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XuetangX

数学实验

South China University of Technology via XuetangX

Overview

以计算机为代表的信息技术颠覆了仅靠纸和笔的数学学习方式,数学实验正是在这一变革大潮中迅速发展起来的一门新兴课程。本课程借助计算机和科学计算软件Matlab,倡导脑、手、眼并用的实践探索性学习模式,有效地延伸了数学的适用领域与活动空间,使数学学习与问题解决的探索过程相统一。


本课程采用案例式教学,案例分别选自大学数学的三门核心课程,即微积分、线性代数和概率统计中的相关问题,如:数据拟合(兔子问题和化学反应生成物的浓度问题)、微分方程(汽车减振系统)、分形实例(Koch曲线、Sierpinski地毯等)、矩阵的运算(投入产出和 Hill密码)、特征值与特征向量(捕食者与被捕食者问题、斑点猫头鹰的生存问题)、古典概型(分赌注问题和赌徒破产问题等)等,目的是使实验案例能够与大学数学相关课程相呼应,更好体现大学数学的应用性。


作为课程的扩展内容,还提供了三个探索性实验案例:基于线性回归模型的人脸识别,布朗运动的模拟,基于条件极值的投资组合优化模型。


授课目标:(1)掌握Matlab软件的使用方法和基本程序设计;(2)培养数值计算与数据处理的能力;(3)提高运用数学知识解决实际问题的能力。

Syllabus

  • 导学
    • 第一节 数学实验课程简介
    • 导学课后讨论题
    • 导学ppt课件
  • 第一章 MATLAB软件简介
    • 第一节 MATLAB的基本操作
    • 第二节 MATLAB的矩阵与数组
    • 第三节 MATLAB的数据可视化
    • 第四节 MATLAB的M文件
    • 第一章测试 MATLAB软件简介
    • 动手实验题
    • 第一章 MATLAB软件简介PPT课件
  • 第二章 数据拟合
    • 第一节 数据拟合简介
    • 第二节 斐波那契数列(1)
    • 第三节 斐波那契数列(2)
    • 第四节 化学反应生成物浓度(1)
    • 第五节 化学反应生成物浓度(2)
    • 第二章测试 数据拟合
    • 动手实验题
    • 第二章 数据拟合PPT课件
  • 第三章 微分方程
    • 第一节 微分方程的解析解和数值解
    • 第二节 单自由度阻尼系统的数学模型
    • 第三节 无外力下单自由度阻尼系统的解析解
    • 第四节 无外力下单自由度阻尼系统的数值解
    • 第五节 有持续外力下单自由度阻尼系统的数值解
    • 第三章测试 微分方程
    • 讨论题:第三章课后动手实验题 微分方程
    • 第三章 微分方程PPT课件
  • 第四章 特征值与特征向量
    • 第一节 基本概念
    • 第二节 捕食者与被捕食者问题的演化过程
    • 第三节 斑点猫头鹰的生存问题的演化过程
    • 第四节 离散动态系统的几个基本事实
    • 第四章测试 特征值与特征向量
    • 讨论题:第四章课后动手实验题 特征值与特征向量
    • 第四章 特征值与特征向量PPT课件
  • 第五章 分形实例
    • 第一节 函数迭代与分形
    • 第二节 Koch曲线
    • 第三节 Sierpinski地毯(一)
    • 第四节 Sierpinski地毯(二)
    • 第五节 分形树木
    • 第六节 分形几何体的维数
    • 第五章测试 分形实例
    • 第五章 分形实例PPT课件
    • 讨论题:第五章 分形实例
  • 第六章 矩阵的运算
    • 第一节 投入产出分析
    • 第二节 投入产出分析模型的求解
    • 第三节 Hill密码的加密方法
    • 第四节 Hill密码的加密解密过程
    • 第五节 Hill密码的加密矩阵的设计
    • 第六章测试 矩阵的计算
    • 第六章 矩阵的运算PPT课件
  • 第七章 古典概型
    • 第一节 基本概念和Matlab相关命令
    • 第二节 分赌注问题
    • 第三节 赌徒破产问题
    • 第四节 掷硬币掷骰子和摸球问题
    • 第五节 高尔顿钉板
    • 第六节 中心极限定理
    • 第七章测试 古典概型
    • 讨论题:第七章课后动手实验题 古典概型
    • 第七章 古典概型
  • 第八章 探索性实验1:基于线性回归模型的人脸识别
    • 第九章 探索性实验2:布朗运动的模拟
      • 第十章 探索性案例3:基于条件极值的投资组合优化模型
        • 期末考试

          Taught by

          Xiaolan Liu , Wen Xuhui, Liu Qing, Xue Deng , and Wenhua Gao

          Tags

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          Someone learning on their laptop while sitting on the floor.