MATHEMATIC软件实验内容
一、了解数学软件Mathematic
1、Mathematic的特点
Mathematic是1988年美国Wolfram Research公司开发的一个著名的数学分析型的软件，以符号计算见长，也具有高精度的数值计算功能和强大的图形功能.它显示数学表格和图形的功能使用户对问题的理解更加形象和具体.Mathematic是人——机对话式软件，使用者在Mathematic的notebook环境中，只要在计算机上输入数学符号、公式，系统可以立即进行处理，然后返回结果，用户不必关心中间的计算过程，其交互性能非常好.
2、Mathematic5.0的工作环境
在WindXP(或Win98)环境下安装好Mathematic5.0，用鼠标双击Mathematic 图标（刺球状），启动Mathematic系统,显示器上就会出现如图1的窗口，这时可以键入你想计算的东西，比如键入1+1，然后同时按下Shift键和Enter键(数字键盘上只要按Enter键)，这时Mathematic开始工作，计算出结果后，窗口变为图2.
图1 Mathematic的窗口
图2 完成运算后的Mathematic的窗口
Mathematic的窗口上方是工作条.第一行为标题，显示所使用的Notebook 文件名.第二行为工具菜单.下面的是Notebook窗口(工作窗口)，它可以随时关闭，只留下工具条，也可以打开多个工作窗，它们是相互分开的，每个工作窗就是一个Notebook文件,其文件名以.nb为后缀.用鼠标单击工作窗，此时工作窗上方的标题栏呈高亮度显示，表明工作窗已被选中，这时可以从键盘输入命令或表达式了.要退出系统，只要单击右上角的关闭按钮即可.
Mathematic的简单使用说明：
（1）Mathematic第一次计算时因为要进行一次初始化，所需时间要长一些，从第二次开始计算就会很迅速了，
（2）在Mathematica的Notebook工作窗口中，可以完成各种运算，如函数作图，求极限、解方程等，也可以用它编写像C语言那样的结构化程序.
（3）图1-2中的“In[n]:=”表示第n个输入；“Out[n]=”表示第n个输出结果.要注意的是：“In[n]:= ”和“Out[n]=”是系统自动添加的，不需用户键入.
（4）公式输完后，按下“Shift”键和“Enter”键或按数字键盘中“Enter”键将完成计算.
（5）用户的每一次输入和Mathematic的每一次输出，以及相应的输入、输出，都被称为“cell”或“细胞”，用“]”来标识.单击“]”，就选中了这个“细胞“，然后可对这个“细胞“进行复制、剪切、计算、全选.
（6）工作菜单中共有9个菜单,其中File是文件管理菜单.主要有新建文件、打开或关闭文件、保存文件以及退出系统的功能. Help是帮助菜单，使用时打开“Help Browser“项，以获得系统帮助文件，它是一个名符其实的使用手册，使用者可以在其中了解系统所有函数、命令的使用格式和功能.使用时，只要在窗口内输入命令项，系统就可显示该命令的使用方法及相关信息.
（7）按“Alt“键可中断计算.
（8）使用Mathematic时, 如果输入了不合语法规则的表达式，系统会显示出错信息，并且不给出计算结果.学会看系统出错信息,较快找出错误，可以提高工作效率.
3、Mathematic的基本运算功能
1、算术运算
Mathematic最基本的功能是进行算术运算，包括加（+），减（-），乘（*），除（/），乘方（^），阶乘（！）等.
注意事项：
(1)在Mathematic中，也可用空格代表乘号；数字和字母相乘，乘号可以省去，例如：3*2可写成3 2，2*x可写成2x，但字母和字母相乘，乘号不能省去.
(2)在Mathematic中，表达式中用来表示运算的结合次序的括号只允许是圆括号（无论多少层）.例如：4*（2+3/（2-5））
(3)当输入式子中不含小数点，输出结果是完全精确的。例如：输入2/3，输出仍然为2/3.
(4)为了得到计算结果的近似数或指定有效数字的位数，可以用N[ ]函数.例如：
N[x],N[x,20].前者取x的默认位数近似值，后者取x的20位有效数字.
(5) %表示上一个输出结果，%%表示倒数第二个输出结果，以此类推，%n表示第n个输出结果.
(6)在Mathematic中，如果在输入的表达式末尾加上一个分号“；”，表示不显示计算结果，但你可以调用它的结果.
2、Mathematic中的数学常数和数学函数
Mathematic中定义了一些常用的数学常数，这些数学常数都是精确值，如：
也可以给变量赋值，定义常Array数.
如:
In[1]:=pi=N[Pi,20]
Out[1]=3.14159265358979323846
In[2]:=x=y=5
Out[2]=5
注意事项:
(1)在后续计算中就可直接把x,y,pi作为常数使用.
例2
In[3]:=pi^2
Out[3]=9.8696044010893586188
(2)一旦你给变量x赋值后，这一变量值将一直保持不变，直到你重新给它赋值或使用清除命令将它清除：x=. 或者 Clear[x]
(3)在Mathematic中，对于变量名没有长度限制，但变量名不能以数字开头，如x2可以作为变量名，但2x却是2*x的意思，在输入含有变量的式子时，应注意x y表示x*y，而xy是一变量，x^2y意味着(x^2)*y而不是x^(2y).
Mathematic中常用的数学函数如下:
在Mathematic帮助文件中可以查到Mathematic提供的所有函数、常数和各种符号及它们的用法.
注意事项:
（1）Mathematic中，大小写英文字母要严格区分开，函数名字首字母必须大写.
（2）函数名后面的表达式一定要放在方括号“[]”内，而不是圆括号“（）”，表达式.
（3）当Mathematic无法计算输入的表达式的精确值，而又要求它返回精确值时，将返回原表达式.如：
In[1]:=Sqrt[2]
Out[1]=Sqrt[2]
(4)为了完成某些特定的运算，用户还需要自己定义一些新的函数，如：In[1]:=f[x_]:=x^2 ;g[x_,y_]:=(x-y)^2/y;
In[1]分别定义了两个函数2
)
(x
x
f=和
y y
x
y
x
g
2 )
(
)
,
(-
=.要特别注意的是
左边方括号中的变量后必须紧跟一下划线“_”，而右边表达式中的变量后没有这一符号.定义了函数f(x)、g(x,y)后，就可对其进行各种算术运算或符号运算.如：
In[2]:=g(2,3) Out[2]=
3
1
In[3]:=D[f[x],x] Out[3]=2x
(5)如果用户一时忘记了前面定义的函数，可以用下列命令查询：
In[4]:=?f Out[4]=Global`f
f[x_]:=x^2
这里的符号“Global”表示定义的函数在其后面的计算中全局有效.当你需要废除已经定义的函数时，可以使用Clear[f]；这样，前面定义的函数不再起作用.如果一个函数的定义需要多个语句，可将它们放在一对花括号或一对圆括号中，并用分号隔开，如：
In[6]:=f[x_,n_]:=(t=Sin[x]+Cos[x];t^n+2t);
In[6]定义了一个二元函数，它先计算t=Sin[x]+Cos[x],，然后计算t^n+2t，最终得到f(x,n).
(6)定义一个分段函数，一般要用到条件控制语句If、Which和Switch语句.下面列出Mathematic的一些条件结构：
①lhs:=rhs/;test 当test为True时使用定义
②If[test,then,else] 当test为True时计算then,否则计算else
③Which[test1,value1,test2,value2,... 给出第一个test i为True 时的value i
④Switch[expr,form1,value1,form2,value2,...,def] 给出第一个与expr 相匹配的form i 对应的valuei 值，若都不成立，结果为默认值def. 下面举例介绍分段函数的定义：
定义一个阶跃函数???<-≥=0
101)(x x x s ，可使用If 语句：
In[1]:=s[x_]:=If[x>=0,1,-1]
也可用/;test 形式来分别定义它的两个部分：
In[2]:=ss[x_]:=1/;x>=0;ss[x_]:=-1/;x<0
If 函数允许指定条件既不是True 也不是 False 时的值.例如：
In[3]:=sl[x_,y_]:=If[x>y,a,b,c];若输入sl[2,1+I]，则输出c.
在上例中，只有当x,y 都是实数时才可比较它们大小，而1+I 为一复数，不能与2比较大小，因而输出第三种结果c.
当条件多于两个时，可以用If 的嵌套方式来处理，但更方便的方法是用Which 函数，例如In[4]:=hh[x_]:=Which[x<0,x^2,x<=5,0,x>5,x^3],定义了以下函数
3、 集合 在进行计算时，把许多元素放在一起并作为一个整体来处理是很方便的，在Mathematic 中，集合是收集元素的一种方法，是一种非常重要而又极其普遍的结构。Mathematic 中的集合实际上是一个数组，即它的元素具有有序性，而且可以重复。
In[1]:=s={3,5,1} Out[1]={3,5,1}
In[2]:=t={-1,3,7} Out[2]={-1,3,7}
以下命令把集合中的每个元素平方加1.
In[3]:=s^2+1 Out[3]={10,26,2}
也可求两个集合对应元素的和差积商等，例如：
In[4]:=s+t-2^s+s*t+t^s/t Out[4]={-8,72,14}
在大多数情况下，Mathematic是把集合作为一个整体来处理，但有时也需要对集合中的某个元素进行处理.这里给出处理集合元素的一些常用函数：
{a,b,c,…} 一个集合
Part[list,i] 或 list[[i]] 取集合list中的第i个元素
Part[list{i,j,…}] 或 list[[{i,j,…}]] 由集合list的第i,j,…元素组成的集合
Part[list,i]=value 或 list[[i]]=value 给集合list的第i个元素重新赋值
如：
In[5]:={1,2,5,6,8,9}[[4]]
Out[5]=6
In[6]:=Part[s,{2,3,1,1,2,3}]
Out[6]={5,1,3,3,5,1}
In[7]:=t[[2]]=5
Out[7]=5
In[8]:=t
Out[8]={-1,5,7}
4、代数运算
（1）多项式符号运算
Mathematic能进行多项式的加(+)，减(-)，乘(*)，除(/)，乘方(^)等运算,不仅如此， Mathematic还提供了许多关于多项式运算的函数，现列出较常用的一些：
Coefficient[poly,expr] 提取多项式poly中 expr的系数
Expand[poly] 展开多项式ploy
Factor[poly] 对多项式ploy进行因式分解
FactorTerm[poly] 提取多项式ploy中的数字公因子
PolynomialGCD[ploy1,poly2,…] 计算多项式ploy1, ploy2,…的最大公约式
PolynomialLCM[ploy1,poly2,…] 计算多项式ploy1, ploy2,…的最小公倍式
Exponent[expr,form] 计算expr中form的最高指数
Part[expr,n]或expr[[n]] expr中的第n项
Collect[poly,x] 以x的幂的形式重排多项式
Collect[poly,{x,y,…}] 以x,y,…的幂的形式重排多项式
PolynomialQuotient[p,q,x] 计算多项式p/q 的商,略去余式
PloynomialRemainder[p,q,x] 计算多项式p/q的余项
上面最后两个运算方括号中的x代表把多项式的变元定义为x，以区别于多项式中可能包含的其它变量，举例如下（输出略去）：
In[1]:=(x-1)^2*(x^3+1)
In[2]:=t=Expand[%]
In[3]:=Factor[t]
In[4]:=Expand[(1+2x+3y)^3]
In[5]:=PolynomialQuotient[%,x^2+2x-3,x]
In[6]:=PloynomialRemainder[%4,x^2+2x-3,x]
可以使用如下命令求符号表达式的值:
expr/.x->value 在表达式expr中用value 来替换x
expr/.{x->xval,y,->yval,…} 进行一系列替换
例如:
In[7]:=1+2x/.x->3
In[8]:=1+2x+x^2/.x->2-y
In[9]:=(x+y)(x-y)^2/.{x->3,y->1-a}
In[10]:=t=1=x^2;t-3x/.x->Pi//N
（2）有理分式运算
Mathematic也可对有理分式进行处理和化简,现列出常用的一些有理分式运算如下,请读者自己做一些实验.
Apart[expr] 把表达式写成若干项的和,每项有最简分母
Cancel[expr] 消去分子,分母中的公因子
Denominator[expr] 取出表达式的分母
Numerator[expr] 取出表达式的分子
ExpandDenominator[expr] 展开表达式的分母
ExpandNumerator[expr] 展开表达式的分子
Expand[expr] 展开表达式的分子,逐项被分母除
ExpandAll[expr] 展开表达式的分母,分子
Factor[expr] 首先通分.然后对分子,分母分解因式
Simplify[expr] 把表达式尽可能简化
Together[expr] 对有理式进行通分
（3）逻辑与关系运算
Mathematic有以下逻辑与关系算子：==（相等，注意是用两个等号）,!=（不相等）,<（小于）,<=（不大于）,>（大于）,>=（不小于）,!（否）,&&（与）,||（或）等。通过它们能进行一些逻辑关系运算，关系运算的结果为False(假)或True(真).例如：
In[1]:=10<7 Out[1]=False
In[2]:=3!==2! Out[2]=False
In[3]:=7>4&&2!=3 Out[3]=True
如果Mathematica不知道关系的结果是对还是错，则按原样输出，如：
In[4]:=x>y Out[4]=x>y
（4）解方程
Mathematic 中方程的两边必须用等号算子“= =”而不是“=”连接，如：
In[1]:=x^2+2x-7= =0
Out[1]=0722==-+x x
可以用下列命令求它的两个根
In[2]:=Solve[%,x] Out[2]=}221,221{--→+-→x x
以上结果的形式称为解的变换法则形式，可将它代入含有x 的任何表达式求其值，如：
In[3]:=Simplify[x^2+2x+5/.%2] Out[3]={12,12}
我们也可通过替换符来解出x ，用集合规则得到解的集合
In[4]:=x/.%2 Out[4]={ , }
对于不高于四次的多项式方程，Solve 总能给出其精确解，对高于四次的多项式方程不可能有公式解，尽管如此， Mathematic 仍尽可能用因式分解及其它方法求解多项式，将高次方程改写成低次多项式方程或多项式方程组，结果Solve 能求出许多高次多项式方程的显式代数解.例如：
In[5]:=p=3+3x-7x^2-x^3+2x^4+3x^7-3x^8-x^9+x^10;Solve[p= =0,x] Out[5]={{x->1},{x->-Sqrt[3]},{x->sqrt[3]}},ToRules[Roots[2x+x^7= =-1,x]]}
在上例中，Mathematic 只求出了其中的一些解，其它解写成了ToRules 表示的符号形式，使用N 将给出数值解.
如果最终只须写数值解，可使用NSolve 求解，如使用命令In[7]:=NSolve[p= =0,x],得到的Out[7]与Out[6]完全一样.
Mathematic 能直接给出更复杂的超越方程的数值解.
In[8]:=FindRoot[x*Sin[x]-1/2= =0,{x,1}] Out[8]={x->0.740841} 上例中，{x,1}表示求方程x*Sin[x]-1/2= =0在1附近的解。
也可利用Mathematic 求解方程组，命令为
Solve[{equ1,equ2,…equn},{x1,x2,…xn},如：
In[9]:=Solve[{a*x+b*y= =1,x-y= =2},{x,y}] Out[9]=}b
a 2a -1y ,
b a 2b 1{x +→++→ 如果想得到a=0.1234,b=0.2时的数值解，可以输入：
In[10]:=%/.a->0.1234/.b->0.2 Out[10]={{x->4.329,y->2.329}} 注意：如果需要对表达式中多个变量赋值，可连续使用“x->expr1”,”y->expr2”,…它们之间必须用“/.”分开.
若对方程所含的全部变量求解，可略去输入语句中表示求解变量{ }的内容.如：
In[11]:=Solve[{x^2+y^2= =1,x+y= =2}]
Out[11]:=(略)
在求解方程（组）时，可以把一个方程看作你要处理的主要方程，而其它方程作为必须满足的辅助条件，你会发现这样处理将很方便。要做的第一件事是命名辅助条件组，然后用名字把辅助条件包含在你要用Solve 求解的方程组中.
如：SinCos 被定义为方程：sin[x]^2+Cos[x]^2= =1;
In[14]:=sinCos= Sin[x]^2+Cos[x]^2= =1;
在辅助条件sinx^2+cosx^2=1下,求解方程sinx+2cosx=1
In[15]:=Solve[{Sin[x]+2Cos[x]= =1,SinCos},{Sin[x],Cos[x]}] Out[15]={{Sin[x]->-(3/5),Cos[x]->4/5},{Sin[x]->1,Cos[x]->0}} 在同样条件下,求解另一个方程:
In[16]:=Solve[{Sin[x]= =Cos[x],SinCos},{Sin[x],Cos[x]}] Out[16]=（略）
二、用Mathematic 作函数图象
（1） 一元函数曲线的输出
Mathematic允许用各种图形、曲线输出计算结果，甚至输出动画，因此可以实现计算的可视化.图形的输出方式很多，此处只介绍其中的一小部分.
如果希望看到一个函数的几何图形，可以简单地输入
In[1]:=Plot[Sin[x],{x,0,2Pi}]
它代表绘制sin(x)的曲线，0 还可以给这个图形的坐标轴加以说明，可使用： In[2]:=Plot[Sin[x],{x,0,2Pi},AxesLable->{“x”,”sin(x)”}] 或者 In[2]:=Show[%,AxesLable->{“x”,”sin(x)”}],其中Show表示把上面的图形显示出来.还可以为整个图形加一个标题，可用 In[3]:=Show[%,PlotLabel->”sin(x)~x”] 上面几个输入语句中的AxesLable->{“x”,”sin(x)”}和PlotLabel->”sin(x)~x”称为图形输出语句的特别说明部分，图形输出有很多的可能的说明部分，下面我们将给出其中的一部分. 画图中的特别说明部分 如果我们希望把几条曲线重合在一起加以比较，可按以下方式操作.先画两条曲线，并给它们一个名字. In[4]:=p1=Plot[Sin[x],{x,-2Pi,2Pi},PlotStyle->{RGBColor[1,0,0]}] In[5]:=p2=Plot[Cos[x],{x,-2Pi,2Pi},PlotStyle->{RGBColor[0,1,0]}] 然后使用Show[{p1,p2}]就能将两条曲线合在一起。在上面的例子中，PlotStyle又是一个特别说明项，它规定所画图形的风格特征，如所画图形的颜色、线条、点的类别等.其命令格式为：PlotStyle->{{Style1},{Style2},…}， 其中Style i是由一些图形指令构成的集合，可循环使用.Style 常使用的图形指令有 AbsolutePointSize[d] 规定点的大小为d个绝对单位（1/72英寸） AbsoluteThickness[d] 规定线宽为d 个绝对单位（1/72英寸） AbsoluteDashing[{d1,d2,…}] 规定直线为以d1,d2,…长度排列的虚线 RGBColor[red,green,blue] 通过红绿蓝规定颜色（其值在0~1之间） GrayLevel[level] 规定图形目标的对比度（其值在0~1之间） 把几条曲线画在一起出可使用以下方法，如： In[6]:=g1=Normal[Series[Sin[x],{x,0,3}]]； In[7]:=g2=Normal[Series[Sin[x],{x,0,5}]]； 上面两条命令分别把sin(x)在x=0处展开成x的级数到三次幂和五次幂并舍去余项，得到了两个不同的多项式.下面的命令能将它们画在同一张图上。 In[8]:=Plot[{Sin[x],g1,g2},{x,0,2Pi},PlotRange->{1,1},PlotStyle-> {{RGBColor[1.,0.1,0 .1]},{RGBColor[0.1,0.1,1.]}， {RGBColor[0.1,1,0.1]}}] Mathematic也可绘制参数形式或极坐标形式给出的曲线，如： In[9]:=r[t_ ]:=(3Cos[t]^2-1)/2;ParametricPlot[{r[t]*Cos[t],r[t]*Sin[t ]},{t,0,2Pi}] 在Mathematic下画散点图用以下命令 In[10]:=ListPlot[{{1,1},{1.25,1.5},{1.5,1.35},{1.75,2.1}}, Prolog->AbsolutePointSize[8]] 其中Prolog->AbsolutePointSize[8]]是在画图之前先确定点的大小。以下命令默认点的横坐标依次为整数1，2，… In[11]:=ListPlot[{1,2,3,5,7,11,13,17,19,23},Prolog->AbsolutePointSize [4]] （2）三维图形的绘制 Mathematica可以绘制三维图形,例 如:In[1]:=Plot3D[Sin[x*y],{x,0,Pi},{y,0,Pi}]绘制一幅z=sin(xy)的图形. 和绘制二维曲线图一样,Plot3D[ ]也可以带很多说明,现将常用的一些列入下表: 下面再举例对特别说明加以解释,例如: In[2]:=g=Plot3D[-Sqrt[x^2+y^2]/10,{x,-5,5},{y,-5,5},PlotPoints->50]画出一个锥面,而In[3]:=Show[g,Mesh->False,Boxed->False,Axes->False]去掉了图g中的网格,外框和坐标轴;In[4]:=Show[g,Shading->False]把图g 中的阴影去掉. 另外有很多涉及色彩,阴影,多光源效应的特别说明项,此处从略. Mathematic 也能画出一些特殊类型的图形,如:参数图,等高线图,密度图等.下面列出较常用的一些. ParametricPlot[{fx,fy},{t,tmin,tmax}] 平面曲线的参数图 ParametricPlot3D[{fx,fy,fz},{t,tmin,tmax}] 空间曲线的参数图 ParametricPlot3D[{fx,fy,fz},{t,tmin,tmax},{u,umin,umax}] 空间曲面的参数图 ContourPlot[f,{x,xmin,xmax},{y,ymin,ymax}] 函数f(x,y)的等高线图 DensityPlot[f,{x,xmin,xmax},{y,ymin,ymax}] 函数f(x,y)的密度图 三、用软件Mathematic计算极限 （1）极限的基本计算 Mathematic可以求函数和序列的极限.也可有洛必达法则求函数的不确定型极限,例如 In[1]:=Limit[Sin[x]/x,x->0] Out[1]=1 In[2]:=Limit[(1+1/n)^n,n->Infinity] Out[2]=E In[3]:=Limit[x*Log[x],x->0] Out[3]=0 In[4]:=Limit[(1+2x)^(1/x),x->0] Out[4]=E^2 Mathematic也可求左,右极限 求左极限: In[5]:=Limit[x/Sqrt[1-Cos[x]],x->0,Direction->1 ] Out[5]=-Sqrt[2] 求右极限: In[5]:=Limit[x/Sqrt[1-Cos[x]],x->0,Direction->-1 ] Out[5]=Sqrt[2] （2）实例 变速直线运动的瞬时速度：如果物体作直线运动，在直线上选取坐标系， 该物体所处的位置坐标 s 是时间 t 的函数，记为 s = s (t )，则从时刻 t 0 到t 0 + ?t 的时间间隔内它的平均速度为 t 0 时刻的即时速度 比如：自由落体运动 四、用软件Mathematic 计算导数 （1）导数的基本计算 在Mathematicak ,可以很方便地完成各种微分运算,命令格式为: In[1]:=D[x^n,x] Out[1]= In[2]:=D[Log[x],{x,2}] Out[2]= In[3]:=D[x^2+y^2,x] Out[3]= 以上是假定y 独立于x,若y 是x 的函数,可按下述方法处理: In[4]:=D[x^2+y[x]^2,x] Out[4]=2x+2y[x]y ’[x] 也可不给出显示函数y[x]而用命令NonConstants->{y}直接暗示D:y 是x 的函数,下例中,D[y,x,NonConstants->{y}]表示x y ??. In[5]:=D[x^2+y^2,NonConstants->{y}] Out[5]=2x+2yD[y,x,NonConstants->{y}] 我们也可用D 命令求混合偏导数 In[6]:=D[x*Exp[y*x]+Sin[x*y*z],x,y,x] ,)()(00t t s t t s t s ????-+=.)()(lim )(0000t t s t t s t v t ???-+=→ In[7]=D[Sin[x*y*z^2],x,y,NonConstants->{z}] 如果输入的表达式不是一个具体函数,则得到微分后的一般形式.如: In[8]:=D[x*f [x^2],x] Out[8]= 在Mathematic 中还可求函数的全微分,命令格式为: Dt[f] 求全微分df ； Dt[f,x] 求全导数x f ??； Dt[f,x,Constants->{c1,c2 …}]； 求全导数,其中ci 为常数. In[11]:=Dt[x^2+y^2] Out[11]=2xDt[x]+2yDt[y] In[12]:=Dt[x^2+y^2,x] Out[12]=2x+2yDt[y,x] In[13]:=Dt[x^2+y^2,x,Constants->{y}] Out[13]=2x In[14]:=SetAttributes[{c,d},Constant] Dt[c*y^2*x^2+d*y^2,x,y] Out[15]=(略) 在上例中,SetAttributes[{c,d},Constant]表示在所有情形下把c,d 都定义为常数.用命令ClearAttributse[{c,d},Constant]可清除这种设置. （2）实例 回旋曲线的数学方程式 回旋曲线是公路设计中最常用的一种缓和曲线。我国《标准》规定缓和曲线采用回旋线，回旋线的基本公式为： 2l A γ= （1） γ——回旋线上某点的曲率半径 l ——回旋线上某点到原点的曲线比 A ——回旋线参数 日本道路协会编写的《回旋曲线手册》（修订版）给出了回旋线的参数方程如下： 2 2 cos sin t t x u du y u du ? = ? ? ? ?= ?? （2） （1）式和（2）式之间有什么关系呢，分析如下： 由弧微分公式可求出l如下： t l=?（3） 又由（2 ）式：2 cos t dx d u du dt dt ? == ?? ? （）（4） 2 sin t dy d u du dt dt ? == ?? ? （）（5） 代入3 式得： t l== ?（）（6）再求曲率半径γ为： 3 222 22 22 dx dy dt dt dx d y dy d x dt dt dt dt γ ?? ???? + ?? ? ? ???? ?? ?? = - （7） 由（4）式，（5）式得： 2 2 d x dt =（）， 2 2 d y dt =（）（8）代入（7）式得：γ=（）（9） 由（6），（7）式得：lγ=（）=常数（10）综上讨论可知，lγ=（）， ∴用（2）式表示的回旋曲线满足（1）式所具有的性质，即： 2 l A γ= 五、用软件Mathematic计算不定积分与定积分 （1）基本计算 Mathematic 可以求不定积分,定积分,重积分等各种积分运算。例如: In[1]:=Integrate[1/(x^2-1),x] Out[1]=2 ]1log[2]1log[x x +-- 当被积分函数包含符号不确定的参数时,积分结果可能与参数的符号有关,如果不事先加以说明, Mathematic 总是假设该参数为正值.如: In[2]:=Integrate[1/(x^2+a),x] Out[2]=a a x Arc ]tan[ 我们知道,许多不定积分不能用初等函数表示出来,有些根本没有封闭形式. Mathematic 有很多特殊函数可以表示一些积分结果.如: In[3]:=Integrate[Log[Log[x]],x] Out[3]=xLog[Log[x]]-LogIntegral[x] 上面的特殊函数LogIntegal[x]是特殊积分函数——对数积分函数. 如果不定积分没有封闭形式，用户也没有事先约定，在这种情况下，Mathematica 把输入的公式原样输出. Mathematic 可以用牛顿——莱布尼兹公式完成符号形式的定积分，如果输入： In[4]:=Integrate[3x^2+2x,{x,a,b}] Out[4]= 也可计算二重积分，如: 计算dx y x dx b a )33(20 20+?? In[5]:=Integrate[3x^2+3y^2,{x,0,a},{y,0,b}] In[6]:=Integrate[6x^2+6y^2,{x,-a,a},{y,-Sqrt[a^2-x^2],Sqrt[a^2-x ^2]}] Out[6]=3Pi 无论微分还是积分，最后结果可能是一个非常复杂的表达式，如果使用Simplify 或FullSimplify 简化它，常常可以得到十分简明的结果. （2）实例 如图所示矩形截面，试用积分发球截面惯性矩z I ，y I 。 写出步骤并作出图。 33222222312 h h h y A h y bh I y dA y bdy b --====?? 33222222312 b b b z A b z b h I z dA z hdz h --====?? 六、用软件Mathematic 计算行列式、矩阵 在Mathematica 系统中，有固定的输入法和函数对矩阵的有关问题进行计算。所以必须要掌握这些输入法与函数。如： 1、求行列式 在Mathematica 系统中，用函数Det[b]求行列式的值，其中b 是所给行列式的元素所构成的二维数表，b 的一维子表顺次由行列式的逐行（或列）上的元素构成. 例1 计算行列式.1 245101 12412685 3D -= 解：}};1,2,4,5{},1,0,1,1{},2,4,1,2{},6,8,5,3{{b ]1[In -==： ]b [Det ]2[In =： 122]2[Out -= 2、矩阵的加法 在Mathematica 系统中，矩阵的加减法实际上就是二维数表间的相应加减法.在二维数表的表达式后输入 //MatrixForm 可输出矩阵形式的表达式 . 2011-2012（2）《软件工程导论》实验报告 学院：计算机学院 班级：软件工程114 姓名：黄芳恺 学号：119074258 目录 实验1：项目计划、分析和设计 实验2；编码 实验3：代码复查、编译 实验4：项目测试总结 软件工程导论实验一：项目计划、分析和设计 [ 实验日期 ] 2012 年 4 月 20 日 [ 实验目的 ] 初步了解结构化分析、设计方法的原理、步骤以及各阶段的文档，练习撰写简要的需求文档、设计文档。 [ 实验内容 ] 贪吃蛇程序：贪吃蛇游戏是一个深受人们喜爱的游戏，一条蛇在密闭的围墙内，在围墙内随机出现一个食物，通过按键盘上的四个光标键控制蛇向上下左右四个方向移动，蛇头撞到食物则表示食物被蛇吃掉，这时蛇的身体长一节，同时计1分，接着又出现食物，等待被蛇吃掉，如果蛇在移动过程中，撞到墙壁或身体交叉蛇头撞到自己的身体，游戏结束。根据编写贪吃蛇的游戏规则，我们利用c语言来进行编辑具体步骤，从而使游戏能够运行，根据编写贪吃蛇程序，掌握软件工程思想及要领，进一步巩固编程思想和掌握画图函数底层，依据项目可行性研究的结果，进行需求分析和设计，编写简要的需求规格说明书，绘制程序流程图。 [ 实验原理和步骤] 当前的建模方法主要有传统的结构化分析、设计方法（SA/D）和面向对象分析、设计方法（OOA/D）两种。 分析阶段： 结构化分析（SA）是一种建模技术，它通过一定方法帮助开发人员定义系统需要什么功能，系统需要存储和使用哪些数据，以及为完成这些功能，系统需要什么样的输入和输出以及如何把这些功能结合在一起来完成任务。 设计阶段： 分总体设计和详细设计两阶段。总体设计阶段的任务主要是确定系统由哪些模块组成，以及这些模块之间的相互关系；详细设计阶段的任务主要是设计每个模块的处理过程。常用的结构化设计（SD）方法有面向数据流分析（DFA）的设计方法和面向数据的设计方法。DFA设计技术实施的通用步骤：(1)复查并精化DFD；(2)确定DFD类型； (3)把DFD映射到系统模块结构,设计出模块结构的上层；(4)基于DFD逐步分解高层模 块,设计出下层模块〈初步结构〉；(5)根据模块独立性原理，精化模块结构，得到更为合理的软件结构；(6)模块接口描述；（7）修改和补充数据词典；（8）制定测试计划。 详细设计阶段的任务主要是确定每个模块的处理过程，包括（1）确定每个模块的算法。（2）确定每一个模块的数据组织。（3）为每个模块设计一组测试用例。（4）编写详细设计说明书。详细设计阶段采用的方法是结构化程序设计（SP），与SA，SD方法衔接。目标是给出可以直接用以编码的程序逻辑结构，强调清晰第一。 设计思路： 这个程序的关键点是表示蛇的图形以及蛇的移动。用一个小矩形块表示蛇的一节身体，身体每长一节，增加一个矩形块，蛇头用两节表示。移动时必须从蛇头开始，所以蛇不 《软件测试技术》 ——实验报告 题目 _____实验一_ __ 指导教师薛曼玲 _ 实验日期 _11.4 专业 学生姓名 _ __ ____ 班级/学号 ____ 成绩 ________ ___ ____ _ 一、实验目的 1.能熟练应用黑盒测试技术进行测试用例设计； 2.能对测试用例进行优化设计； 二、实验内容 题目一：电话号码问题 1.某城市电话号码由三部分组成。它们的名称和内容分别是： （1）地区码：空白或3位数字； （2）前缀：非'0'或'1'的3位数字； （3）后缀：4 位数字。 假定被测程序能接受一切符合上述规定的电话号码，拒绝所有不符合规定的电话号码。根据该程序的规格说明，作等价类的划分，并设计测试方案。 1.根据下面给出的规格说明，利用等价类划分的方法，给出足够的测试用例。 “一个程序读入三个整数。把此三个数值看成是一个三角形的三个边。这个 程序要打印出信息， 说明这个三角形是三边不等的、是等腰的、还是等边的。” 题目三：日期问题 1.用决策表测试法测试以下程序:该程序有三个输入变量month、day、year （month 、day和year均为整数值，并且满足：1≤month≤12和1≤day≤31),分别作为输入日期的月份、日、年份，通过程序可以输出该输入日期在日历上隔一天的日期。例如，输入为2004 年11月29日,则该程序的输出为2004年12月1日。 (1) 分析各种输入情况，列出为输入变量month 、day 、year 划分的有效等价类。 (2) 分析程序的规格说明，并结合以上等价类划分的情况，给出问题规定的可能采取的操作（即列出所有的动作桩）。 (3) 根据(1) 和(2) ，画出简化后的决策表。 2.划分有效等价类 1)month变量有效等价类 M1:{month=4,6,9,11}M2:{month=1,3,5,7,8,10} M3:{month=12}M4:{month=2} 2)day变量的有效等价类 D1:{1<= day <= 26}D2:{day=27} D3:{day=28} D4:{day=29} D5:{day=30} D6:{day=31} 3)year变量有效等价类 Y1:{year是闰年} Y2:{year不是闰年} 3.列出所有动作桩 计信学院上机报告 课程名称：配送与配送中心姓名：夏冰山学号：0892110220 指导教师：陈达强班级：物流08乙日期：2010-04-17 一、上机内容及要求： 根据实验三仓储型物流中心模型，在乐龙软件种完成模型的建立； 1.根据模型仿真的结果分析瓶颈的所在； 2.改进模型，再次进行模拟； 二、完成报告（预备知识、步骤、程序框图、程序、思考等）： 建立模型：根据实验三的要求建立模型，如图1所示。 模拟条件：时间模式为1：1，其他设备的速度为默认状态。 模型瓶颈： 在模拟运行6分钟后产生瓶颈。由于装货平台出的机械手臂速度过慢，导致货物在传送带上堵塞，影响入库速度。为此我们依次加快了机械手臂的速度，AS/RS水平和垂直方向的速度，瓶颈随着相应设备速度的调整随之转移。但是由于AS/RS堆垛机的最大速度受限，所以加快速度只能够缓解情况，而不能从根本上解除瓶颈。 为此提出解决方案如下： ①如果AS/RS的装货平台和卸货平台在同一侧，将入库申请和出库申请分别排序，第一个出 库作业和第一个入库作业组合为一个联合作业任务，从而缩短存取周期、提高存取效率； ②将AS/RS的装货平台和出货平台分设在仓库的两端，合理考虑入库货位和出货货位的位置， 使得堆垛机在巷道中的运行路径不重复或者重复线路最短； ③增加AS/RS的入库/出库平台数量。 实验感想： 模拟后根据直接观察或者通过日志文件的分析得到瓶颈，眼睛直接看到的瓶颈有时未必是真正的问题所在。例如本次实验，瓶颈直接产生在机械手臂，但是进过分析我们知道真正的瓶颈是AS/RS的堆垛机的速度。所以在寻找瓶颈时不要被假象所误导，随之做出无效的改进方案。 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920417011.8 (22)申请日 2019.03.29 (73)专利权人 沃肯仕能源科技（北京）有限公司 地址 100191 北京市海淀区牡丹园北里甲2 号楼3层304 (72)发明人 谢寅符 (74)专利代理机构 北京三友知识产权代理有限 公司 11127 代理人 王春光 (51)Int.Cl. G09B 23/40(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 可控制断层角度的正反转构造物理模拟实 验装置 (57)摘要 本实用新型提供了一种可控制断层角度的 正反转构造物理模拟实验装置，其包括透明的砂 箱和角度调节机构，其中：砂箱呈顶部和一侧敞 开的中空矩形结构，砂箱的敞开侧设有能在砂箱 内往复移动的活动板，活动板与砂箱的内壁面滑 动密封配合；角度调节机构包括设置于砂箱内的 调节装置以及调节板，调节板与活动板相对设 置，调节板与砂箱的内壁面滑动密封配合，且调 节板与砂箱的底面之间形成有夹角，调节板的上 端能转动的与调节装置相接，调节装置能驱动调 节板移动，调节板的移动能调整夹角的角度。本 实用新型提供的可控制断层角度的正反转构造 物理模拟实验装置，结构简单，能够研究断层在 不同角度情况下地层发生正反转构造变形的过 程， 且操作安全。权利要求书2页 说明书7页 附图3页CN 209928781 U 2020.01.10 C N 209928781 U 权 利 要 求 书1/2页CN 209928781 U 1.一种可控制断层角度的正反转构造物理模拟实验装置，其特征在于，所述可控制断层角度的正反转构造物理模拟实验装置包括： 透明的砂箱，其呈顶部和一侧敞开的中空矩形结构，所述砂箱的敞开侧设有能在所述砂箱内往复移动的活动板，所述活动板与所述砂箱的内壁面滑动密封配合； 角度调节机构，其包括设置于所述砂箱内的调节装置以及调节板，所述调节板与所述活动板相对设置，所述调节板与所述砂箱的内壁面滑动密封配合，且所述调节板与所述砂箱的底面之间形成有夹角，所述调节板的上端能转动的与所述调节装置相接，所述调节装置能驱动所述调节板移动，所述调节板的移动能调整所述夹角的角度。 2.根据权利要求1所述的可控制断层角度的正反转构造物理模拟实验装置，其特征在于，所述调节装置包括： 调节架，其包括相铰接的第一支撑杆和第二支撑杆； 固定底板，其固定连接于所述砂箱的底面，所述固定底板上设有能朝向或者背向所述调节板滑动的第一滑块，所述第一支撑杆的下部能转动的连接于所述固定底板的背向所述调节板的一侧，所述第二支撑杆的下端能转动的连接于所述第一滑块上； 升降顶板，其位于所述固定底板的上方，所述调节板的上端能转动的连接于所述升降顶板上，所述升降顶板上设有能朝向或者背向所述调节板滑动的第二滑块，所述第一支撑杆的上端能转动的连接于所述第二滑块上，所述第二支撑杆的上端能转动的连接于所述升降顶板的背向所述调节板的一侧。 3.根据权利要求2所述的可控制断层角度的正反转构造物理模拟实验装置，其特征在于， 所述角度调节机构还包括位于所述砂箱外部的驱动控制装置，所述第一支撑杆的下端伸出所述砂箱与所述驱动控制装置相接，所述驱动控制装置能驱动所述第一支撑杆相对所述固定底板转动。 4.根据权利要求3所述的可控制断层角度的正反转构造物理模拟实验装置，其特征在于， 所述驱动控制装置至少包括相啮合的主动齿轮和从动齿轮，所述第一支撑杆的下端与所述从动齿轮相接，所述主动齿轮能驱动所述从动齿轮转动，所述从动齿轮的转动带动所述第一支撑杆相对所述固定底板转动。 5.根据权利要求4所述的可控制断层角度的正反转构造物理模拟实验装置，其特征在于， 所述驱动控制装置还包括辅助支杆，所述辅助支杆的第一端与所述从动齿轮相接，所述辅助支杆的第二端与所述第一支撑杆相接。 6.根据权利要求4所述的可控制断层角度的正反转构造物理模拟实验装置，其特征在于， 所述驱动控制装置还包括外壳，所述主动齿轮和所述从动齿轮均设置于所述外壳内，所述外壳上设有与所述主动齿轮相接并能驱动所述主动齿轮转动的手柄。 7.根据权利要求1所述的可控制断层角度的正反转构造物理模拟实验装置，其特征在于， 所述可控制断层角度的正反转构造物理模拟实验装置还包括推杆机构，所述推杆机构 2 FANUC机器人仿真软件操作手册 2008年10月第1版ROBOGUIDE 使用手册（弧焊部分基础篇） 目录 目录 (1) 第一章概述 (2) 1.1. 软件安装 (2) 1.2. 软件注册 (3) 1.3. 新建Workcell的步骤 (4) 1.3.1. 新建 (4) 1.3.2. 添加附加轴的设置 (11) 1.4. 添加焊枪，TCP设置。 (16) 1.5. Workcell的存储目录 (20) 1.6.鼠标操作 (22) 第二章创建变位机 (25) 3.1.利用自建数模创建 (25) 3.1.1．快速简易方法 (25) 3.1.2．导入外部模型方法 (42) 3.2.利用模型库创建 (54) 3.2.1．导入默认配置的模型库变位机 (54) 3.2.2．手动装配模型库变位机 (58) 第三章创建机器人行走轴 (66) 3.1. 行走轴－利用模型库 (66) 3.2. 行走轴－自建数模 (75) 第四章变位机协调功能 (82) 4.1. 单轴变位机协调功能设置 (82) 4.2. 单轴变位机协调功能示例 (96) 第五章添加其他外围设备 (98) 第六章仿真录像的制作 (102) 第一章概述 1.1. 软件安装 本教程中所用软件版本号为V6.407269 正确安装ROBOGUIDE ，先安装安装盘里的SimPRO，选择需要的虚拟机器人的软件版本。安装完SimPRO后再安装WeldPro。安装完，会要求注册；若未注册，有30天时间试用。 如果需要用到变位机协调功能，还需要安装MultiRobot Arc Package。 1.2. 软件注册 注册方法：打开WeldPRO程序，点击Help / Register WeldPRO 弹出如下窗口， <<软件工程概论>> 实验报告 姓名：李治 学号：100511210 班级：网工1001 指导教师：桂兵祥 实验一“图书馆系统”结构化需求分析 上机任务： 用结构化需求分析方法完成下列任务： (1)对“图书馆系统”问题进行描述； (2)对该系统进行功能分析； (3)建立数据流图； (4)建立实体 - 关系图； (5)建立数据字典； 一、图书馆系统的问题描述： ① 一个图书馆藏有图书和期刊杂志两大类书籍，每种图书/杂志可以有多册。 ② 图书馆可以维护（注册、更新和删除）图书资料。 ③ 图书馆管理员负责与借书者打交道。 ④ 借书者可以预约目前借不到的书或杂志。 ⑤ 所有人员都可以浏览图书馆的图书信息和各种告示。 ⑥ 系统能在流行的技术环境下运行，有一个良好的图形交互界面。 ⑦ 系统应具有良好的可扩展性。 二、图书馆系统功能分析： ① 浏览功能：所有人员都可以浏览图书馆的图书信息。 ② 借还功能：借书者可以借/续借、还、预约图书。 ③ 图书管理功能：图书管理人员可以做录入、更新和销毁等图书信息维护工作。④ 借书者管理：系统管理人员可进行注册、更改、注销借书者信息等维护工作。 三、建立数据流图： 1、图书馆系统的基本逻辑模型： 浏览图书 浏览者 图书信息 浏览信息 2、借/还功能数据流图： （1）借/还功能（第一步）DFD ： 借书还书 续借预约 书目号和借书 证号 书目号 书目号 标题号和借书 证号 管理员 借书者 借书者 显示信息 （2）借/还功能（修改）DFD ： 借书还书续借预约 书目号和借书 证号 书目号 书目号 标题号和借书 证号 管理员 借书者 3、维护功能数据流图： （1）维护功能（第一步）DFD ： 更改借者注销借书者 录入新书更新图书管理员 注册借书者销毁图书处理罚金 管理员 （2）维护功能（修改） DFD ： 录入标题修改标题删除标题录入新书管理员 销毁书目修改书目 标题信息 标题号 标题号 书目信息 书目号 书目号 4、借书功能细化的数据流图： 实验一 熟悉MATLAB 工作环境 16电气5班 周树楠 20160500529 一、实验目的 1.熟悉启动和退出MATLAB 软件的方法。 2.熟悉MATLAB 软件的运行环境。 3.熟悉MATLAB 的基本操作。 二、实验设备及条件 计算机一台（带有MATLAB6.0以上的软件境）。 三、实验内容 1.练习下面指令： cd,clear,dir,path,help,who,whos,save,load 。 2.建立自己的工作目录MYBIN 和MYDATA ，并将它们分别加到搜索路径的前面或者后面。 3.求23)]47(*212[÷-+的算术运算结果。 4.M 文件的建立，建立M 文件，求出下列表达式的值： ?? ????-+=++=+= 545.0212),1ln(21 185sin 2222 1i x x x z e z o 其中 5.利用MATLAB的帮助功能分别查询inv、plot、max、round函数的功能和用法。 四、运行环境介绍及注意事项 1.运行环境介绍 打开Matlab软件运行环境有图1-1所示的界面 图1-1 MATLAB的用户界面 操作界面主要的介绍如下： 指令窗（ Command Window ），在该窗可键入各种送给 MATLAB 运作的指令、函数、表达式，并显示除图形外的所以运算结果。 历史指令窗（ Command History ），该窗记录已经运行过的指令、函数、表达式；允许用户对它们进行选择复制、重运行，以及产生 M 文件。 工作空间浏览器（ Workspace Browser ），该窗口罗列出 MATLAB 工作空间中所有的变量名、大小、字节数；并且在该窗中，可对变量进行观察、编辑、提取和保存。 其它还有当前目录浏览器（ Current Directory Browser ）、 M 文件编辑 / 调试器（Editor/Debugger ）以及帮助导航/ 浏览器（Help Navigator/Browser ）等，但通常不随操作界面的出现而启动。 利用 File 菜单可方便对文件或窗口进行管理。其中 File | New 的各子菜单， M-file （ M 文件）、 Figure （图形窗口）、或 Model （ Simulink 编辑界面）分别可创建对应文件或模块。 Edit 菜单允许用户和 Windows 的剪切板交互信息。 2.在指令窗操作时应特别注意以下几点 1）所有输入的指令、公式或数值必须按下回车键以后才能执行。例如： >>(10*19+2/4-34)/2*3 （回车） ans= 234.7500 2）所有的指令、变量名称都要区分字母的大小写。 3）%作为MATLAB注释的开始标志，以后的文字不影响计算的过程。 4）应该指定输出变量名称，否则MATLAB会将运算结果直接存入默认的输出变量名ans。 5）MATLAB可以将计算结果以不同的精确度的数字格式显示，可以直接在指令视窗键入不同的数字显示格式指令。例如：>>format short (这是默认的) 6）MATLAB利用了↑↓二个游标键可以将所输过的指令叫回来重复使用。按下↑则前一次输入的指令重新出现，之后再按Enter键，即再执行前一次的指令。 DMI仿真软件操作说明书(doc 11页) DMI仿真软件使用说明书 DMI仿真软件，让你更快的掌握DMI的使 用，熟悉DMI的功能… 制作小组：21组 组长： 黄鸿珺 20088525 组员： 魏红燕 20088510 王珂麟 20088520 高正乾 20088524 目录 产品说明书 使用须知： 由于该系统完全模拟CTCS功能所以读者需要了解CTCS的功能。CTCS系统描述 CTCS基本功能：在不干扰机车乘务员正常驾驶的前提下有效地保证列车运行安全。 1.安全防护： 在任何情况下防止列车无行车许可运行。防止列车超速运行。包括：列车超过进路允许速度；列车超过线路结构规定的速度；列车超过机车车辆构造速度；列车超过铁力有关运行设备的限速； 防止列车溜逸。 2.人机界面： 为乘务员提供的必须的显示,数据输出及操作装置。能够以字符,数字及图形等方式显示列车运行速度,允许速度,目标速度和目标距离。能够实现给出列车超速,制动,允许缓解等表示以及设备故障状态的报警。 3.检查功能： 具有开机自检和动态检测功能。具有关键动作的记录功能及监测接口。 4.可靠性和安全性： 按照信号故障导向安全原则进行系统设计，采用冗余结构，满足电磁兼容性相关标准。 DMI人机界面 DMI是列控车载设备的显示和操作界面，安装在便于司机操作和观察的位置。相关规定应符合有关标准和技术条件的要求 1.报警功能 人机界面应设有声报警功能，能够及时给出列车超速,切除牵引力，制动,允许缓解或故障状态等的报警和表示。 2.人机界面应有数据功能 输出列车参数有关的信息，输入操作应简明并有清晰的表示。对机车乘务员输入的数据和操作应进行合理性判断。 3.设置位置： 应设置在机车乘务员便于观察及可接近的区域，符合标准化安装尺寸要求。显示部分要便于观察，常用按钮,开关应易于机车乘务员操作。 4.DMI的显示与操作标准统一 文字及语音信息采用中文，用双针速度表,数字,图形显示相结合的方式提供运行速度,允许速度,目标速度和目标距离。 软件设计原理及实现的功能： 根据CTCS系统的功能要求，设计出符合要求的CTCS系统DMI界面的B,D区域，由visual c #2008编写的，制作DMI界面的B，D区，实现列车速度与目标距离的显示情况，以及相关的功能部件的显示。大致有两部分构成，实现两个区域的相互关联。 根据需求分析，运用软件编写符合要求的DMI界面相应区域，实现 软件工程实验报告 姓名：冯巧 学号 实验题目：实验室设备管理系统 1、系统简介: 每天对实验室设备使用情况进行统计，对于已彻底损坏的作报废处理，同时详细记录有关信息。对于有严重问题（故障）的要即时修理，并记录修理日期、设备名、修理厂家、修理费用、责任人等。对于急需但又缺少的设备需以“申请表”的形式送交上级领导请求批准购买。新设备购入后立即对新设备登记（包括类别、设备名、型号、规格、单价、数量、购置日期、生产厂家、购买人等），同时更新申请表的内容。 2、技术要求及限定条件: 采用C#语言设计桌面应用程序，同时与数据库MySql进行交互。系统对硬件的要求低，不需要网络支持，在单机环境下也能运行，在局域网环境下也能使用。方案实施相对容易，成本低，工期短。 一：可行性分析 1、技术可行性分析 计算机硬件设备，数据库，实验室设备管理软件与实验室设备管理系统的操作人员组成，能够实现实验室设备管理的信息化，提高工作效率，实现现代化的实验室设备管理。系统需要满足实验室设备管理（包括对实验设备的报废、维修和新设备的购买）、实验室设备信息查询（包括按类别进行查询和按时间进行查询）、实验室设备信息统计报表（包括对已报废设备的统计、申请新设备购买的统计和现有设备的统计）。这些功能框图如下图所示： 2、经济可行性分析 依据用户的现实需求、技术现状、经济条件、工期以及其他局限性因素等等因素，考虑到工期的长短、技术的成熟可靠、操作方便等因素，本方案具备经济可行性。 3、系统可选择的开发方案 ①方案A用C#开发系统的特点是：开发工具与数据库集成一体，可视化，开发速度较快，但数据库能够管理的数据规模相对较小。系统对硬件的要求低，不需要网络支持，在单机环境下也能运行，在局域网环境下也能使用。方案的实施相对容易，成本低，工期短。 ②方案B：以小型数据库管理系统为后台数据库，该前台操作与数据库分离，也能够实现多层应用系统。系统对硬件的要求居中，特别适合在网络环境下使用，操作方便。但系统得实现最复杂，成本最高，工期也较长。 二：软件需求分析 1．软件系统需求基本描述： 实验室设备管理系统是现代企业资源管理中的一个重要内容，也是资源开发利用的基础性工作。实验室设备在信息化之前，在用户系统管理、设备维修管理、设备的增删改查管理等方面存在诸多不利于管理的地方，不适应现代的企业管理形势和资源的开发利用。 2．软件系统数据流图（由加工、数据流、文件、源点和终点四种元素组成）： 1)顶层数据流图 2）二层流程图 3)总数据流图 南昌大学软件学院 实验报告 实验名称 LoadRunner的使用 实验地点 实验日期 指导教师 学生班级 学生姓名 学生学号 提交日期 LoadRunner简介： LoadRunner 是一种适用于各种体系架构的自动负载测试工具，它能预测系统行为并优化系统性能。LoadRunner 的测试对象是整个企业的系统，它通过模拟实际用户的操作行为和实行实时性能监测，来帮助您更快的查找和发现问题。此外，LoadRunner 能支持广范的协议和技术，为您的特殊环境提供特殊的解决方案。LoadRunner是目前应用最为广泛的性能测试工具之一。 一、实验目的 1. 熟练LoadRunner的工具组成和工具原理。 2. 熟练使用LoadRunner进行Web系统测试和压力负载测试。 3. 掌握LoadRunner测试流程。 二、实验设备 PC机：清华同方电脑 操作系统：windows 7 实用工具：WPS Office，LoadRunner8.0工具，IE9 三、实验内容 （1）、熟悉LoadRunner的工具组成和工具原理 1.LoadRunner工具组成 虚拟用户脚本生成器：捕获最终用户业务流程和创建自动性能测试脚本，即我们在以后说的产生测试脚本； 压力产生器：通过运行虚拟用户产生实际的负载； 用户代理：协调不同负载机上虚拟用户，产生步调一致的虚拟用户；压力调度：根据用户对场景的设置，设置不同脚本的虚拟用户数量；监视系统：监控主要的性能计数器； 压力结果分析工具：本身不能代替分析人员，但是可以辅助测试结果的分析。 2.LoadRunner工具原理 代理（Proxy）是客户端和服务器端之间的中介人，LoadRunner 就是通过代理方式截获客户端和服务器之间交互的数据流。 ①虚拟用户脚本生成器通过代理方式接收客户端发送的数据包， 构造物理模拟实验研究中的关键问题 自然界的各种地质构造均是地壳岩石受力作用的结果。砂箱物理模拟实验因与地表具备相似的流变学特征,因而长期以来被国内外众多地质学者采用。自1815年霍尔在他的实验室用叠层厚布再现褶皱的形成和演化过程以来,构造物理模拟实验已经经历了巨大的改变与创新[1-3]。无论是从实验装置、实验材料、变形记录抑或是实验结果的分析与处理,都使得人们能够更加真实准确地再现地质变形过程与演化。同时,构造物理模拟实验的理论性研究也逐渐的系统和完善,诸如机制模拟模型和比例模拟模型的分类、变形几何学和解析方程的引用等。该文在查阅国内外大量文献的基础上,结合笔者长期以来从事的构造物理模拟实验,简要阐述构造物理模拟实验中的几个关键因素以及要注意的问题,以期为研究同行提供参考与借鉴。 1 实验条件的确定 边界几何条件 根据国内外学者的研究,构造物理模拟实验可以分为比例模拟模型和机制模拟模型两大类[4-5]。所谓比例模拟模型,是指针对实际地质体的实验模拟,即采用反演的方式,通过研究某一区域的地质背景,并结合概念模型实验的结果,提出一个或多个地质模型,反复实验直到与目标地质体相似,以确定其成因机制和边界条件。而机制模拟模型并不针对具体某一区域,而是对抽象地质模型的实验模拟,即采用正演的方式,研究分析构造变形要素(构造作用方式、边界几何条件、应变速率、内部结构和材料性质等)对变形机制的控制和影响。因此,在构造物理模拟实验的前期准备中,首选要根据研究对象确定模型类型。在比例模拟模型中,最重要的是研究区域/局部构造特征,即根据区域/局部构造野外的表现形式与其形变场的关系,深入分析褶皱类型、构造格架、受力方式。例如在分析褶皱构造时,应确定褶皱的空间类型与次序关系、动力源与主应力方向等,在分析构造格架时,应确定断裂的活动方式、伴生构造、组合与相互结构关系等。而在机针对抽象构造样式的机制模拟模型实验,其边界条件的确定则相对容易,只需对构造作用方式和内部结构等要素作定性的确定即可。 实验材料 岩石类型可分为脆性、脆-塑性和塑性,在地质体中,脆性岩石较为常见。目前构造物理模拟实验中使用最广泛的脆性材料为干燥石英砂,其粒径为~ 使用方法： 1.本软件无需安装，解压缩后双击S7_200.exe即可使用； 2.仿真前先用STEP 7 - MicroWIN编写程序，编写完成后在菜单栏“文件”里点击“导出”，弹出一个“导出程序块”的对话框，选择存储路径，填写文件名，保存类型的扩展名为awl，之后点保存； 3.打开仿真软件，输入密码“6596”，双击PLC面板选择CPU型号，点击菜单栏的“程序”，点“装载程序”，在弹出的对话框中选择要装载的程序部分和STEP 7 - MicroWIN的版本号，一般情况下选“全部”就行了，之后“确定”，找到awl文件的路径“打开”导出的程序，在弹出的对话框点击“确定”，再点那个绿色的三角运行按钮让PLC进入运行状态，点击下面那一排输入的小开关给PLC 输入信号就可以进行仿真了。 使用教程： 本教程中介绍的是juan luis villanueva设计的英文版S7-200 PLC 仿真软件（V2.0），原版为西班牙语。关于本软件的详细介绍，可以参考 https://www.wendangku.net/doc/fa14644072.html,/canalPLC。 该仿真软件可以仿真大量的S7-200指令（支持常用的位触点指令、定时器指令、计数器指令、比较指令、逻辑运算指令和大部分的数学运算指令等，但部分指令如顺序控制指令、循环指令、高速计数器指令和通讯指令等尚无法支持，仿真软件支持的仿真指令可参考 https://www.wendangku.net/doc/fa14644072.html,/canalPLC/interest.htm）。仿真程序提供了数字信号输入开关、两个模拟电位器和LED输出显示，仿真程序同时还支持对TD-200文本显示器的仿真，在实验条件尚不具备的情况下，完全可以作为学习S7-200的一个辅助工具。 仿真软件界面介绍： 软件工程导论实验报告 一、实验题目： 学生成绩管理系统、图书借阅管理系统、工资管理系统、网络订餐系统、招聘考试成绩管理系统 二、实验目标 通过独立完成项目开发，加深对软件开发分析过程的流程和方法的理解，建立软件工程的思想，同时，明确软件开发的成本和时间管理的相关概念。 实验一 实验要求： ①.在实验题目列出的几个系统中选择一个作为自己要开发的软件系统，要求该系统有明确的功能需求，并建立系统的分析模型。 ②.对系统进行需求分析，掌握ER图、DFD、DD的设计与编写 ③.熟悉Visio环境和基本操作，制作一个简单的系统流程图和数据流图、主要数 据项的数据字典描述及主要加工的逻辑说明（自己选择结构语言、判定树、判定表等）。 ④.撰写需求分析规格说明书 用户需求分析 作为图书管理系统，其主要的需求人员是借阅者，借阅者对其的要求可 以大体概括如下： 1)能按各种方式，比如书名、编号、作者等查询图书馆的藏书情况； 2)能熟悉使用图书管理系统； 3)能方便地借阅图书、续借图书、归还图书； 4)能查询自己的基本资料、借阅图书情况； 5)能方便图书管理员对图书的录入登记、注销； 6)能方便对新生的登记或注销已经毕业学生的信息； 7)能及时发布一些学院学生借阅图书超期情况、馆藏书情况等。 功能说明 1）、读者管理系统 （1）未注册者可以进入注册系统进行注册； （2）已注册借阅者可按、编号或号登陆进入借阅者检索系统查询借阅者情况； （3）、已注册借阅者可按书名、或作者对图书信息进行检索查询或 提出预约请求； 2）、图书管理员管理系统 （1）图书管理员通过图书管理员身份认证进入图书管理员管理系统； （2）读者可借阅在库图书； （3）在规定期限借阅者归还借阅图书； （4）读者在不违规情况下可继续借阅已借阅图书； （5）读者可以预约图书。 3）、系统管理员管理系统 （1）系统管理员通过系统管理员身份认证进入系统管理员管理系统； （2）系统管理员可以对图书进行图书管理（如：查询、删除、修改图书资料或图书分类查询修改、删除管理）； （3）系统管理员可以对借阅者进行学生管理（如：查询、删除、修改借阅者信息或借阅者类别 模拟电路仿真实验报告 张斌杰生物医学工程141班学号6103414032 Multisim软件使用 一、实验目的 1、掌握Multisim软件的基本操作和分析方法。 二、实验内容 1、场效应管放大电路设计与仿真 2、仪器放大器设计与仿真 3、逻辑电平信号检测电路设计与仿真 4、三极管Beta值分选电路设计与仿真 5、宽带放大电路设计与仿真 三、Multisim软件介绍 Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。 一、实验名称: 仪器放大器设计与仿真 二、实验目的 1、掌握仪器放大器的设计方法 2、理解仪器放大器对共模信号的抑制能力 3、熟悉仪器放大器的调试功能 4、掌握虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器的使用方法，如示波器，毫伏表信 号发生器等虚拟仪器的使用 三、设计实验电路图： 四、测量实验结果： 差模分别输入信号1mv第二条线与第三条线：第一条线输出为差模放大为399mv。 共模输入2mv的的电压，输出为2mv的电压。 五、实验心得： 应用Multisim首先要准备好器件的pspice模型，这是最重要的，没有这个东西免谈，当然Spice高手除外。下面就可以利用Multisim的元件向导功能制作自己的仿真元件模型了。将刚刚做好的元件保存，你可能注意到了，保存的路径里面没有出现Master Database，即主数据库，这就是Multisim做的较好的其中一方面，你无论是新建元件还是修改主数据库里面的元件，都不会影响主数据库里面的元件，选好路径以后点击Finish即可，一个新元件就被创建了。在应用电子仿真软件 Multisim进行虚拟仿真时，有许多传感器或新器件，只要知道了它们的电特性或在电路中的作用，完全可以灵活采用变通的办法代替进行仿真，本来软件就是进行虚拟实验的，并不一定非要用真实元件不可，这样可以大大地拓宽电子仿真软件 Multisim的应用范围。再说用软件仿真时不存在损坏和烧毁元件、仪器的问题，只要设计好了电路都可以试一试，仿真成功了就可以进行实际电路的组装和调试，不 PLC是“Programmable Logic Controller（可编程序逻辑控制器）”的英文缩写，是采用微电脑技术制造的自动控制设备。它以顺序控制为主，回路调节为辅，能完成逻辑判断、定时、记忆和算术运算等功能。与传统的继电器控制相比，PLC控制具有控制速度快、可靠性高、灵活性强、硬件接线简单、改变工艺方便等优点。 PLC的基本构成见图1-1,简要说明如下： 1. 中央处理器CPU 起运算控制作用，指挥协调整机运行。 2. 存储器ROM RAM 存放程序和数据 (1) 系统程序存储器ROM 存放生产厂家写入的系统程序，用户不可更改。 (2) 随机读写存储器RAM 存放随机变化的数据。 (3) 用户程序存储器EPROM或E2 PROM 存放用户编写的用户程序。 3. 通信接口与计算机、编程器等设备通信，实现程序读写、监控、联网等功能。 4. 电源利用开关电源将AC220V转变成DC5V供给芯片；DC12V供给输出继电器； DC24V供给输入端传感器。另有锂电池做为备份电源。 5. 输入接口IN 将外部开关或传感器的信号传递给PLC。 6. 输出接口OUT 将PLC的控制信号输出到接触器、电磁阀线圈等外部执行部件。作为一般技术人员，对于上述构成，主要关心的是输入输出接口。输入输出接口的详细情况，见第9页§3.2的有关介绍和图2-3 PLC输入输出接口电路示意图。 随着PLC技术的发展，其功能越来越多，集成度越来越高，网络功能越来越强，PLC与PC 机联网形成的PLC及其网络技术广泛地应用到工业自动化控制之中，PLC集三电与一体，具有良好的控制精度和高可靠性，使得PLC成为现代工业自动化的支柱。 PLC的生产厂家和型号、种类繁多，不同型号自成体系，有不同的程序语言和使用方法，但是编程指导思想和模式是相同的,其编程和调试步骤如下： 1. 设计I/O接线图 根据现场输入条件和程序运行结果等生产工艺要求，设计PLC的外围元件接线图，作为现场接线的依据，也作为PLC程序设计的重要依据。(I/O接线图参见9页图2-3) 2. 编制PLC的梯形图和指令语句表 根据生产工艺要求在计算机上利用专用编程软件编制PLC的梯形图，并转换成指令语句表（FX系列PLC编程常用指令见13页表2-2）。 3. 程序写出与联机调试 用编程电缆连接计算机和PLC主机，执行“写出”操作，将指令语句表写出到PLC主机。PLC 输入端连接信号开关，输出端连接执行部件，暂不连接主回路负载，进行联机调。 PLC的控制方式是由继电器控制方式演化而来，由PLC内部的微电子电路构成的模拟线圈和触点取代了继电器的线圈和触点，用PLC 的程序指令取代继电器控制的连接导线，将各个元件按照一定的逻辑关系连接起来，PLC控制的梯形图在许多方面可以看作是继电器控制的电路图。 可以理解为，PLC内部有大量的由软件程序构成的继电器、计时器和计数器等软元件，用软件程序按照一定的规则将它们连接起来，取代继电控制电路中的控制回路。 本文第一章介绍利用PLC计算机仿真软件，学习PLC用户程序设计，并且仿真试运行、调试程序。由于仿真软件不需要真正的PLC主机，就可以在计算机上仿真运行调试，所以它既是学习PLC程序设计的得力助手，也给实际工作中调试程序带来很大方便。本章的编程仿真练习题，请读者认真完成，会对掌握PLC应用大有帮助。 本文第二章介绍PLC实际应用的编程软件的使用方法。 §2 PLC计算机仿真软件 FX系列PLC可用“FX-TRN-BEG-C”仿真软件，进行仿真运行。该软件既能够编制梯形图程序，也能够将梯形图程序转换成指令语句表程序，模拟写出到PLC主机，并模拟仿真PLC控制现场机械设备运行。 使用“FX-TRN-BEG-C”仿真软件，须将显示器象素调整为1024*768，如果显示器象素较低，则无法运行该软件。 §2.1 仿真软件界面和使用方法介绍 启动“FX-TRN-BEG-C”仿真软件，进入仿真软件首页。软件的A-1、A-2两个章节，介绍PLC 的基础知识，此处从略，请读者自行学习。从A-3开始，以后的章节可以进行编程和仿真培训练习，界面显示如图2-1所示。 7.使用白盒测试用例设计方法为下面的程序设计测试用例： ·程序要求：10个铅球中有一个假球（比其他铅球的重量要轻），用天平三次称出假球。 ·程序设计思路：第一次使用天平分别称5个球，判断轻的一边有假球；拿出轻的5个球，拿出其中4个称，两边分别放2个球；如果两边同重，则剩下的球为假球；若两边不同重，拿出轻的两个球称第三次，轻的为假球。 【源程序】 using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; using NUnit.Framework; namespace Test3_7 { [TestFixture] public class TestGetMinValue { [Test] public void AddTwoNumbers() { Random r = new Random(); int n; int[] a=new int[10]; n = r.Next(0, 9); for (int i = 0; i < a.Length; i++) { if (i == n) a[i] = 5; else a[i] = 10; } GetMin gm = new GetMin(); Assert.AreEqual(n,gm.getMinvalue(a)); } } public class GetMin { public int getMinvalue(int[] m) { double m1 = 0, m2 = 0, m3 = 0, m4 = 0; for (int i = 0; i < 5; i++) { m1 = m1 + m[i]; } for (int i = 5; i < 10; i++) { m2 = m2 + m[i]; } if (m1 < m2) { m3 = m[1] + m[0]; m4 = m[3] + m[4]; if (m3 > m4) { if (m[3] > m[4]) return 4; else return 3; } else if (m3 < m4) { if (m[0] > m[1]) return 1; else return 0; } else return 2; } else { m3 = m[5] + m[6]; m4 = m[8] + m[9]; if (m3 < m4) { if (m[5] > m[6]) return 6; 软件工程实验报告 实验报告 课程名称软件工程导论 学院计算机工程学院 班级 学号 姓名 2016年 12 月 24 日 批阅教师时间实验成绩 课程名称软件工程 学号2014144415 姓名实验日期2016.10.26 实验名称分析系统业务流程和绘制系统业务流程图 实验目的： 1、掌握结构化分析方法 2、掌握业务流程分析方法和业务流程图的绘制 实验内容： 任务一绘制系统业务流程图 试绘制工资管理系统的系统流程图，根据系统流程图的符号说明仔细理解如图含 义： 任务二分析系统业务流程和绘制系统业务流程图 案例一：总务办公管理系统 系统简介：某单位准备开发一个购买办公用品和设备的总务办公管理系统。办公 用品的购买申请由各科室提出，由负责总务工作的办公室统一收集。其中，购买申请 的金额低于500元（含500元）可以由总务办公室直接审批，而高于500元的购买申请由机构主管领导审批，批准的购买申请形成采购清单由采购员负责购买，同时应记 录每次实际购买清单，进行入账。在提出购买申请时要包括下述数据：申请单位、物 品名称、物品数量、预计价格、物品用途等。每次购买完成后应记录以下数据：物品 名称、物品数量、价格、总金额、购买日期、经办人等。 案例二：火车票预订系统 系统简介：某高校后勤集团为了学生寒暑假返乡，办理代学生预订返乡火车票事 务，订票必须提前三天办理，后勤订票处提前三天向火车站办理购票事务。订票处使 用一台微机处理订票后购票事务，学生订票一次称为一个事务，由订票员将其输入在 微机中，系统核实订单后，将订票信息记录放在订票库中。系统每天打印预订三天的 购票单，并更新订票库。 请对以上系统进行业务流程分析后，绘制出该系统的系统流程图。 本科实验报告 课程名称：软件测试技术 实验项目：软件测试技术试验实验地点：实验楼211 专业班级：软件工程学号： 学生姓名：戴超 指导教师：兰方鹏 2015年10月7 日 太原理工大学学生实验报告 一、实验目的和要求 （1）熟练掌握白盒测试方法中的逻辑覆盖和路径覆盖方法。 （2）通过实验掌握逻辑覆盖测试的测试用例设计，掌握程序流图的绘制。 （3)运用所学理论，完成实验研究的基本训练过程。 二、实验内容和原理 测试以下程序段 void dowork(int x,int y,int z) { （1）int k=0,j=0; （2）if((x>0)&&(z<10)) （3）{ （4）k=x*y-1; （5）j=sqrt(k); （6）} （7）if((x==4)||(y>5)) （8）j=x*y+10; （9）j=j%3; （10）} 三、主要仪器设备 一、实验目的和要求 （1）熟练掌握黑盒测试方法中的等价类测试方法和边界值测试方法。 （2）通过实验掌握如何应用黑盒测试用例。 （3）运用所学理论，完成实验研究的基本训练过程。 二、实验内容和原理 （1）用你熟悉的语言编写一个判断三角形问题的程序。 要求：读入代表三角形边长的三个整数，判断它们能否组成三角形。如果能够，则输出三角形是等边、等腰或者一般三角形的识别信息；如果不能构成三角形，则输出相应提示信息。 （2）使用等价类方法和边界值方法设计测试用例。 三、主要仪器设备 四、操作方法与实验步骤 （1）先用等价类和边界值方法设计测试用例，然后用百合法进行检验和补充。 （2）判断三角形问题的程序流程图和程序流图如图1和图2所示。用你熟悉的语言编写源程序。 （3）使用等价类方法设计测试用例，并填写表2 和表3。《软件工程导论》实验报告
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