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matlab实验指导书

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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 6]
B=[7,8，9；10,11,12］
C=［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。
who
whos
clear 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 pause
helpwin
（4）窗口清理。
先画出正弦函数在0-2π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。
figure
plot（sin(0:0。1：6.28))
cla
clf
close
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 teapotdemo
3．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;3,7，9]
［n，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=A—B
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］;
A＊B
A。＊B
A^2
A。^2
6．矩阵的逻辑运算
A=[1 2;3 4]； B=[0 6; 0 8］； A | B
A&B
xor（A,B）
a=—5；b=-10;(b～=0)&&(a/b>5)
(b= =0)||(a/b〉0)
～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2×3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）A＊B-2A ii)A＊B iii)A。*B iv）A＊B-B*A
4.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5×5均匀分布随机矩阵
B=randn(5，5） %产生5×5正态分布随机矩阵
2。 单位矩阵的产生
A=eye(3，3) %产生3×3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
A^2 %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=A1—A2
cat（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3×4维全1矩阵，产生4×2维的随机矩阵，产生4×4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？
4．A=［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A〉B，A==B，A〈B，并做逻辑运算(A==B）&（A<B)，（A==B)&（A〉B）。

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=0:0.1：2＊pi
y=sin（t）
plot（t,y)
2．一个坐标系绘制多幅图形
t=0:0。1:2＊pi； 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=0:0.1:2＊pi
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];
end
line（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［0，2π］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。^2—v。^2); [px，py]=gradient(z，0。2,0.15);
contour（u,v,z）,hold on
quiver（u,v,px,py),hold off，axis image
title（'(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θ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 equal
subplot(2，2,2)， sphere（6）;
title（'n=6’),axis equal
subplot（2,2,3）， sphere(10)
title（'n=10’),axis equal
subplot(2，2,4）， sphere（15）;
title（'n=15’),axis equal
2．标准球面绘制程序2。
t=linspace(pi/2，3。5＊pi，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
1．for 循环结构
for i=1:10；
x（i)=i；
end；
x
2．while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 number〉8
sums=number*0。95＊cost;
end,sums
4.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)
% CIRCLE
if nargin〉2
error（’输入变量太多.’）;
end
if 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*r＊r;
fill(real（x）,imag（x）,s)
end
axis（'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100—200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
1．input: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=0：0.1:2＊pi；
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'）
end
3。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9　MATLAB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=1900:10：2010
product=[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=1900：1：2010
y=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）
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