Scilab w przykładach


autor: Andrzej Brozi
wydawca: Nakom, Poznań 2007r
rok wydania: 2007
stron: 260
oprawa: miękka
ISBN:[zasłonięte]978-8352-926-8


Scilab jest bardzo rozbudowanym programem przeznaczonym do obliczeń numerycznych. Jego popularność szybko wzrasta z powodu ogromnych możliwości obliczeniowych, niewiele ustępujących Matlabowi.
Niebagatelne znaczenie ma również fakt, że jest to program darmowy - zatem całkowicie legalnie możemy nie tylko wykorzystywać go w domu, szkole czy w pracy, ale również nie ponosząc kosztów zakupu licencji rozbudować pracownię szkolną/studencką o kolejnych kilka komputerów, zadać uczniom/studentom pracę domową czy wreszcie "zabrać pracę do domu".
Scilab działa w sposób analogiczny jak Matlab (i tak samo jak on operuje głównie na wektorach i macierzach).
Jego efektywne wykorzystanie (tak jak i innych tego typu programów) wymaga opanowania zasad macierzowego zapisu wyrażeń.
Wysiłek w to włożony będzie szybko procentować - przede wszystkim ze względu na możliwość bardzo łatwego wykorzystywania wbudowanych w program profesjonalnie opracowanych procedur numerycznych.
Wprawdzie "filozofia" wykorzystywania Scilaba i Matlaba jest praktycznie identyczna, to jednak istniejące różnice w składni poleceń obu programów mogą powodować wystąpienie trudnych do znalezienia błędów (szczególnie dla użytkownika początkującego) - stąd potrzeba napisania podręcznika opisującego konkretnie ten program.

Książka Scilab w przykładach powstała z myślą przede wszystkim o studentach kierunków technicznych, którzy na zajęciach z metod numerycznych po raz pierwszy stykają się z tym programem.

Ze względu na swoją konstrukcję może być także przydatna dla wszystkich osób, które chcą przeprowadzać obliczenia numeryczne, bez konieczności samodzielnego programowania algorytmów.
Przedstawione w książce przykłady nie wymagają zaawansowanej wiedzy matematycznej - już uczeń liceum ogólnokształcącego powinien je bez problemu zrozumieć.

Początkujący użytkownik Scilaba znajdzie tu szczegółowe informacje na temat instalacji i uruchamiania programu, podstawowych zasad działania i tworzenia modelu numerycznego oraz prezentacji jego wyników.

Zaawansowany użytkownik pogłębi wiedzę na temat np. modyfikowania obiektów graficznych nowego typu, zasad deklarowania funkcji, wykorzystywania procedury "ode", które w plikach pomocy wyjaśniane są często zbyt lakonicznie.
Książka zawiera również spis najważniejszych poleceń Scilaba wraz z opisem ich działania i przykładowymi wynikami.

SPIS TREŚCI:

Wstęp 9
O czym tu opowiem 10
Co pozostawię na później 11

Rozdział 1. Podstawy posługiwania się programem Scilab 13

1. Scilab 13
 
2. Instalacja, uruchomienie i wyjście z programu 14
 
3. Pomoc 18
 
4. Pliki, programy i polecenia 24
4.1. "Pamiętnik" 24
4.2. Wprowadzanie poleceń w linii komend 24
4.3. Scipad 25
4.4. Uruchamianie programów 26
4.5. Zmiana aktualnej ścieżki 27
4.6. Zapisywanie zmiennych 28
4.7. Sprawdzanie zmiennych znajdujących się w pamięci 29
 
5. Operatory specyficzne dla Scilaba 32
5.1. Operator przypisania 32
5.2. Wprowadzenie macierzy z linii poleceń 33
5.3. Operator zakresu indeksów 33
5.4. Odwołania do elementów macierzy 34
5.5. Równomierne zapełnienie zakresu 36
5.6. Funkcje tworzące macierze o szczególnej postaci 37
5.7. Operatory relacji 49
5.8. Operatory arytmetyczne 50
5.9. Macierze pełne i rzadkie 65
5.10. Operatory logiczne 68

6. Stałe matematyczne 69
 
7. Typowe konstrukcje programistyczne 70
7.1. Pętla for 70
7.2. Pętla while 71
7.3. Przerywanie wykonywania pętli 72
7.4. Instrukcja if 72
7.5. Instrukcja select 73
 
8. "Konwencja" macierzowa 74

Rozdział 2. Przykład pierwszy - obliczenie wartości  pi metodą Monte Carlo 79
 
1. Metoda 79
2. Realizacja 79
2.1. Komentarze 83
2.2. Usuwanie zmiennych z pamięci 84
2.3. Zamykanie okien graficznych 84
2.4. Inicjalizacja generatora liczb losowych 84
 
3. Wykresy 85
3.1. Czas wykonywania operacji 87
3.2. Formatowanie wykresów 90
3.3. Polecenia plot2dn 95
3.4. Tworzenie nowego okna graficznego 95

Rozdział 3. Przykład drugi rozwiązanie układu równań nieliniowych metodą Newtona-Raphsona 97
 
1. Metoda Newtona-Raphsona dla funkcji jednej zmiennej 97
1.1. Zasada działania 98
1.2. Realizacja w Scilabie 99
1.3. Czy coś może pójść źle? 102
 
2. Metoda Newtona-Raphsona dla funkcji dwóch zmiennych 106
2.1. Realizacja w Scilabie 109
 
3. Układ trzech równań 125

Rozdział 4. Przykład trzeci - obliczenie pola elektrycznego wytwarzanego przez dipol 129
 
1. Trochę teorii 129
 
2. Realizacja w Scilabie 130
2.1. Przygotowanie danych 131
2.2. Funkcja licząca potencjał 132
2.3. Druga funkcja licząca potencjał 142
2.4. Wykres potencjału 147
2.5. Obliczenie momentu dipolowego 161
2.6. Obliczenie potencjału pochodzącego od momentu dipolowego 161
2.7. Obliczenie natężenia pola elektrycznego 165

Rozdział 5. Przykład budowy modelu 177
 
1. Rzut ukośny „szkolny” 178
 
2. Równania ruchu 178
 
3. Rozwiązywanie równań różniczkowych zwyczajnych w programie Scilab 179
3.1. Pierwsze równanie pierwszego rzędu 179
3.2. Wywołanie procedury ode 180
3.3. Pierwsze równanie drugiego rzędu 182
3.4. Układ dwóch równań drugiego rzędu 184
 
4. Uwzględnienie siły oporu powietrza 187
4.1. Siła oporu według prawa Stokesa 187
4.2. Opór proporcjonalny do v2 192
4.3. Poszukiwanie maksimum zasięgu 195
4.4. Metoda bisekcji 201

5. Rzut w trzech wymiarach 206
5.1. Zmodyfikowany program 206
 
6. Uwzględnienie wpływu wiatru na trajektorię 208
 
7. Uwzględnienie efektu Magnusa 215
7.1. Wyjaśnienie efektu Magnusa 215
7.2. Modyfikacja programu 216
7.3. Wcześniejsze zatrzymanie obliczeń 221
7.4. Wpływ ruchu obrotowego na zasięg 223
7.5. Wpływ gęstości powietrza na zasięg 225
 
8. Lot piłki golfowej 229
8.1. Wpływ charakteru powierzchni piłki na współczynnik oporu 230
 
9. Opóźnienie ruchu obrotowego 237
 
10. „Strzelanie artylerii naziemnej 241
10.1. Trajektoria pocisku artyleryjskiego 242

11. Uwzględnienie ruchu obrotowego Ziemi 251

Posłowie 255
Indeks 257