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matlab实验指导书 作者： 日期：2 个人收集整理 勿做商业用途实验1 熟悉软件环境和基本的操作一、实验目的熟悉MATLAB运行环境和了解基本操作。二、实验内容MATLAB的启动、操作界面组成1熟悉MATLAB图形界面打开MATLAB,单击命令窗口菜单栏中的各个下拉菜单按钮，试使用各个按钮引出的选项；把光标移动到工具栏中各个图标上（不要按下）,查看它们与菜单选项的对应情况。2熟悉MATLAB的基本命令。在命令窗口中分别键入以下内容，以建立若干变量:A=1 2;3 4；5 6B=7,8，9；10,11,12C=5 6 7；1 8 3；D=B+C问题1：如何输入一个矩阵变量的行元素和列元素? 问题2：观察每行命令后是否加“;”，对显示执行结果有什么区别？键入以下命令或执行操作,查看效果，并体会命令功能：(1）工作空间管理。whowhosclear A（2）路径编辑。试用菜单File/Set Path将D盘根目录及其下的所有子目录和文件夹包含进来，设为搜索路径。问题3：当前路径是什么？问题4：搜索路径是什么意思？（3）联机帮助help pausehelpwin（4）窗口清理。先画出正弦函数在0-2之间的图形，再用以下各种窗口清理命令，看每项命令都清除了什么。figureplot（sin(0:0。1：6.28)cla clfclose注意：figure为打开一幅图形图像窗口close为关闭当前图形图像窗口,而close all为关闭所有已打开的图形图像窗口。（5)MATLAB基本矩阵操作演示 playshow intro（6）MATLAB图形绘制演示 playshow buckydem（7）MATLAB数学功能演示（快速傅氏变换) playshow fftdemo （8）MATLAB三维造型演示（茶壶演） playshow teapotdemo3打开MATLAB命令窗口,键入demos，观看演示程序。三、思考题1将pi分别用15位数字格式、分数格式、十六进制格式、5位数字的科学计数法显示.实验2矩阵的建立和基本运算（1)一、 实验目的熟悉和掌握MATLAB中关于矩阵变换以及矩阵运算的各种命令.二、 实验内容1数、数组、矩阵的输入（1）数的输入 a=5 b=2-5i（2)数组的输入 c=1，3,5，7，9，11 %元素之间要用逗号用空格分开 d=1：2:11 e=linspace（1,11,6) 体会以上输入有什么区别和联系.(3)矩阵的输入A=2,3，5；1,3,5;6，9,4 行之间要用分别隔开2矩阵大小的测试和定位A=3,5，6;,2，5,8;3,5，9;3,7，9n，m=size（A）A（1,3)3. 矩阵的块操作A（2，:）A(1，3，:)A(2：3,1：2)问题2。1 如何将A的2，3列互换？4矩阵的四则运算 A=3，5，8；2，3，6；1,4,9 B=rand(3，3) C=A+B D=AB E=A*B 问题2.2 E为矩阵A、B的乘积运算结果，如果要求E的结果为A和B对应元素相乘的结果,应输入什么命令? F=A/B 问题2。3 如果要求F为A，B对应元素作除法运算的结果，应输入什么命令？5矩阵的点运算A=1 2;3 4；B=5 6;7 8;ABA。BA2A。26矩阵的逻辑运算A=1 2;3 4； B=0 6; 0 8； A | BA&Bxor（A,B）a=5；b=-10;(b=0)&(a/b5)(b= =0)|(a/b0)a三、思考题1输入一个矩阵A，取出A的第2行第1列的元素；取出A的第1，3,4列的所有元素；让A的第1列和第3列互换；删除A的第二列。2用MATLAB可以识别的格式输入下面两个矩阵. 再求出它们的乘积矩阵C,并将C矩阵的右下角23子矩阵赋给D矩阵，赋值完成之后，调用相应的命令,查看MATLAB工作空间的情况。3。已知，B=,求i）AB-2A ii)AB iii)A。*B iv）AB-B*A4.已知x=1 2 3，y=4 5 6，试计算z=x.y、x./y和x。y。5。 解线性方程：6.解方程组：实验3矩阵的建立和基本运算(2）一、实验目的熟悉和掌握MATLAB中各种矩阵生成函数。二、 实验内容1随机矩阵的产生 A=rand（5，5) %产生55均匀分布随机矩阵 B=randn(5，5） %产生55正态分布随机矩阵2。 单位矩阵的产生 A=eye(3，3) %产生33单位阵3. 全零、全1矩阵的产生 A=zeros（3,3） B=ones(3,3)4. 矩阵的翻转操作 A=rand（5，4) flipud（A) 进行上下翻转 fliplr(A） %进行左右翻转 rot90(A） %逆时针旋转90度5。 矩阵线性代数方面的运算 A=1，3,5;4,9,3;2，0，5 A %A转置 det(A) A的行列式,A必须是方阵 rank（A） A的秩 inv(A） A的逆 问题3.1 矩阵A在什么时候不能求逆? eig(A) %A的特征矢量X,D=eig（A) A的特征矢量及特征值A2 %矩阵A的幂运算6. 构造多维数组 A1=1，2，3；4，5,6;7,8。9; A2=A1,A3=A1A2cat（1，A1，A2，A3)cat(2,A1,A2,A3) cat(3，A1，A2,A3)7. 字符串变量及其处理 s=Hello s=s；Hello whos s n=input（How many apples） 先显示单引号中的字符串，向用户提示，再把%用户键入的数字或表达式赋给n三、思考题1产生34维全1矩阵，产生42维的随机矩阵，产生44的单位矩阵。 2将A的第2行元素扩大2倍后作为A的第3行元素.3输入任意矩阵A、B(它们的元素个数相等)，命令A（: ）和A(: )=B会产生什么结果？4A=1,3，5； 5，8,3；6，1,6，B=3，6;9,3；4,7，C=3，7，9;4；5,7,D=2:6，体会命令A，B,A;C,A,B;D所产生的结果，学习由小矩阵生成大矩阵的方法。5.计算表达式的值。6.已知矩阵A=5 2；9 1，B=1 2;9 2，做简单的关系运算AB，A=B，AB，并做逻辑运算(A=B）&（AB)，（A=B)&（AB）。实验4图形绘制(1）一、实验目的熟悉和掌握MATLAB基本的二维图形绘制函数。二、实验内容1绘制简单的二维图形 t=0:0.1：2pi y=sin（t） plot（t,y)2一个坐标系绘制多幅图形 t=0:0。1:2pi； y1=sin(t); y2=cos(t）； y3=y1.*y2； plot（t，y1，-r,t，y2，：g,t,y3，x) plot（t，y1,c,t,y2,-.y,t,y3,d）3.图形标识和坐标控制 t=0:0.1:2pi y=sin（t） plot(t，y） grid on，xlabel（时间),ylabel(幅值），title(正弦曲线） axis（1，8，-1。2,1。2）4。交互式图形指令axis(0，5,0,5);hold on;box on;x=;y=；while（1） x1，y1,button=ginput(1); if（button=1） break; end plot(x1，y1，o）;x=x，x1;y=y,y1;endline（x,y);hold off;gtext(用左键取点,然后划线)；三、思考题1.在同一坐标系绘制t3，-t2，t2sint在0，2内的曲线图。2.在同一图形窗口画三个子图，要求使用指定gtext、axis、legend、title、xlabel和ylabel：（1)(2）（3）3.绘制的图像,要求用蓝色的星号画图;并且在同一坐标轴中画出其包络线的图像，用红色的点划线画图。实验5图形绘制（2)一、实验目的熟悉和掌握MATLAB的多种二维图形绘制函数。二、实验内容1二维图形绘制函数x=2：0。1:2; y=sin（x）;subplot（221)，stairs（x，y)， title（(a) stairs)subplot(222)，compass(cos（x）,y），title(（b） compass）y1=randn（1，10000）;subplot(223）,hist（y,20),title(（c) hist）subplot（224）,u,v=meshgrid(2:0。2：2,1:0.15：1)；z=u。exp(-u。2v。2); px，py=gradient(z，0。2,0.15);contour（u,v,z）,hold onquiver（u,v,px,py),hold off，axis imagetitle（(d) quiver)2误差限图绘制函数x=-2：0.2：2;y=sin(x)；L=rand(1,length（x)）/10；U=rand(1，length（x）/10;errorbar（x,y，L，U，:)3.复数图绘制函数z=2+3i,2+2i，1-2i，4i,-3; x=2，2,1，0,-3； y=3，2，2,4,0；subplot（1，2,1)，compass(z,r）subplot(1，2，2),feather（x，y，b)4.条形图与直方图绘制函数x=-pi：0。15:pi; y=sin(x)；subplot(2,1，1), H=bar（x,y）；xx=get（H，xdata）；yy=get（H，ydata）;subplot（2,1,2）,plot(xx,yy);三、思考题1取合适的范围，在同一图形窗口绘制下4幅极坐标图。 (1) （2）（3）(4）2某校共有1560名学生，其中计算机系有213名学生，外语系有387名学生,音乐系有220名学生,美术系有280名学生,中文系有280名学生,理科系180名学生,分别画出饼图、条形图示意学生分布。实验6图形绘制（3)一、实验目的熟悉MATLAB的三维图形绘制函数。二、实验内容1标准球面绘制程序1。subplot（2,2,1)，sphere（3）;title(n=3），axis equalsubplot(2，2,2)， sphere（6）;title（n=6),axis equalsubplot（2,2,3）， sphere(10)title（n=10),axis equalsubplot(2，2,4）， sphere（15）;title（n=15),axis equal2标准球面绘制程序2。t=linspace(pi/2，3。5pi，50);R=cos（t)+2;subplot(2，2，1）;cylinder(R，3）， title（n=3);subplot(2,2,2）cylinder（R，6)，title（n=6）;subplot(2,2，3)cylinder(R)，title(n=20）subplot(2,2,4）cylinder（R,50），title(n=50）3。绘制三维网格图 绘制下面给出的二元函数的网格图.x,y=meshgrid（8:0。5：8，10:0。5：10);R=sqrt(x。2+y.2）+eps；z=sin(R）./R；mesh(x，y,z);4.绘制三维网格图x=-pi:0.15：pi； y=sin（x）；subplot（2，1,1), H=bar(x，y);xx=get(H，xdata);yy=get（H，ydata);subplot(2,1，2)，plot(xx,yy);三、思考题1试绘制出 的三维曲面图和三视图。2绘出函数的慧星效果图.实验7程序设计（1）一、实验目的熟悉和掌握MATLAB的m文件程序和程序设计.二、实验内容1for 循环结构 for i=1:10； x（i)=i；end；x2while循环结构 Fibonaci数组的元素满足Fibonacci规则:且。现要求该数组中第一个大于10000的元素。a（1)=1;a（2）=1;i=2；。while a(i）=10000 a（i+1）=a（i-1）+a（i)； i=i+1;end;i ,a(i）3.if-else-end结构cost=10；number=12；if number8 sums=number*0。95cost;end,sums4.M文件的一般结构 (A)编写一个画任意半径彩色线型的圆。（B)完整函数文件的基本结构。（C）函数文件各基本组成部分的作用.function sa=functiondemo(r,s)% CIRCLEif nargin2 error（输入变量太多.）;endif nargin=1 s=b;end;clf;t=0:pi/100:2*pi;x=r*exp（i*t）;if nargin=2 plot(x，s）；else sa=pi*rr; fill(real（x）,imag（x）,s)endaxis（square）三、思考题1编写函数文件，分别用for和while循环语句编写程序,求出 之和，并比较算法的运算时间。2.用MATLAB语言实现下面分段函数：x由键盘输入。 3。用for-end循环求出从100200之间的所有素数。4。用while-end循环求1-100的所有数值和。实验8程序设计（2）一、实验目的熟悉和掌握MATLAB程序编写和调试的常用函数。二、实验内容1input:请求用户输入信息reply = input(请输入一个字符 ，s)；2.menu：为用户输入选择菜单t=0：0.1:2pi；y1=sin(t);y2=cos（t）;y3=y1。y2;k=menu（菜单，菜单1，菜单2，菜单3）；if k=1 plot（t,y1，r) elseif k=2 plot（t，y2,g）else plot（t，y3,b）end3。pause：程序暂停执行 pause（5） % 程序暂停执5秒4.global：定义全局变量 假设工作空间中已有全局变量a，执行完下述函数后,观看工作空间中的变量有何变化。function z=example9_1（）global a；a=5；b=10;z=a+b；三、思考题1. 输入一行字符，分别统计出其中英文字母、空格、数字和其它字符的个数。2.求之值，其中a是一个数字.例如:2+22+222+2222+22222（此时n=5），a和n由键盘输入。3.编写程序，判断某一年是否为闰年,闰年的条件是：（1）能被4整除，但不能被100整除的年份都是闰年，如1996年和2004年；（2）能被100整除，又能被400整除的年份是闰年,如1600年和2000年。不符合这两个条件的年份不是闰年.（提示:rem命令可以计算两数相除后的余数。）实验9MATLAB应用一、实验目的了解MATLAB在曲线拟合、插值和解线性方程方面的应用二、实验内容1曲线拟合 已知离散点上的数据集(x1,y1）,（x2,y2),(xn，yn）,求得一解析函数y=f(x),使f（x)在原离散点xi尽可能接近给定yi值,这一过程叫曲线拟合,最常用的曲线拟合是最小二乘拟合，拟合结果可使误差的平方和最小,即找出使最小的f（x)。 x=0.5，1.0，1。5,2.0，2.5，3.0;y=1.75,2。45,3。81,4.80,7.00,8。60；p=polyfit(x,y,2）；x1=0.5:0。05：3.0；y1=polyval(p,x1）;plot（x，y,*r，x1，y1，-b)； 2一维插值 year=1900:10：2010product=75.995，91。972，105。711，123.203,131。669,.。 150.697,179。232，203。212,226.505,249。633,256.344,267。893;p2005=interp1(year，product，2005)x=1900：1：2010y=interp1(year,product,x，cubic)；plot(year，product，o,x,y）3。解常微分方程二阶微分方程可改写成两个耦合的一阶微分方程模拟这个系统的第一步是建立微分方程的M文件，随意取名作difeq.m，其内容是：function xdot=difeq(t，x）xdot=zeros（2,1);xdot(1)=x(1).*（1-x(2)。2）x(2）；xdot(2)=x（1）；为了在的范围内模拟该方程,可引用ode45函数求解并画出其图形。t0=0; tf=20；x0=0 0.25；t，x=ode23（difeq,t0,tf，x0)；plot（t，x）三、思考题1。求定积分式中2。求解描述振荡器的经典的Ver der Pol微分方程,。3。已知x=1。2 1。8 2.1 2.4 2。6 3.0 3.3，y=4.85 5.2 5.6 6.2 6。5 7。0 7。5,求对x和y进行6阶多项式拟合的系数.附录MATLAB实验报告格式报告人： 年级： 学号： 实验日期: 报告完成日期： 一、实验名称二、实验目的：三、实验内容：（结合实验指导书和课本，列出自己在本次实验中练习或验证了什么)四、回答问题: （回答实验指导书中提出的问题）五、思考题： (回答或编程求解每个实验后列出的思考题）六、遇到的问题及解决： （列出实验和求解思考题的过程中遇到的问题及解决方法)七、体会： （小结出从本次实验中学会了什么，难点是什么,有什么想法和体会）22