ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -  - ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC GIẢI CÁC BÀI TỐN VẬT LÝ TRÊN MÁY TÍNH BẰNG MATLAB Thông tin giảng viên: - Họ tên: Lê Viết Dư Khương - Chức danh, học hàm, học vị: PGS TS - Thời gian, địa điểm làm việc: Giờ hành chính, P.408, T5, ĐHKHTN - Địa liên hệ: Bộ môn Tin học Vật lý, P.408, T5, ĐHKHTN - Điện thoại, email: 04.558.4085(CQ), 04.826.0714(NR), khuonglvd@vnu.edu.vn - Thông tin trợ giảng: Nguyễn Thị Thanh Nhàn, ThS, email: 04.558.4085(CQ), 04.854.6752(NR), nhan_khtn@yahoo.com.vnl; Nguyễn Cảnh Việt, ThS, P.408, T5, ĐHKHTN, 04.558.4085(CQ), vietnc@vnu.edu.vn Thông tin môn học: - Tên môn học: Giải tính vật lý máy tính MatLab - Mã mơn học: - Số tín chỉ: 03 - Giờ tín hoạt động học tập: + Nghe giảng lý thuyết lớp: 30 + Làm tập (thực hành): 10 + Thảo luận lớp: 02 + Tự học, tự nghiên cứu: 03 - Đơn vị phụ trách môn học: + Bộ môn: Tin học Vật lý + Khoa: Vật lý - Môn học tiên quyết: + Vật lý Đại cương + Toán cho Vật lý + Xác xuất thống kê + Phương pháp số + Tin học đại cương - Mơn học kế tiếp: + Khóa luận tốt nghiệp Mục tiêu môn học: - Kiến thức: + Nắm kiến thức ngôn ngữ lập trình MatLab + Lập trình MatLab để tính tốn giải tích, số hiển thị đồ họa + Biết vận dụng cơng cụ tính tốn đại học, dạy nghiên cứu vật lý - Kĩ năng: + Biết xây dựng thuật giải viết chương trình cho toán vật lý + Biết phát lỗi chỉnh sửa chương trình + Biết giải thích phân tích kết tính tốn - Mục tiêu khác: + Khả tự học, thái độ nghiêm túc, thận trọng trung thực khách quan nghiên cứu khoa học, … Tóm tắt nội dung mơn học: - Giải tốn vật lý máy tính MatLab môn học trang bị cho sinh viên khái niệm lập trình máy tính ngôn ngữ MatLab để nghiên cứu đối tượng, tượng thuộc lĩnh vực khác vật lý Kết thu dạng biểu thức toán, mảng số liệu đồ họa phức tạp - Môn học trang bị cho sinh viên khả làm chủ ngôn ngữ lập trình KHKT mạnh thơng dụng để giải cách nhanh chóng dễ dàng toán lớn phức tạp thuộc lĩnh vực toán học ứng dung khác nhau: - Các toán giải tích - Các tốn đại số đại số tuyến tinh - Giải toán tối ưu - Giải phương trình phi tuyến phương trinh vi phân - Nội suy xấp xỉ hàm - Xử lý số liệu thực nghiệm - Mơn học đòi hỏi sinh viên có khả hiệu chỉnh thuật giải, chương trình đề xuất, khả phân tích, giải thích đánh giá kết tính tốn thu chương trình tự lâp Nội dung chi tiết môn học: PHẦN I: CƠ SỞ NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH MATLAB Chương 1: Các khái niệm 1.1 Giới thiệu phần mền MatLab 1.2 Làm việc môi trường MatLab 1.3 Các lớp liệu 1.4 Biến cấu trúc mảng biến MatLab Chương 2: Tính tốn mảng số 2.1 Biểu thức tính tốn số 2.2 Khởi tạo mảng số 2.3 Các phép tính mảng số 2.4 Các hàm toán học logic 2.5 Xử lý, tính tốn mảng số Chương 3: Xử lý lớp liệu khác 3.1 Xử lý biểu thức văn MatLab 3.2 Xử lý biểu thức toán học 3.3 Xử lý liệu lớp cấu trúc( struct) 3.4 Xử lý liệu lớp cell Chương 4: Nhập - xuất liệu MATLAB 4.1 Nhập liệu từ bàn phím hàm input 4.2 Nhập liệu từ chuột hàm menu 4.3 Xuất liệu cửa sổ lệnh hàm disp Hàm format khuôn dạng số 4.4 Xuất liệu cửa sổ lệnh hàm fprintf 4.5 Xuất liệu file lệnh save 4.6 Nhập liệu từ file lệnh load 4.7 Nhập xuất liệu với file văn có định dạng hàm fopen, fscanf, fprintf, fclose Chương 5: Các lệnh điều khiển MATLAB 5.1 Các lệnh rẽ nhánh: 5.2 Các lệnh lặp : if end, switch end, try … end for end, while end 5.3 Các lệnh chuyển vòng lặp 5.4 Lệnh chuyển đến cuối m-file 5.5 Hàm tạm dừng Chương 6: Hàm người dùng tự lập 6.1 Hàm biểu thức inline 6.2 Hàm biểu thức @ 6.3 Hàm m-file Chương 7: Đồ họa MATLAB 7.1 Mở đầu 7.2 Đồ họa chiều 7.3 Đồ họa chiều 7.4 Đồ họa chuyển động 7.5 Thiết kế giao diện đồ họa PHẦN II: GIẢI CÁC BÀI TỐN TRÊN MÁY TÍNH BẰNG MATLAB Chương 8: Các tốn giải tích 8.1 Tính giá trị giới hạn 8.2 Tính đạo hàm 8.3 Tính tích phân 8.4 Khai triển chuỗi lũy thừa 8.5 Tính tổng tính chuỗi 8.6 Các biến đổi tích phân Chương 9: Các toán đa thức phân thức hữu tỷ 9.1 Định nghĩa 9.2 Các dạng biểu diễn cách tính giá trị 9.3 Các phép tính đại số giải tích 9.4 Tìm 0-điểm đa thức xác định đa thức từ 0-điểm 9.5 Đa thức đoạn Chương 10: Bài toán giải phương trình phi tuyến 10.1 Mở đầu 10.2 Tìm nghiệm giải tích 10.3 Tìm nghiệm số Chương 11: Bài tốn tối ưu phi tuyến 11.1 Mở đầu 11.2 Tìm cực trị khơng điều kiện 11.3 Tìm cực trị có điều kiện Chương 12: Các tốn đại số tuyến tính 12.1 Vector không gian vector 12.2 Ma trận ánh xạ tuyến tính 12.3 Hệ phương trình đại số tuyến tính Chương 13: Bài tốn nội suy xấp xỉ hàm 13.1 Mở đầu 13.2 Nội suy xấp xỉ đa thức 13.3 Nội suy đa thức đoạn 13.4 Nội suy xấp xỉ đa thức suy rộng 13.5 Nội suy xấp xỉ phi tuyến 13.6 Nội suy xấp xỉ nhiều chiều Chương 14: Bài tốn giải phương trình vi phân thường 14.1 Mở đầu 14.2 Tìm nghiệm giải tích 14.3 Tìm nghiệm số tốn Cauchy 14.4 Tìm nghiệm số tốn biên phương pháp bắn Chương 15: Các toán xử lý số liệu thực nghiệm 15.1 Các xử lý thống kê đơn giản 15.2 Phân tích Fourier 15.3 Lọc tín hiệu Học liệu: - Học liệu bắt buộc: Lê Viết Dư Khương, Bài giảng giải tốn vật lý máy tính MatLab Khoa Vật lý TĐHKHTNHN D.M Etter, Engineering Problem Solving with MatLab, Prentice-Hall International Inc New Jersey, 1993 G Lindfiield , J Penny, Numerical Methods Using Matlab, ELLIS HORWOOD - Học liệu tham khảo: Nguyễn Hoàng Hải, Nguyễn Việt Anh Lâp trình MATLAB ứng dụng Getting started with MATLAB getstart.pdf, www.MathWorks.com Using MATLAB using_ml.pdf , www.MathWorks.com Using MATLAB Graphics grphs.pdf, www.MathWorks.com Symbolic Mathematica Toolbox symbolic_tb.pdf, www.MathWorks.com Hình thức tổ chức dạy học: 7.1 Lịch trình chung: Hình thức tổ chức giảng dạy Nội dung Lý thuyết Bài tập Thảo luận Thực hành, thí nghiệm Tự học, tự nghiên cứu Tổng Chương 2 Chương 2 Chương 2 Chương 2 Chương Chương Chương Chương Chương Chương 10 Chương 11 Chương 12 Chương 13 Chương 14 Chương 15 1 1 3 7.2 Lịch trình tổ chức dạy học cụ thể: Tuần Tuần Nội dung Yêu cầu sinh viên chuẩn bị Hình thức tổ chức dạy học Kiến thức cốt lõi Các khái niệm Đọc trước giảng chương Matlab Lý thuyết: Các khái niệm Matlab Tính tốn Đọc trước mảng số giảng chương Lý thuyết: Xử lý lớp Đọc trước liệu char, giảng chương sym, struct, cell Lý thuyết: tín tín Tuần Tuần tín Các phép tốn, hàm mảng số Xử lý lớp liệu char, sym, struct, cell Tuần Xuất-nhập liệu Đọc trước giảng chương Lý thuyết: Các lệnh điều khiển Đọc trước giảng chương Lý thuyết: Tuần tín tín Các hàm xuất-nhập liệu Các lệnh điều khiển Thực hành: tín Hàm người dùng tự lập Đọc trước giảng chương Tuần Lý thuyết: tín Thực hành: Tự lập hàm Matlab tín Đồ họa Matlab Đọc trước giảng chương Lý thuyết: tín Thực hành: Sử dụng đồ họa Matlab tín Tuần Tự học: tín Thảo luận: tín Các tốn giải tích Đọc trước giảng chương Tuần Lý thuyết: tín Thực hành: Các tốn giải tích tín Đa thức phân Đọc trước thức hữu tỷ giảng chương Tuần Lý thuyết: tín Thực hành: Đa thức phân thức hữu tỷ tín Tuần 10 Giải phương trình phi tuyến Đọc trước giảng chương 10 Lý thuyết: tín Thực hành: Cách giải phương trình phi tuyến tín Bài toán tối ưu Đọc trước giảng chương 11 Tuần 11 Lý thuyết: tín Cách giải tốn tối ưu Thực hành: tín Tuần 12 Các tốn đại số tuyến tính Đọc trước giảng chương 12 Lý thuyết: tín Thực hành: Cách giải toán đại số tuyến tính tín Bài tốn nội suy Đọc trước xấp xỉ hàm giảng chương 13 Tuần 13 Lý thuyết: tín Thực hành: Các cách để nội suy xấp xỉ hàm tín Tự học: tín Tuần 14 Giải phương trình vi phân thường Đọc trước giảng chương 14 Lý thuyết: tín Thực hành: tín Xử lý số liệu thực nghiệm Đọc trước giảng chương 15 Tuần 15 Lý thuyết: tín Thảo luận: tín Các phương pháp giải phương trình vi phân thường Các phương pháp để xử lý số liệu thực nghiệm Yêu cầu giảng viên môn học: - Giảng đường cho việc giảng dạy phải có trang bị máy chiếu projector - Phòng máy tính cho sinh viên thực hành - Yêu cầu sinh viên tham gia đầy đủ giảng lớp làm đầy đủ tập giao Nếu sinh viên nghỉ buổi kể có lý khơng thi học kì mơn học Phương pháp kiểm tra hình thức kiểm tra đánh giá môn học: 9.1 Các loại điểm kiểm tra trọng số loại điểm: - Điểm kiểm tra thường kỳ: 30 % - Điểm kiểm tra kì: 40 % - Điểm cuối kì: 30 % 9.2 Lịch thi kiểm tra(kể thi lại).: - Hình thức thi: Lập trình máy tính - Thời gian thi: 60 phút - Kiểm tra kì vào tuần thứ: 10 - Kiểm tra cuối kì vào ngày thứ: 15 tính từ ngày kết thúc mơn học - Kiểm tra lại vào ngày thứ: 15 tính từ ngày kiểm tra cuối kì DUYỆT CỦA TRƯỜNG P.CHỦ NHIỆM KHOA GIẢNG VIÊN KT HIỆU TRƯỞNG PHÓ HIỆU TRƯỞNG PGS.TS Bùi Duy Cam GS.TS Nguyễn Quang Báu PGS.TS Lê Viết Dư Khương