Øvingsforelesning i Matlab (TDT4105)

Transkript

1 Øvingsforelesning i Matlab (TDT4105) Øving 1. Frist: Tema: matematiske uttrykk, variabler, vektorer, funksjoner. Benjamin A. Bjørnseth 2. september 2016

2 2 Oversikt Praktisk informasjon Om øvingsforelesninger Øving 1-materiale

3 3 Kahoot Oppvarming! + er dere godt i gang?

4 4 Øvingsopplegget Mål: relevant trening i fagets pensum før eksamen Oppgaveløsning: Litt teori. Matlab. Krever registrering på

5 5 Arbeidsmengde Totalt 10 øvinger, må ha 8/10 godkjent. To er auditorieøvinger, må ha minst én auditorieøving godkjent. Øvingstekst og frist på

6 6 Hvordan besvare øvinger Teori og kodeforståelse: tekstsvar. Kodeoppgaver: Matlab-kode. Tilgjengelige datamaskiner med Matlab på datasal. Kan også løses på egen maskin.

7 7 Datasal

8 8 Hjelperessurser Man kan få hjelp av alle studasser på datasal. Men kan være travelt mot slutten av uka. Vi har også et hjelpeforum på

9 9 Godkjenning Kan ikke godkjennes elektronisk. Besvarelsen må forsvares på datasal. Godkjenning kun av egen studass. Teori og kodeforståelse: forklar svarene. Kodeoppgaver: demonstrer at koden fungerer, og forklar hvordan.

10 10 Kom i gang med øvingsopplegget 1. Registrer deg på 2. Du får tildelt en studass. 3. Sjekk på Min Side ( for å se hvilke saltider du har, og hvilken sal studass sitter på. 4. Møt opp på studasstimene og få godkjent før fristen. Kan også levere digitalt frem til faktisk frist på fredag, og forsvare besvarelsen for studass innen onsdag uka etter.

11 11 Nettsider itgk.idi.ntnu.no Øvinger, foiler, beskjeder, pensum, annen info. itgrk.idi.ntnu.no Saltider og øvingsinnleveringsstatus. piazza.com Spørsmål og svar. Fordeler med Piazza: Rask responstid. Kan jobbe med andre ting mens man venter på svar. Læringsutbytte i å hjelpe andre. Muligens hjelp å få ved kvelds- og helgejobbing.

12 12 Oversikt Praktisk informasjon Om øvingsforelesninger Øving 1-materiale

13 13 Tidspunkt Øvingsforeleseninger i Matlab Onsdag (parallell M2) Fredag (parallell M1) Hold deg til din parallell Men det finnes altså backup

14 14 Videoer Tidligere år: oppgaveløsning. I år er dette spilt inn på video. -> Matlab -> Øvingsforelesninger. To typer video: Kodeforståelse. Kodeoppgaver.

15 15 Mulige bruksmåter Kan brukes på flere måter: Bare se på alt: blir tilsvarende fjorårets øvingsforelesninger, bare mer kondensert innhold. Prøv å løse alle oppgavene selv, og se video hvis det ikke går (anbefalt). Se etter hjelp i videoene hvis man sliter med en øving. Merk: definitivt ikke en substitutt for vanlige forelesninger!

16 16 Anbefaling Oppfordrer alle til å se alt de første to ukene. Virker kanskje enkelt, men problemer med Matlab senere skyldes gjerne: 1. Manglende erfaring. 2. Manglende forståelse av det grunnleggende. Senere uker: gjør det du får mest ut av.

17 17 Øvingsforelesningstimene Hva så med øvingsforelesningstimene? Løsning av forrige ukes øving. Svar på spørsmål om innholdet i videoene. Kanskje presentasjon av neste øving?

18 18 Angående mentalitet Programmering handler i hovedsak ikke om programmeringsspråket men om problemløsning Oppgave: Løs problem vha programmering. Feil fokus Rett fokus

19 19 Oversikt Praktisk informasjon Om øvingsforelesninger Øving 1-materiale

20 20 Føring og løsning av øvinger Kladd løsning på papir (hvis problemløsningsoppgave). Eksperimenter i kommandovindu med deler av løsningen. Skriv endelig løsning i en egen fil. Eksempelopppgave: regn ut Eksempeloppgave: regn sum av annenhvert element i vektor.

21 21 Script Noen ganger spør oppgaven bare om kommandolinjebruk. Kan logges og spilles av igjen vha et script. En linje av gangen sendes til kommandovindu. Mulige problem: Navnekrasj. Hva hvis vi har variabelen summer og scriptet summer.m? Matlab finner ikke filen.

22 22 Matteuttrykk Kahoot spørsmål 1-3

23 22 Matteuttrykk Kahoot spørsmål 1-3 Operatorer +, = = 0

24 22 Matteuttrykk Kahoot spørsmål 1-3 Operatorer +, = = 0 *, / 2 * 3 / 4 = = 1.5

25 22 Matteuttrykk Kahoot spørsmål 1-3 Operatorer +, = = 0 *, / 2 * 3 / 4 = = 1.5 ^ 2^3 = 2 3 = 8

26 22 Matteuttrykk Kahoot spørsmål 1-3 Operatorer +, = = 0 *, / 2 * 3 / 4 = = 1.5 ^ 2^3 = 2 3 = 8 Presedens Hva regnes ut først Parenteser regnes ut aller først

27 23 Eksempler 2 + 2

28 23 Eksempler

29 23 Eksempler * 3

30 23 Eksempler * 3 8

31 23 Eksempler * 3 8 (2 + 2) * 3

32 23 Eksempler * 3 8 (2 + 2) * 3 12

33 23 Eksempler * 3 8 (2 + 2) * * 4 / 2

34 23 Eksempler * 3 8 (2 + 2) * * 4 / 2 6

35 23 Eksempler * 3 8 (2 + 2) * * 4 / * (4 / 2)

36 23 Eksempler * 3 8 (2 + 2) * * 4 / * (4 / 2) 6

37 23 Eksempler * 3 8 (2 + 2) * * 4 / * (4 / 2) 6 2^4

38 23 Eksempler * 3 8 (2 + 2) * * 4 / * (4 / 2) 6 2^4 16

39 23 Eksempler * 3 8 (2 + 2) * * 4 / * (4 / 2) 6 2^ ^ 3+1

40 23 Eksempler * 3 8 (2 + 2) * * 4 / * (4 / 2) 6 2^ ^ 3+1 9

41 23 Eksempler * 3 8 (2 + 2) * * 4 / * (4 / 2) 6 2^ ^ ^(3 + 1)

42 23 Eksempler * 3 8 (2 + 2) * * 4 / * (4 / 2) 6 2^ ^ ^(3 + 1) 16

43 24 Eksempeloppgave Hva er stigningstallet til linjen gjennom (1, 3) og (3, -7)? Formelen er y 2 y 1 x 2 x 1

44 25 Variabler Kahoot spørsmål 4

45 25 Variabler Kahoot spørsmål 4 Navngitte verdier Navn av bokstaver, tall, og understrek. Kan slå opp verdien ved å skrive navnet Kan siden endre oppslaget

46 26 Variabeltilordning Syntaks: <variabelnavn> = <uttrykk> 1. Først evalueres uttrykket 2. Deretter opprettes variabeltilordningen

47 27 Variabeltilordning (Strengt tatt altså navngitt minne)

48 28 Eksempeloppgave Opprett variabelen radius med verdien 3 Regn ut volumet av en kule med radius 3, ved å bruke variabelen radius. Formelen er 4 3 πradius3 Opprett variabelen V_kule til å holde volumet. Doble verdien av variablen V_kule. Null ut alle definerte variabler.

49 29 Vektorer Kahoot spørsmål 5

50 29 Vektorer Kahoot spørsmål 5 For å holde en liste med verdier, kan man bruke vektorer [1, 2, 3, 4, 5] Kan opprettes vha kolon: 1:5 Kan oppgi steglengde: 1:2:10 Eksempel: radiuser = 1:10 Hent ut radius nr. 5 radiuser(5) Hent ut siste radius radiuser(end) Evt. radiuser(length(radiuser))

51 30 Eksempeloppgave Lag en vektor med de fem første positive oddetallene. Lagre den i variabelen v1. Lag en vektor med heltallene fra 10 ned til 0, i den rekkefølgen. Lagre den i variabelen v2. Lag en vektor med tallene [0.1, 0.2,..., 1.0], og lagre den i variablen v3. Summer de siste elementverdiene i vektorene v1, v2 og v3

52 31 Operasjoner på hele vektorer Kahoot spørsmål 6 og 7

53 31 Operasjoner på hele vektorer Kahoot spørsmål 6 og 7 Man kan utføre aritmetiske uttrykk også med vektorer [1, 2, 3] * 2 = [2, 4, 6] [1, 2] + [2, 1] = [3, 3] Til vanlig er operatorene matriseoperasjoner Operandene må ha dimensjoner som passer Mer om dette neste uke For å gjøre en operasjon per element, bruk.<op> (som.*,./,.^) Eksempel: Uttrykk Resultat [ 1, 2, 3 ].* [ 3, 2, 1 ] [ 3, 4, 3 ] [ 1, 2, 3 ].^ 2 [ 1, 4, 9 ] 12./ [ 2, 3, 6 ] [ 6, 4, 2 ]

54 32 Eksempeloppgave Regn ut 1 9, 2 9 og 3 9 i én operasjon Regn ut 9 1, 9 2 og 9 3 i én operasjon

55 32 Eksempeloppgave Regn ut 1 9, 2 9 og 3 9 i én operasjon Regn ut 9 1, 9 2 og 9 3 i én operasjon Regn ut tyngdekraften som virker på fire forskjellige astronauter på forskjellige planeter. Opprett variabelen astronautmasse = [63, 70, 83, 50] Opprett variabelen planet_g = [9.81, 3.71, 1.62, 24.79] Regn ut variabelen tyngdekraft

56 33 Areal av sylinder Formel: 2πrh + 2πr 2 Oppgave: regn ut areal for sylindrene med radius = 3, høyde = 7 radius = 1, høyde = 8 radius = 9, høyde = 3 (Hint: bruk elementvise operasjoner)

57 34 Funksjoner: unngå repetisjon Kahootspørsmål 8

58 34 Funksjoner: unngå repetisjon Kahootspørsmål 8 Hva hvis vi trenger arealformelen flere steder? Lag en funksjon Gir òg mening som matematisk funksjon A sylinder (radius, hoyde) = 2π radius hoyde + 2π radius 2

59 35 Egne funksjoner Opprett ny fil funksjonsnavn.m function returverdi = funksjonsnavn(parameter1, parameter2) <kode> end

60 36 Oppgave 1. Opprett en funksjon for å regne ut overflatearealet av en sylinder A sylinder (r, h) = 2πrh + 2πr 2 2. Opprett en funksjon for å regne ut volumet av en sylinder V sylinder (r, h) = πr 2 h 3. Opprett en funksjon som skriver ut volumet og arealet av en sylinder Trenger ikke returverdi

61 37 Finnes mange funksjoner fra før sum(), length(), min(), max(), mean(), median() isprime() disp(), input(), fprintf() sqrt(), nthroot() log(), log10(), sin(), cos(), atan() integral() Vil presentes etter behov. Bruk help <funksjonsnavn>

62 38 Om innebygde funksjoner og variabelnavn Vær forsiktig med hva du kaller dine variabler Eksempel: hva skjer her? %% I kommandovinduet disp(sum(1:5)) % Skriver ut 15 sum = disp(sum(1:5)) % Huffda clear sum % Løser problemet

63 39 Innputt og utputt For å kommunisere med brukeren av programmet, kan vi bruke funksjonene disp() og input() Oppgave: lag en funksjon som leser inn et tall fra brukeren, og skriver ut det dobbelte. Oppgave: lag en funksjon som ber brukeren skrive inn høyden og radiusen til en sylinder, og som skriver ut volumet og arealet til sylinderen.

64 40 Globale og lokale variabler Variabler laget i en funksjon eksiterer bare for den funksjonen. function y = f(x) % Lag lokal variabel x z = x + x; % Lag lokal variabel z y = z * z; % Lag lokal variabel y end %% I kommandovinduet x = 1; y = 2; z = 3; disp(input( Skriv inn et tall )); disp([x, y, z]); % Skriver ut "1 2 3" - de lokale % variablene til f er ikke tilgjengelige!

65 41 Forskjell på retur og utskrift I kommandovindu y = 12; x = funksjon(y); I fil funksjon.m function y = funksjon(x) y = x + x disp(y); fprintf( %d, y); end Globale variabler y = 12 funksjon(12) Lokale variabler x = 12

66 42 Forskjell på retur og utskrift I kommandovindu y = 12; x = funksjon(y); I fil funksjon.m function y = funksjon(x) y = x + x disp(y); fprintf( %d, y); end - Utskrift sender verdier til skjerm Globale variabler y = 12 funksjon(12) Lokale variabler x = 12

67 43 Forskjell på retur og utskrift I kommandovindu y = 12; x = funksjon(y); I fil funksjon.m function y = funksjon(x) y = x + x disp(y); fprintf( %d, y); end - Utskrift sender verdier til skjerm (mangler semikolon) Globale variabler y = 12 Lokale variabler funksjon(12) x = 12 y = y = y =

68 44 Forskjell på retur og utskrift I kommandovindu y = 12; x = funksjon(y); I fil funksjon.m function y = funksjon(x) y = x + x disp(y); fprintf( %d, y); end - Utskrift sender verdier til skjerm Globale variabler y = 12 Lokale variabler funksjon(12) y = x = 12 y =

69 45 Forskjell på retur og utskrift I kommandovindu y = 12; x = funksjon(y); I fil funksjon.m function y = funksjon(x) y = x + x disp(y); fprintf( %d, y); end - Utskrift sender verdier til skjerm Globale variabler y = 12 Lokale variabler funksjon(12) x = 12 y = y =

70 46 Forskjell på retur og utskrift I kommandovindu y = 12; x = funksjon(y); I fil funksjon.m function y = funksjon(x) y = x + x disp(y); fprintf( %d, y); end - Utskrift sender verdier til skjerm - Retur av verdier er overføring av lokale variabler til der funksjonen ble kalt. Globale variabler y = 12 Lokale variabler funksjon(12) x = 12 y = y =

71 47 Forskjell på retur og utskrift I kommandovindu y = 12; x = funksjon(y); I fil funksjon.m function y = funksjon(x) y = x + x disp(y); fprintf( %d, y); end - Utskrift sender verdier til skjerm - Retur av verdier er overføring av lokale variabler til der funksjonen ble kalt. Globale variabler Lokale variabler y = 12 funksjon(12) Hva er y? x = 12 y = 24 y =

72 48 Forskjell på retur og utskrift I kommandovindu y = 12; x = funksjon(y); I fil funksjon.m function y = funksjon(x) y = x + x disp(y); fprintf( %d, y); end - Utskrift sender verdier til skjerm - Retur av verdier er overføring av lokale variabler til der funksjonen ble kalt. Globale variabler Lokale variabler y = 12 x = 24 funksjon(12) 24 x = 12 y = 24 y =

73 49 Bonus: Funksjonskall uten parenteser Sender parametrene som strenger Sammenlikn: help sum help(sum) help( sum )