科学计算与MATLAB 语言实验内容.docx

科学计算与MATLAB 语言实验内容.docx

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科学计算与MATLAB语言实验内容

实验一熟悉MATLAB工作环境

一、实验目的

1.熟悉启动和退出MATLAB软件的方法。

2.熟悉MATLAB软件的运行环境。

3.熟悉MATLAB的基本操作。

二、实验设备及条件

计算机一台（带有MATLAB6.0以上的软件环境）。

三、实验内容

1.练习下面指令：

cd,clear,dir,path,help,who,whos,save,load。

2.建立自己的工作目录MYBIN和MYDATA，并将它们分别加到搜索路径的前面或者后面。

3.求

的算术运算结果。

4.利用MATLAB的帮助功能分别查询inv、plot、max、round函数的功能和用法。

四、运行环境介绍及注意事项

1.运行环境介绍

打开Matlab软件运行环境有图1-1所示的界面。

图1-1MATLAB的用户界面

图1-1MATLAB用户界面中有File、Edit、View、Web、Windows、Help六个主菜单，每一个菜单之下又各有下一级子菜单。

1为当前路径选择窗口，可点击

打开文件夹选择框选择当前工作路径。

2中内容可通过点击3和4分别显示分类帮助文件夹和工作空间，工作空间窗口显示当前已经定义的变量值。

5中内容可通过点击6和7分别显示指令历史记录与当前目录下文件。

8为指令窗口，在符号“>>”后键入指令，执行相关动作，本次实验内容便在指令窗口内输入并运行，每输完一条指令，回车即执行。

2.在指令窗操作时应特别注意以下几点

1）所有输入的指令、公式或数值必须按下回车键以后才能执行。

例如：

>>（10*19+2/4-34）/2*3（回车）

ans=

234.7500

2）所有的指令、变量名称都要区分字母的大小写。

3）%作为MATLAB注释的开始标志，以后的文字不影响计算的过程。

4）应该指定输出变量名称，否则MATLAB会将运算结果直接存入默认的输出变量名ans。

5）MATLAB可以将计算结果以不同的精确度的数字格式显示，可以直接在指令视窗键入不同的数字显示格式指令。

例如：

>>formatshort（这是默认的）

6）MATLAB利用了↑↓二个游标键可以将所输过的指令叫回来重复使用。

按下↑则前一次输入的指令重新出现，之后再按Enter键，即再执行前一次的指令。

而↓键的功用则是往后执行指令。

其它在键盘上的几个键如→、←、Delete、Insert其功能则显而易见，无须多加说明。

7）当要暂时执行作业系统（例如Dos）的指令而还要执行MATLAB，可以利用!

加上原作业系统的指令，例如!

dir,!

formata:

。

3.help命令的使用

一旦发现指令不知如何使用时，help命令将告诉你如何使用。

在指令窗中键入（help+指令名称）就可使用MATLAB的帮助系统，这是最快捷的取得帮助的途径。

例如：

>>helptan

TANTangent.

TAN（X）isthetangentoftheelementsofX.

Seealsoatan,tand,atan2.

Overloadedfunctionsormethods（oneswiththesamenameinotherdirectories）

helpsym/tan.m

ReferencepageinHelpbrowser

doctan

五、思考题

1.与其他高级语言相比，MATLAB有哪些显著特点？

2.画出MATLAB系统的组成结构。

六、实验报告要求（包含预习报告要求和最终报告要求）

1.实验名称

2.实验目的

3.实验设备及条件

4.实验内容及要求

5.实验程序设计

指程序代码。

6.实验结果及结果分析

实验结果要求必须客观,有数据的可以记录数据，没有数据的简单描述实验现象。

结果分析是对实验结果的理论评判。

7.实验中出现的问题及解决方法

8.思考题的回答

七、参考文献

1.楼顺天，陈生潭，雷虎民编著.MATLAB5.X程序设计语言[M].西安电子科技大学出版社，2005.

2.刘卫国主编，MATLAB程序设计与应用[M].高等教育出版社,2009.2.

3.张瑞丰.精通MATLAB6.5[M].北京:

中国水利水电出版社,2004.

4.AdrianBiran,MosheBreiner.MATLAB6forEngineers[M].NewYork:

PrenticeHall,2002

实验二MATLAB程序设计

一、实验目的

1.掌握利用if语句实现选择结构的方法。

2.掌握利用switch语句实现多分支选择结构的方法。

3.掌握利用for语句实现循环结构的方法。

4.掌握利用while语句实现循环结构的方法。

二、实验设备及条件

计算机一台（带有MATLAB6.0以上的软件环境）。

三、实验内容

1.编写求解方程

的根的函数（这个方程不一定为一元二次方程，因

的不同取值而定），这里应根据

的不同取值分别处理，有输入参数提示，当

时应提示“为恒不等式!

”。

并输入几组典型值加以检验。

2.输入一个百分制成绩，要求输出成绩等级A+、A、B、C、D、E。

其中100分为A+，90分～99分为A，80分～89分为B，70分～79分为C，60分～69分为D，60分以下为E。

要求：

（1）用switch语句实现。

（2）输入百分制成绩后要判断该成绩的合理性，对不合理的成绩应输出出错信息。

3.利用for循环语句编写计算n!

的函数程序，取n分别为-89、0、3、5、10验证其正确性（输入n为负数时输出出错信息）。

4.Fibonacci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。

5.根据

，求

的近似值。

当n分别取100、1000、10000时，结果是多少？

四、思考题

有一分数序列：

编写一段程序，求前16项的和。

五、实验报告要求（包含预习报告要求和最终报告要求）

见实验一第六项。

六、参考文献

1.楼顺天，陈生潭，雷虎民编著.MATLAB5.X程序设计语言[M].西安电子科技大学出版社，2005.

2.刘卫国主编，MATLAB程序设计与应用[M].高等教育出版社,2009.2.

3.张瑞丰.精通MATLAB6.5[M].北京:

中国水利水电出版社,2004.

4.华中理工大学数学系.计算方法[M].高等教育出版社，1999.

实验三MATLAB图形处理功能

一、实验目的

1.掌握绘制二维图形的常用函数。

2.掌握绘制三维图形的常用函数。

3.熟悉利用图形对象进行绘图操作的方法。

4.掌握绘制图形的辅助操作。

二、实验设备及条件

计算机一台（带有MATLAB6.0以上的软件环境）。

三、实验内容

1、在同一坐标系下绘制下面三个函数在t[0，4]的图象。

2、编写程序，选择合适的步距，绘制下面函数在区间[-6，6]中的图象。

3、用compass函数画下面相量图

ua=1;ub=cos（-2*pi/3）+sin（-2*pi/3）*i;uc=cos（2*pi/3）+sin（2*pi/3）*i;

compass（[ua,ub,uc,ua-ub,ub-uc,uc-ua]）

4、三维空间曲线绘制

z=0:

0.1:

4*pi;

x=cos（z）;

y=sin（z）;

plot3（x,y,z）

5、用mesh或surf函数，绘制下面方程所表示的三维空间曲面，x和y的取值范围设为[-3，3]。

四、思考题

在同一坐标系下，用不同颜色和线型绘制以下两个函数在t[-2，2]范围内的图象。

五、实验报告要求（包含预习报告要求和最终报告要求）

见实验一第六项。

实验四MATLAB的基本计算

一、实验目的

1.掌握建立矩阵的方法。

2.掌握MATLAB各种表达式的书写规则以及常用函数的使用。

3.能用matlab进行基本的数组、矩阵运算。

4.掌握矩阵分析的方法以及能用矩阵求逆法解线性方程组。

二、实验设备及条件

计算机一台（带有MATLAB6.0以上的软件环境）。

三、实验内容

1.利用diag等函数产生下列矩阵。

2.利用reshape函数将1题中的a和b变换成行向量。

3.产生一个均匀分布在（-5，5）之间的随即矩阵（10×2），要求精确到小数点后一位。

4.已知：

求下列表达式的值：

（1）

和

（其中I为单位矩阵）

（2）

和

（3）

和

（4）

和

（5）

和

5.下面是一个线性方程组：

（1）求方程的解。

（2）将方程右边向量元素

改为0.53，再求解，并比较

的变化和解的相对变化。

6.利用randn函数产生均值为0，方差为1的6×6正态分布随机矩阵C，然后统计C中大于-0.3，小于0.3的元素个数t。

7.建立一个矩阵A，找出矩阵中值大于1的元素，并将它们重新排列成行向量B，例如

。

8.读以下程序，解释指令sprintf、fprintf、sscanf的作用？

rand（'state',0）;

a=rand（2,2）;

s1=num2str（a）

s_s=sprintf（'%.10e\n',a）

fprintf（'%.5g\\',a）

s_sscan=sscanf（s_s,'%f',[3,2]）

四、思考题

1．求矩阵A的特征值和相应的特征向量。

2.建立矩阵A，试比较sqrtm（A）和sqrt（A）,分析它们的区别。

3.求[1000,9999]之间能被17整除的数的个数。

提示：

先利用冒号表达式，再利用find和length函数。

五、实验报告要求（包含预习报告要求和最终报告要求）

见实验一第六项。

六、参考文献

1.楼顺天，陈生潭，雷虎民编著.MATLAB5.X程序设计语言[M].西安电子科技大学出版社，2005.

2.刘卫国主编，MATLAB程序设计与应用[M].高等教育出版社,2009.2.

3.张瑞丰.精通MATLAB6.5[M].北京:

中国水利水电出版社,2004.

4.DeloresM.Etter,DavidC.Kuncicky,DougHull.IntroductiontoMATLAB6[M],2nded.NJ:

PearsonEducationInc.2004.

实验五MATLAB语言矩阵运算

一、实验目的：

掌握基本的矩阵运算及常用的函数。

二、实验设备及条件

计算机一台（带有MATLAB6.0以上的软件环境）。

三、实验内容：

1、下列运算是否合法，为什么？

如合法，结果是多少？

（1）result1=a'

（2）result2=a*b

（3）result3=a+b

（4）result4=b*d

（5）result5=[b;c']*d

（6）result6=a.*b

（7）result7=a./b

（8）result8=a.*c

（9）result9=a.\b

（10）result10=a.^2

（11）result11=a^2

（12）result11=2.^a

2、用MATLAB求下面的的方程组。

（1）

（2）

3、已知

（1）求矩阵A的秩（rank）

（2）求矩阵A的行列式（determinant）

（3）求矩阵A的逆（inverse）

（4）求矩阵A的特征值及特征向量（eigenvalueandeigenvector）

4、关系运算与逻辑运算

已知a=20,b=-2,c=0,d=1

（1）r1=a>b

（2）r2=a>b&c>d

（3）r3=a==b*（-10）

（4）r4=~b|c

四、思考题

求y=？

（用formatlong查看y的值）

五、实验报告要求（包含预习报告要求和最终报告要求）

见实验一第六项。

实验六函数的编写及调试

一、实验目的：

掌握MATLAB函数的编写及调试方法。

二、实验设备及条件

计算机一台（带有MATLAB6.0以上的软件环境）。

三、实验内容：

1、编写一个函数，计算下面函数的值，给出标量x的值，调用该函数后，返回y的值。

function[y]=myfun1（x）

选择一些数据测试你编写的函数。

2、编写一个函数求向量x中元素的平均值、最大值、最小值、均方根值。

function[m_x,max_x,min_x,rms_x]=myfun2（x）

方均根值（RootMeanSquare）的计算公式为：

用下面数据测试你写的函数：

（1）x=sin（0:

0.01:

6*pi）

（2）x=rand（1,200），得到的x为200个（0，1）之间均匀分布的随机数。

3、编写一个函数，给出一个向量

，生成如下范德蒙矩阵。

function[v]=myvander（x）

例如：

>>v=myvander（[2345]）

得v=

生成一些数据测试你写的函数。

四、思考题

编写程序，用如下迭代公式求

，a的值分别为：

3，17，113。

迭代的终止条件为

，迭代初值

迭代次数不超过100次。

分别对迭代结果和准确值进行比较，并统计迭代次数。

五、实验报告要求（包含预习报告要求和最终报告要求）

见实验一第六项。

实验七MATLAB应用

一、实验目的：

1，生物医学信号的读取；

2，掌握应用MATLAB语言进行生物医学信号的特征分析；

3，掌握应用MATLAB语言进行生物医学信号滤波。

二、实验设备及条件

计算机一台（带有MATLAB6.0以上的软件环境）。

三、实验内容：

1，信号的保存；把以TXT形式的心电信号保存在D盘中

2，信号读取；

clear;clc;

fr=fopen（'d:

\ecg.txt','r'）;

[a,count]=fscanf（fr,'%g',inf）;

status=fclose（fr）;

w=count;

t=a（1:

2:

w）;%时间序列

x=a（2:

2:

w）;%信号

3，信号的处理；计算其均值，方差

x_me=mean（x）;

x_v=var（x）;

4,设计滤波器对信号进行滤波

n=5;Wn=[130]/125;

[b,a]=butter（n,Wn）;%设计滤波器

y=filter（b,a,x）;%对信号进行滤波

四、思考题

1求取心电信号的自相关函数，并确定心电信号是否为平稳信号？

2尝试用其他滤波器对其他信号进行滤波。

五、实验报告要求（包含预习报告要求和最终报告要求）

见实验一第六项。