matlab实验指导书.docx
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matlab实验指导书.docx
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matlab实验指导书
matlab实验指导书
实验一MATLAB运算基础及矩阵分析与处理
一实验目的
1.熟悉启动和退出MATLAB的方法。
2.熟悉MATLAB命令窗口的组成。
3.掌握建立矩阵的方法。
4.掌握MATLAB各种表达式的书写规则以及常用函数的使用。
5.掌握生成特殊矩阵的方法。
6.掌握矩阵分析的方法。
7.用矩阵求逆解线性方程组。
二实验仪器和设备
装有以上计算机一台三实验原理
MATLAB是以复杂矩阵作为基本编程单元的一种程序设计语言。
它提供了各种矩阵的运算与操作,并有较强的绘图功能。
基本规则
一般MATLAB命令格式为
[输出参数1,输出参数2,……]= 输出参数用方括号,输入参数用圆括号如果输出参数只有一个可不使用 括号。
%后面的任意内容都将被忽略,而不作为命令执行,一般用于为代码加注
释。
可用↑、↓键来重现已输入的数据或命令。
用←、→键来移动光标进行修改。
所有MATLAB命令都用小写字母。
大写字母和小写字母分别表示不同的
变量。
常用预定义变量,如pi、Inf、NaN、ans
矩阵的输入要一行一行的进行,每行各元素用空格或“,”分开,每行用
“;”分开。
如
123A456789 MATLAB书写格式为A=[123;456;789] 在MATLABZ中运行如下程序可得到A矩阵
a=[123;456;789] a=
1 2 3 4 5 6 7 8 9
需要显示命令的计算结果时,则语句后面不加“;”号,否则要加“;”号。
运行下面两种格式可以看出它们的区别:
a=[123;456;789] a=[123;456;789];a=
123 不显示结果 456 789
当输入语句过长需要换行时,应加上“…”后再回车,则可续行输入。
文件管理常用命令帮助命令
MATLAB有很多命令,因此很不容易记忆。
使用HELP命令可以得到有关命令的屏幕帮助信息。
如在MATLAB环境下直接运行HELP命令就会在屏幕上给出MATLAB的基本命令以及相关的工具箱软件命令。
而下面的格式可以得到指定命令的帮助信息,和详细说明。
help命令名 save命令
该命令存储定义的变量或演算结果,也可以用来存储指定的变量。
命令格式为
save 文件名[变量名表][-append][-ascii] what命令
该命令可以在当目录下显示MATLAB文件和MAT数据文件 dir命令
显示当前目录下的所有文件.clear命令
如果输入calearabc,则表示清除工作空间中指定变量a,b,c;如果仅仅输入calear命令,则清除整个工作空间。
矩阵运算
MATLAB具有强大的矩阵运算功能,这里我们只作简单介绍.
在MATLAB中表示一个矢量要用方括号,而列矢量的输入只需在行矢
量输入格式基础上加转置符“’”即可。
如 x=[123;456] x=
1 2 3 4 5 6
而x=[123;456]' (加转置符)
x=
1 4 2 5 3 6
下面三条命令可以产生一个行矢量
1a=linspace(x,y,n) 2a=[x:
n:
y]
第一条命令可以在线性空间产生一个值在x至y之间间隔点数为n的行矢量(一组数据)。
其行矢量的起始值是x,终值为y,点数为n。
第二条命令可以在对数空间产生一个值在10x至10y之间等间隔的行矢量(一组数据)。
第三条命令产生x至y步长为n的行矢量。
但是,三个命令之间存在差别,下面的例子可以说明这一点。
例1 x=logspace(0,5,6) x=
1 10 100 1000 10000 100000例2 x=linspace(0,10,11) x=
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10例3 x=[0:
1:
10] x=
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 通过上面三个例子可以看出例一,例二中n代表选取的点数。
而在例三 中n则表示步长.注意它们的区别。
矩阵的加,减,乘,除等,和其它语言书写一样。
但要注意的是在运算
符前面加有“.”则表示是数组运算,为对应元素的相应操作。
例4请注意下面的不同情况.
a=[12;34]; b=[22;22];
c=a*b c=a.*b
c= c=
6 6 2 4 14 14 6 8 c=a/b c=a./b c= c=
+015* - - 常见数学函数
函数名absacosacoshasinasinhatanatan2atanhceilconjcoscoshexpfix数学计算功能实数的绝对值或复数的幅值反余弦arcsinx反双曲余弦arccoshx反正弦arcsinx反双曲正弦arcsinhx反正切arctanx在四象限内求反正切反双曲正切arctanhx对x朝+∞方向取整求复数x的共轭复数余弦cosx双曲余弦coshx指数函数ex对x朝原点方向取整函数名floorimagloglog10realroundsignsinsinhsqrttantanh数学计算功能对x朝-∞方向取整求复数x的虚部自然对数常用对数求复数x的实部对x四舍五入到最接近的整数符号函数:
求出x的符号正弦sinx反双曲正弦sinhx求实数x的平方根:
x正切tanx双曲正切tanhxgcd求正整数m和n的最大公约数angle在四象限内求复数x的相角lcm求正整数m和n的最小公倍数rem求正整数m和n的m/n之余数例5:
输入x=[--- ],则:
ceil(x)=-4 -2 0 2 5 7fix(x)=-4 -2 0 1 4 6floor(x)=-5 -3 -1 1 4 6round(x)=-5 -2 0 1 5 7
关系及逻辑运算 关系运算允许常量(或矩阵中的元素与元素)之间的比较.如果比较结
果为真,则答案为1,否则为0.常用的关系运算符如下:
大于 , == 等于 =大于等于, ~= 不等于
对于复数”==”和”~=”既比较实部也比较虚部,而其它运算仅比较实部。
例6比较a=[5:
1:
15]与b=[12887101211131415]中的对应元素 是否相同,则运行下面程序
a=[5:
1:
15];
b=[12887101211131415];y=a==b
y=
0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1
MATLAB有三个逻辑运算符.
&逻辑与 |逻辑或 ~逻辑非
在矩阵运算中,以上命令是将两个矩阵中的对应元素进行运算,得到的结果是具有同样元素的矩阵。
例7分别对下面两个矩阵进行逻辑运算.
X=[01;10]; Y=[00;10];
X&Y ans= 0 0 1 0 X|Y
ans= 0 1 1 0 ~X ans= 1 0 0 1MATLAB在进行混合运算时,其顺序为:
算术运算→关系比较→逻辑运算
例8计算x&y+x>y时,程序首先执行x+y运算,然后将相加结果与y比较,
最后将比较结果和x作与运算,运行结果如下。
x=[01;10]; y=[00;10]; x&y+x>y ans= 0 1 1 0四实验内容和步骤
熟悉MATLAB语言编程环境。
在这一环境中,系统提供了许多编写,调试和执行MATLAB程序的便利工具。
熟悉变量、MATLAB基本数学函数使用,矩阵操作练习,主要包括矩阵的建立,算数运算,逻辑运算和关系运算。
1、先求下列表达式的值,然后显示MATLAB工作空间的使用情况并保存全部变量。
2sin85z11e21z2lnx1x22,其中
12i2x5
easinaln,a,,,,,z322
12344131
32,已知A34787,B203273657求下列表达式的值:
A+6*B和A—B+I(其中I为单位矩阵)A*B和A.*BA^3和A.^3A/B和B\\A
[A,B]和[A([1,3],:
);B^2]
123467893,设有矩阵A和B,A111213141617181921222324求它们的乘积C。
5301617691015,B0234209702541311将矩阵C的右下角3×2子矩阵赋给D。
查看MATLAB工作空间的使用情况。
4.求[100,999]之间能被21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。
5.下面是一个线性方程组:
[1/21/31/4;1/31/41/5;1/41/51/6][x1x2x3]’=[ ]’。
求方程的解。
将方程右边向量元素b3改为,再求解,并比较b3的变化和解的相对变化。
A=[1/21/31/4;1/31/41/5;1/41/51/6];>>b=[]';>>x=inv(A)*bx=
>>b2=[]';
>>x2=inv(A)*b2x2=
-
五写出实验总结报告
实验二选择结构程序设计
一、实验目的
1.掌握建立和执行M文件的方法。
2.掌握利用if语句实现选择结构的方法。
3.掌握利用switch语句实现多分支选择结构的方法。
二、实验环境
1.计算机
2.装有以上计算机一台
三实验原理
1)if-else-then语句
if-else-then语句的常使用三种形式为:
(1)if逻辑表达式 (3)if逻辑表达式1 语句体 语句体1
end elseif逻辑表达式2 语句体2
(2)if逻辑表达式1 elseif逻辑表达式3 语句体1 else else
语句体2 语句体nend end
2)switch分支语句:
switch表达式case值1
语句体1case值2
语句体2 …
otherwise 语句体nend
说明:
当表达式不是“case”所列值时,执行otherwise语句体。
四、实验内容
1.求下列分段函数的值。
x2x6, yx25x6,x2x1x0且x30x10,x2且x3其他
要求:
用if语句实现,分别输出x=-,-,,,,,时的y值。
提示:
x的值从键盘输入,可以是向量。
2.输入一个百分制成绩,要求输出成绩等级A,B,C,D,E。
其中90~100分为A,80~89分为B,70~79分为C,60~69分为D,60分以下为E。
要求:
分别用if语句和switch语句实现。
3.硅谷公司员工的工资计算方法如下:
工作时数超过120小时者,超过部分加发15%。
工作时数低于60小时者,扣发700元。
其余按每小时84元计发。
试编程按输入的工号和该号员工的工时数,计算应发工资。
五写出实验总结报告
实验三循环结构程序设计
一、实验目的
1.掌握利用for语句实现循环结构的方法。
2.掌握利用while语句实现循环结构的方法。
3.熟悉利用向量运算来代替循环操作的方法。
二、实验环境
1.计算机
2.装有以上计算机一台
三实验原理1).无条件循环
当需要无条件重复执行某些命令时,可以使用for循环:
for循环变量t=表达式1:
达式2:
表达式3 语句体end
说明:
表达式1为循环初值,表达式2为步长,表达式3为循环终值;当表达式2省略时则默认步长为1;for语句允许嵌套。
例1:
例2:
矩阵输入程序生成3×4阶的Hiltber矩阵。
m=input(‘矩阵行数:
m=’);fori=1:
3 n=input(‘矩阵列数:
n=’);forj=1:
4 fori=1:
m H=1/; forj=1:
n
end disp([‘输入第’,num2str(i),’行,第’,num2str(j),’end 列元素’])
A(i,j)=input(‘’) end
end
2)while循环语句
while循环的一般使用形式为:
while表达式 语句体end例3:
用迭代法计算多项式方程x32x5=0的一个实根。
解:
x0=3;r=1;n=0;
whiler>1e-5 x1=x0;
x0=3+5/x1.^2; r=abs(x0-x1); n=n+1;end,x0,n
运行结果为:
x0=
n= 9
四实验内容和步骤验证例题中的操作。
完成以下各题,将答案写入实验报告,并在机器上运行结果验证。
1.编写程序,计算1+3+5+7++(2n+1)的值。
2.根据
261111,求的近似值。
当n分别取100、1000、10000时,122232n2结果是多少?
要求:
分别用循环结构和向量运算来实现。
3.根据.y1111,求:
352n1y六角形五角星右三角11、三维图形绘制函数
plot3函数与plot函数的用法类似。
还可以用mesh函数绘制三维网格图;用surf函数绘制三维曲面图。
MATLAB提供了丰富的三维绘图函数,可以通过help命令查看。
xsin(t)(0t20)例6绘制三维曲线:
ycos(t)ztsin(t)cos(t)t=0:
pi/100:
20*pi;x=sin(t);y=cos(t);
z=t.*sin(t).*cos(t);plot3(x,y,z);
title(‘linein3-Dspace’);
xlabel(‘X’);ylabel(‘Y’);zlabel(‘z’);gridon
运行结果如下:
四实验内容和步骤
1.设y=3sinxcosx,在x=2π区间取101点,绘制函数的曲线.21x2.已知y1x,y2cos(2x),y3y1y2,完成下列操作:
2在同一坐标系下用不同的颜色和线性绘制三条曲线。
以子图形式绘制三条曲线。
分别用条形图、阶梯图、杆图和填充图绘制三条曲线。
x,x023已知e
1ln(x12),x0x2在-5x5区间绘制函数曲线。
4.绘制曲面图形,并进行插值着色处理。
xcosscost3ycosssint0s,0t
22zsins
五写出实验总结报告
实验一MATLAB运算基础及矩阵分析与处理
一实验目的
1.熟悉启动和退出MATLAB的方法。
2.熟悉MATLAB命令窗口的组成。
3.掌握建立矩阵的方法。
4.掌握MATLAB各种表达式的书写规则以及常用函数的使用。
5.掌握生成特殊矩阵的方法。
6.掌握矩阵分析的方法。
7.用矩阵求逆解线性方程组。
二实验仪器和设备
装有以上计算机一台三实验原理
MATLAB是以复杂矩阵作为基本编程单元的一种程序设计语言。
它提供了各种矩阵的运算与操作,并有较强的绘图功能。
基本规则
一般MATLAB命令格式为
[输出参数1,输出参数2,……]= 输出参数用方括号,输入参数用圆括号如果输出参数只有一个可不使用 括号。
%后面的任意内容都将被忽略,而不作为命令执行,一般用于为代码加注
释。
可用↑、↓键来重现已输入的数据或命令。
用←、→键来移动光标进行修改。
所有MATLAB命令都用小写字母。
大写字母和小写字母分别表示不同的
变量。
常用预定义变量,如pi、Inf、NaN、ans
矩阵的输入要一行一行的进行,每行各元素用空格或“,”分开,每行用
“;”分开。
如
123A456789 MATLAB书写格式为A=[123;456;789] 在MATLABZ中运行如下程序可得到A矩阵
a=[123;456;789] a=
1 2 3 4 5 6 7 8 9
需要显示命令的计算结果时,则语句后面不加“;”号,否则要加“;”号。
运行下面两种格式可以看出它们的区别:
a=[123;456;789] a=[123;456;789];a=
123 不显示结果 456 789
当输入语句过长需要换行时,应加上“…”后再回车,则可续行输入。
文件管理常用命令帮助命令
MATLAB有很多命令,因此很不容易记忆。
使用HELP命令可以得到有关命令的屏幕帮助信息。
如在MATLAB环境下直接运行HELP命令就会在屏幕上给出MATLAB的基本命令以及相关的工具箱软件命令。
而下面的格式可以得到指定命令的帮助信息,和详细说明。
help命令名 save命令
该命令存储定义的变量或演算结果,也可以用来存储指定的变量。
命令格式为
save 文件名[变量名表][-append][-ascii] what命令
该命令可以在当目录下显示MATLAB文件和MAT数据文件 dir命令
显示当前目录下的所有文件.clear命令
如果输入calearabc,则表示清除工作空间中指定变量a,b,c;如果仅仅输入calear命令,则清除整个工作空间。
矩阵运算
MATLAB具有强大的矩阵运算功能,这里我们只作简单介绍.
在MATLAB中表示一个矢量要用方括号,而列矢量的输入只需在行矢
量输入格式基础上加转置符“’”即可。
如 x=[123;456] x=
1 2 3 4 5 6
而x=[123;456]' (加转置符)
x=
1 4 2 5 3 6
下面三条命令可以产生一个行矢量
1a=linspace(x,y,n) 2a=[x:
n:
y]
第一条命令可以在线性空间产生一个值在x至y之间间隔点数为n的行矢量(一组数据)。
其行矢量的起始值是x,终值为y,点数为n。
第二条命令可以在对数空间产生一个值在10x至10y之间等间隔的行矢量(一组数据)。
第三条命令产生x至y步长为n的行矢量。
但是,三个命令之间存在差别,下面的例子可以说明这一点。
例1 x=logspace(0,5,6) x=
1 10 100 1000 10000 100000例2 x=linspace(0,10,11) x=
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10例3 x=[0:
1:
10] x=
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 通过上面三个例子可以看出例一,例二中n代表选取的点数。
而在例三 中n则表示步长.注意它们的区别。
矩阵的加,减,乘,除等,和其它语言书写一样。
但要注意的是在运算
符前面加有“.”则表示是数组运算,为对应元素的相应操作。
例4请注意下面的不同情况.
a=[12;34]; b=[22;22];
c=a*b c=a.*b
c= c=
6 6 2 4 14 14 6 8 c=a/b c=a./b c= c=
+015* - - 常见数学函数
函数名absacosacoshasinasinhatanatan2atanhceilconjcoscoshexpfix数学计算功能实数的绝对值或复数的幅值反余弦arcsinx反双曲余弦arccoshx反正弦arcsinx反双曲正弦arcsinhx反正切arctanx在四象限内求反正切反双曲正切arctanhx对x朝+∞方向取整求复数x的共轭复数余弦cosx双曲余弦coshx指数函数ex对x朝原点方向取整函数名floorimagloglog10realroundsignsinsinhsqrttantanh数学计算功能对x朝-∞方向取整求复数x的虚部自然对数常用对数求复数x的实部对x四舍五入到最接近的整数符号函数:
求出x的符号正弦sinx反双曲正弦sinhx求实数x的平方根:
x正切tanx双曲正切tanhxgcd求正整数m和n的最大公约数angle在四象限内求复数x的相角lcm求正整数m和n的最小公倍数rem求正整数m和n的m/n之余数例5:
输入x=[--- ],则:
ceil(x)=-4 -2 0 2 5 7fix(x)=-4 -2 0 1 4 6floor(x)=-5 -3 -1 1 4 6round(x)=-5 -2 0 1 5 7
关系及逻辑运算 关系运算允许常量(或矩阵中的元素与元素)之间的比较.如果比较结
果为真,则答案为1,否则为0.常用的关系运算符如下:
大于 , == 等于 =大于等于, ~= 不等于
对于复数”==”和”~=”既比较实部也比较虚部,而其它运算仅比较实部。
例6比较a=[5:
1:
15]与b=[12887101211131415]中的对应元素 是否相同,则运行下面程序
a=[5:
1:
15];
b=[12887101211131415];y=a==b
y=
0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1
MATLAB有三个逻辑运算符.
&逻辑与 |逻辑或 ~逻辑非
在矩阵运算中,以上命令是将两个矩阵中的对应元素进行运算,得到的结果是具有同样元素的矩阵。
例7分别对下面两个矩阵进行逻辑运算.
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