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实验一MATLAB基础操作
实验一MATLAB基础操作
一、实验目的
(1)了解MATLAB语言的主要特点及作用。
(2)熟悉MATLAB主界面,初步掌握MATLAB命令窗和编辑窗的操作方法。
(3)重点掌握指令窗的基本操作方式和常用操作指令。
(4)掌握MATLAB的基本绘图方法;
(5)掌握MATLAB在信号处理过程中的基本应用;
二、实验原理
1.MATLAB的工作环境
2.MATLAB中如何获取帮助
3.MATLAB基本语法知识
3.1变量及其赋值
例1,在command窗口给变量a和x赋值以及其相应的显示结果如下:
例2,给向量x的第5个元素赋值为x的第1个元素的绝对值;将矩阵a的第4行第3列的元素赋值为6.5;操作及显示结果如下所示:
赋值技巧
•利用冒号“:
”给全行的元素赋值;冒号是一个非常有用的操作符;可以产生向量、数组下标以及for循环。
•利用行、列标注构成新的矩阵;
例3,为矩阵a的第5行赋值;将矩阵a的第2和4行、第1和3列的元素值赋给b矩阵;将矩阵a的第2、4、5行的元素值删除;操作及显示结果如下所示:
系统中还提供了多个命令用于输入特殊的矩阵,见表1
表1
函数
功能
函数
功能
compan
伴随阵
toeplitz
Toeplitz矩阵
diag
对角阵
vander
Vandermonde矩阵
hadamard
Hadamard矩阵
zeros
元素全为0的矩阵
hankel
Hankel矩阵
ones
元素全为1的矩阵
invhilb
Hilbert矩阵的逆阵
rand
元素服从均匀分布的随机矩阵
kron
Kronercker张量积
randn
元素服从正态分布的随机矩阵
magic
魔方矩阵
eye
对角线上元素为1的矩阵
pascal
Pascal矩阵
meshgrid
由两个向量生成的矩阵
上面函数的具体用法,可以用帮助命令help得到。
如4:
meshgrid(x,y)
例5,为复数赋值:
表3常见数学函数
函数名
数学计算功能
函数名
数学计算功能
abs(x)
实数的绝对值或复数的幅值
floor(x)
对x朝-∞方向取整
acos(x)
反余弦arcsin
gcd(m,n)
求正整数m和n的最大公约数
acosh(x)
反双曲余弦arccosh
imag(x)
求复数x的虚部
angle(x)
在四象限内求复数x的相角
lcm(m,n)
求正整数m和n的最小公倍数
asin(x)
反正弦arcsin
log(x)
自然对数(以e为底数)
asinh(x)
反双曲正弦arcsinh
log10(x)
常用对数(以10为底数)
atan(x)
反正切arctan
real(x)
求复数x的实部
atan2(x,y)
在四象限内求反正切
rem(m,n)
求正整数m和n的m/n之余数
atanh(x)
反双曲正切arctanh
round(x)
对x四舍五入到最接近的整数
ceil(x)
对x朝+∞方向取整
sign(x)
符号函数:
求出x的符号
conj(x)
求复数x的共轭复数
sin(x)
正弦sin
cos(x)
余弦cos
sinh(x)
反双曲正弦sinh
cosh(x)
双曲余弦cosh
sqrt(x)
求实数x的平方根:
exp(x)
指数函数
tan(x)
正切tan
fix(x)
对x朝原点方向取整
tanh(x)
双曲正切tanh
如:
输入x=[-4.85-2.3-0.21.34.566.75],
则:
ceil(x)=-4-20257
fix(x)=-4-20146
floor(x)=-5-3-1146
round(x)=-5-20157
3.2运算符与复数运算
例6,矩阵的赋值和运算
例7,
>>2+2==4
ans=
1
>>A=magic(6)
A=
3516261924
3327212325
3192222720
82833171015
30534121416
43629131811
>>p=(rem(A,3)==0)
p=
001001
100100
010010
001001
100100
010010
例8
>>u=p|~p
u=
111111
111111
111111
111111
111111
111111
>>all(p),all(u)
ans=
000000
ans=
111111
>>v=p&(~p)
v=
000000
000000
000000
000000
000000
000000
>>any(p),any(v)
ans=
111111
ans=
000000
3.3流程控制
4matlab的工作模式
4.1指令驱动模式:
在matlab窗口下当用户输入单行指令时,matlab立即处理这条指令,可以显示结果,这就是matlab命令行方式。
命令行操作时,matlab窗口只允许一次执行命令行上的一个或几个语句。
例9:
4.2m文件模式
5matlab绘图
三、实验内容与方法
1.练习数据和符号的输入方式,将下列命令在命令窗口中执行通过并认真观察结果;
(1)在MATLAB命令(Command)窗口输入数组:
A=[1,2,3;4,5,6;7,8,9],观察输出结果,然后再从键盘输入:
A(4,2)=11//第四行第二列为11
A(5,:
)=[-13-4-15]
A(4,3)=abs(A(5,1))
A([2,5],:
)=[]
A/2
A(4,:
)=[sqrt(3)(4+5)/6*2-7]
每输入一行命令,观察输出的结果,然后在上述各命令行的后面标注其含义。
(2)在MATLAB命令窗口输入:
B=[1+2i,3+4i;5+6i,7+8i]
C=[1,3;5,7]+[2,4;6,8]*i
观察输出结果。
试一试,如果C式中i前的*号省略,结果如何?
输入:
D=sqrt(2+3i)
D*D
E=C’
F=conj(C)
G=conj(C)’
观察以上各输出结果,并在每式的后面标注其含义。
(3)在MATLAB命令窗口输入:
H1=ones(3,2)
H2=zeros(2,3)
H3=eye(4)
观察输出结果。
2.输入A=magic(3),B=[111;222;333],在命令窗口中执行下列表达式,掌握其含义:
A(2,3);A(:
2);A(3,:
);A(:
1:
2:
3);A(:
3).*B(:
2);A(:
3)*B(2,:
);A*B;A.*B;A^2;A.^2;B/A;B./A
观察以上各输出结果,比较各种运算的区别,理解其含义。
3.输入C=1:
1.5:
10,则C(i)表示什么?
其中i=1,2,3,…,10;
4.查找已创建变量的信息,删除无用的变量;(用who,whos)
5.欲通过matlab绘图,请查找相关的命令与函数,获取函数的帮助信息。
6.编写函数文件求半径为r的圆的面积和周长,并求半径为5.45的圆的周长和面积。
代码:
r=input('请输入半径r=')
S=pi*r*r;
C=2*pi*r;
S
C
结果:
r=
5.4500
S=
93.3132
C=
34.2434
>>
7.编写函数文件,使之可以从极坐标转换到直角坐标,也可以从直角坐标转换到极坐标
代码:
x=input('请输入x=');
y=input('请输入y=');
rho=sqrt(x*x+y*y);
theta=atan(y/x);
rho
theta
rho=input('请输入rho=');
theta=input('请输入theta=');
xn=rho*cos(theta);
yn=rho*sin(theta);
xn
yn
8.简单的流程控制编程:
利用流程控制语句完成下列习题
(1)X=1×2+2×3+3×4+…+99×100
(2)取任意整数,若是偶数,则用2除,否则乘3加1,重复此过程,直到整数变为1。
代码
(1):
n=input('请输入n=');
X=0;
forn=1:
n
X=X+n*(n+1);
end
X
结果:
X=
333300
代码
(2):
x=input('x=')
while(x~=1)
ifrem(x,2)==0
x=x/2
else
x=x*3+1
end
end
x
9.画出函数x=sin2πx的曲线图,其中x从0到2π,步进为π/100。
代码:
x=0:
pi/100:
2*pi;
y=sin(2*pi*x);
plot(x,y);
结果:
10.在同一坐标内绘制曲线
和
,分别用蓝色方形和红色菱形线条表示两条曲线,时间为0~5秒。
代码:
t=0:
0.01:
5
y1=exp(-2*t).*cos(2*pi*t+1);
y2=cos(pi*t+2);
%subplot(121);
plot(t,y1,'b-s',t,y2,'r-d')
%subplot(122);
结果:
11.在
区间内,以
为间隔,在同一图形里绘制曲线
和
。
代码:
x=0:
pi/100:
2*pi;
y1=2*exp(-0.5*x);
y2=cos(4*pi*x);
plot(x,y1,x,y2);
结果:
12.画出
所表示的三维曲面。
的取值范围是
。
代码:
x=-8:
0.1:
8;
y=-8:
0.1:
8;
[x,y]=meshgrid(x);
z=sin(sqrt(x.*x+y.*y))./sqrt(x.*x+y.*y);
plot3(x,y,z);
结果:
13.将上述曲面的网格图和曲面图用子图的形式绘制在同一个figure文件中。
四、实验报告
认真完成上述实验内容。
- 配套讲稿:
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