作图，默认情况下是0.618:1。故本题为：ParametricPlotSint, Cost, Sint, 2*Cost, t, 0, 2*Pi（9）绘制函数在区间0，2上的图形。极坐标式函数作图的命令：PolarPlot极坐标函数, 变量范围, 可选项故本题为：PolarPlot1Cos,0,2Pi（10）绘制由坐标(-1,2),(0,2.5),(1,3),(2,4),(3,4.5),(4,5.5)构成的散点图。绘制散点图的命令：ListPlot点列, 可选项故本题为：ListPlot1,2,0,2.5,1,3,2,4,3,4.5,4,5.5（11）绘制函

7、数sin(x+y)cos(x+y)的3D立体图。绘制二元函数3D图形的命令：Plot3D函数, 第一变量的范围, 第二变量的范围, 可选项故本题为：Plot3DSin+Cos+,0,4,0,4（12）绘制函数在-2x2，-2y2上的图形。绘制二元函数3D图形的命令：Plot3D函数, 第一变量的范围, 第二变量的范围, 可选项其中e(x2y2)用Expx2y2表示。故本题为：Plot3DExp22,2,2,2,2（13）绘制函数在-2x2，-2y2上的图形，去掉坐标系，边框，网格线。绘制二元函数3D图形的命令：Plot3D函数, 第一变量的范围, 第二变量的范围, 可选项当需要去掉坐标系，边框，网格线时，可选项目Axes, Boxed, Mesh置为False故本题为：Plot3DExp-x2 - y2, x, -2, 2, y, -2, 2, Axes -> False, Boxed -> False, Mesh -> False特殊字符->的输入方法和前面根号的输入相同。（14）绘制螺旋线 在0t4上的图形。绘制参数形式空间曲线或曲面的命令：Parametr

8、icPlot3D参数方程, 参数范围, 可选项故本题为：ParametricPlot3D3Sin,3Cos,0,4Pi（15）利用参数方程绘制z=x2+ y2在0z8上的图形。绘制参数形式空间曲线或曲面的命令：ParametricPlot3D参数方程, 参数范围, 可选项设x=r*sint，y=r*cost；由于0z8，则r的取值为：0r22故本题为：ParametricPlot3Dr*Sint, r*Cost, r2, t, 0, 2*Pi, r, 0, 2*Sqrt2如下图所示：第三部分  结果与讨论（可加页）一、实验结果分析（包括数据处理、实验现象分析、影响因素讨论、综合分析和结论等）（1）问题1：如何使用Mathematica 进行运算求解解决方法：以2+4的计算过程为例，具体操作如下：a. 首先输入“In”后的式子，此处是“2+4”；b. 然后同时按下键盘上的“shift”和“enter”键；如此，就可得到“Out”后面的计算结果。此处“2+4”的结果为“6”，如下图所示：（2）问题2：应用Mathematica求解时，特殊字符的输入 解决方法：以根号为例，具体操作如下：a. 先在导航栏上找到【面板】并用鼠标点击；b. 此时选择【特殊字符】，然后再选择【符号】，便可找到根号；c.当光标停留在根号符号上时，会显示“sqrt”，即开根号的意思；根号的具体位置如下图所示：按照上述方法，可以找到各种特殊字符（包括字母和符号）（3）问题3：如何运用近似运算符N 取有效数字以及此时%的使用解决方法： 取有效数字需要用到近似运算符N ，语法如下：N表达式，有效数字位数。系统默认有效数字是至少16位，但标准输出只显示前6位有效数字。%表示上一次的输出结果；% 表示上上一次的输出结果以此类推。% a（a为常数）表示第a次的输出结果。结合上述题目来看, 具体分析如下：N%表示输出上一次的输出结果，并取6位有效数字；N%4, 20表示输出第4次的输出结果Out4，并取20位有效数字N%4, 30表示输出

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