Matlab实验指导书含答案详解.docx
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Matlab实验指导书含答案详解.docx
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Matlab实验指导书含答案详解
实验一:
Matlab操作环境熟悉
一、实验目的
1.初步了解Matlab操作环境。
2.学习使用图形函数计算器命令funtool及其环境。
二、实验内容
熟悉Matlab操作环境,认识命令窗口、内存工作区窗口、历史命令窗口;学会使用format命令调整命令窗口的数据显示格式;学会使用变量和矩阵的输入,并进行简单的计算;学会使用who和whos命令查看内存变量信息;学会使用图形函数计算器funtool,并进行下列计算:
1.单函数运算操作。
Ø求下列函数的符号导数
(1)y=sin(x);
(2)y=(1+x)^3*(2-x);
Ø求下列函数的符号积分
(1)y=cos(x);
(2)y=1/(1+x^2);
(3)y=1/sqrt(1-x^2);
(4)y=(x-1)/(x+1)/(x+2);
Ø求反函数
(1)y=(x-1)/(2*x+3);
(2)y=exp(x);
(3)y=log(x+sqrt(1+x^2));
Ø代数式的化简
(1)(x+1)*(x-1)*(x-2)/(x-3)/(x-4);
(2)sin(x)^2+cos(x)^2;
(3)x+sin(x)+2*x-3*cos(x)+4*x*sin(x);
2.函数与参数的运算操作。
Ø从y=x^2通过参数的选择去观察下列函数的图形变化
(1)y1=(x+1)^2
(2)y2=(x+2)^2
(3)y3=2*x^2
(4)y4=x^2+2
(5)y5=x^4
(6)y6=x^2/2
3.两个函数之间的操作
Ø求和
(1)sin(x)+cos(x)
(2)1+x+x^2+x^3+x^4+x^5
Ø乘积
(1)exp(-x)*sin(x)
(2)sin(x)*x
Ø商
(1)sin(x)/cos(x);
(2)x/(1+x^2);
(3)1/(x-1)/(x-2);
Ø求复合函数
(1)y=exp(u)u=sin(x)
(2)y=sqrt(u)u=1+exp(x^2)
(3)y=sin(u)u=asin(x)
(4)y=sinh(u)u=-x
三、设计提示
1.初次接触Matlab应该注意函数表达式的文本式描述。
2.在使用图形函数计算器funtool时,注意观察1号和2号窗口中函数的图形。
四、实验报告要求
1.针对图形函数计算器funtool,对每一类型计算记录其中一个图形的曲线。
2.书写实验报告时要结构合理,层次分明,在分析描述的时候,需要注意语言的流畅。
实验二:
M文件和Mat文件操作
一、实验目的
1.定制自己的工作环境。
2.编写简单的M文件。
3.保存内存工作区中的变量到.mat文件。
4.学会只用Matlab帮助。
二、实验内容
1.使用format命令和File|Peferences菜单定制自己的工作环境。
2.编写如下M文件,试调整参数a的大小,观察并记录y1、y2的波形特征。
%example1.m
t=0:
pi/100:
4*pi;
a=3;
y2=exp(-t/a);
y1=y2.*sin(a*t);
plot(t,y1,'-r',t,y2,':
b',t,-y2,':
b');
3.保存内存工作区变量a、t、y1、y2到example1.mat文件;关闭Matlab,再重新启动;观察内存工作区;重新根据.mat文件恢复原来的工作区变量。
4.在命令窗口中查看exp函数的帮助;运行helpwin查看超文本格式的帮助文件,试翻译并记录下信号处理工具箱(SignalProcessingToolbox)中的函数分类(Functions--CategoricalList)。
三、设计提示
1.可以用命令语句、菜单或按钮等多种方式执行命令。
2.用于编辑M文件的文本编辑器还可以执行和调试程序。
3.不同的工具箱可能包含同名的函数,查看帮助时应注意在左侧栏选择相应的工具箱类别。
四、实验报告要求
1.对实验内容2,说明参数a的大小对y1、y2波形特征的影响。
2.翻译命令窗口中的exp函数的帮助信息。
3.运行helpwin,试翻译并记录下信号处理工具箱(SignalProcessingToolbox)中的函数分类(Functions--CategoricalList)。
4.书写实验报告时要结构合理,层次分明,在分析描述的时候,需要注意语言的流畅。
实验三:
矩阵运算与元素群运算
一、实验目的
1.掌握数组与矩阵的创建。
2.掌握矩阵运算与数组运算。
3.掌握基本元素群运算。
4.掌握向量与矩阵的特殊处理。
二、实验内容
1.“:
”号的用法。
用“:
”号生成行向量a=[12345678910]、b=[531-1-3-5];
2.用线性等分命令linspace重新生成上述的a和b向量。
3.在100和10000之间用对数等分命令logspace生成10维的向量c。
4.生成范围在[0,10]、均值为5的3×5维的均匀分布随机数矩阵D。
5.利用magic函数生成5×5维的魔方矩阵,取其对角向量e,并根据向量e生成一个对角矩阵E。
(所谓魔方矩阵就是各行、各列、各对角线元素之和相等。
)
6.另AA是3×3维魔方矩阵,BB是由A旋转180°得到。
CC是一个复数矩阵,其实部为AA,虚部为BB。
DD是CC的转置,EE是CC的共轭。
分别计算CC和EE的模和幅角。
7.f是一个首项为20,公比为0.5的10维等比数列;g是一个首项为1,公差为3的10维等差数列。
试计算向量f和g的内积s。
8.生成一个9×9维的魔方矩阵,提取其中心的3×3维子矩阵M,利用sum函数检验其各行和各列的和是否相等。
9.已知,利用函数生成左上三角矩阵。
三、设计提示
1.等比数列可利用首项和公比的元素群的幂乘积生成。
2.提取子矩阵,可灵活应用“:
”号或空阵[]。
3.尽量用Matlab函数生成上述矩阵或向量,不要用手工逐个输入。
四、实验报告要求
1.编写实现第二节实验内容中所使用的函数命令,并记录相应的生成结果。
2.思考题:
是否存在2×2维的魔方矩阵?
。
3.书写实验报告时要结构合理,层次分明,在分析描述的时候,需要注意语言的流畅。
五,参考答案
1.代码:
a=1:
10
b=5:
-2:
-5
a=
12345678910
b=
531-1-3-5
1.代码:
linspace(1,10,10)
linspace(5,-5,6)
ans=
12345678910
ans=
531-1-3-5
2.代码:
logspace(2,4,10)
ans=
1.0e+004*
0.01000.01670.02780.04640.07740.12920.21540.35940.59951.0000
3.代码:
D=10*rand(3,5)
结果:
D=
0.15279.31818.46226.72146.8128
7.46794.65995.25158.38123.7948
4.45104.18652.02650.19648.3180
5.代码:
A=magic(5);
e=diag(A);
E=diag(e)
结果;
E=
170000
05000
001300
000210
00009
6.代码:
AA=magic(3);
BB=rot90(AA,2);
CC=AA+j*BB;
DD=CC.';
EE=conj(CC);
A=abs(CC)
B=angle(CC)
C=abs(EE)
D=angle(EE)
结果:
A=
8.24629.05547.2111
7.61587.07117.6158
7.21119.05548.2462
B=
0.24501.46010.5880
1.16590.78540.4049
0.98280.11071.3258
C=
8.24629.05547.2111
7.61587.07117.6158
7.21119.05548.2462
D=
-0.2450-1.4601-0.5880
-1.1659-0.7854-0.4049
-0.9828-0.1107-1.3258
7.代码:
f=20*0.5.^(0:
9);
g=1:
3:
28;
s=dot(f,g)
结果:
s=
158.6719
8.代码:
A=magic(9);
M=A(4:
6,4:
6);
sum(A,1)
sum(A,2)
结果:
ans=
369369369369369369369369369
ans=
369
369
369
369
369
369
369
369
369
9.代码:
T=[1,2,3,4;2,3,4,5;3,4,5,6;4,5,6,7]
A=rot90(T);
B=tril(A);
T1=rot90(B,-1)
结果:
T=
1234
2345
3456
4567
T1=
1234
2340
3400
4000
实验四:
线性方程组的求解
一、实验目的
1.掌握恰定方程组的解法。
2.了解欠定方程组、超定方程组的解法。
3.掌握左除法求解线性方程组。
4.学会测试程序的运行时间。
二、实验内容
1.用两种方法求下列方程组的解,并比较两种方法执行的时间。
2.判定下列方程是恰定方程组、欠定方程组还是超定方程组,并求其解。
3.用网孔电流法求如下电路的各支路电流。
4.用结点电压法求如下电路的结点电压un1、un2。
三、设计提示
1.在计算程序的执行时间之前,应注意用clear命令将内存变量清空。
2.求得线性方程组的解之后,代入原方程验证是否正确。
四、实验报告要求
1.编写实现第二节实验内容中所使用的函数命令,并记录相应的生成结果。
2.对于电路的求解,应列出相应的网孔方程和结点方程,并注意方向。
3.书写实验报告时要结构合理,层次分明,在分析描述的时候,需要注意语言的流畅。
五、参考答案
第一题:
A=[7,14,-9,-2,5;3,-15,-13,-6,-4;-11,-9,-2,5,7;5,7,14,16,-2;-2,5,12,-11,-4];
B=[100;200;300;400;500];
X=A\B
结果:
X=
370.9455
-224.7276
238.3333
-138.1891
503.6378
第二题:
A=[6,9,14,-11,5;1,14,-7,-15,-6;-2,1,-7,12,-1;6,11,11,-9,-13];
B=[68;294;-441;103];
X=A\B
结果:
X=
0
-26.3759
-5.4126
-38.3960
-8.2392
第三题:
A=[1,1,-1,1;0,20,40,0;60,0,40,0;0,0,40,40];
B=[0;10;50;-40];
X=A
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