Matlab实验指导书含答案汇总.docx
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Matlab实验指导书含答案汇总
实验
Matlab操作环境熟悉
、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。
求下列函数的符号导数
（1）y=sin（x）;
（2）y=（1+x）A3*（2-x）;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）;
求反函数
（1）y=（x-1）/（2*x+3）;
（2）y=exp（x）;
（3）y=log（x+sqrt（1+x^2））;
代数式的化简
（1）（x+1）*（x-1）*（x-2）/（x-3）/（x-4）;
（2）sin（x）A2+cos（x）A2;
（3）x+sin（x）+2*x-3*cos（x）+4*x*sin（x）;
2．函数与参数的运算操作。
从y=xA2通过参数的选择去观察下列函数的图形变化
（1）y1=（x+1）A2
⑵y2=（x+2）A2
（3）y3=2*x^2
⑷y4=x^2+2
（5）y5=x^4
⑹y6=x^2/2
3．两个函数之间的操作
求和
（1）sin（x）+cos（x）
（2）1+x+x^2+x^3+x^4+x^5
乘积
（1）exp（-x）*sin（x）
（2）sin（x）*x
商
（1）sin（x）/cos（x）;
⑵x/（1+x^2）;
（3）1/（x-1）/（x-2）;
求复合函数
（1）y=exp（u）
u=sin（x）
（2）y=sqrt（u）
u=1+exp（xA2）
（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
、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.mt=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
、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
三、设计提示
1.等比数列可利用首项和公比的元素群的幕乘积生成。
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2X2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
ans=
10
10
ans=
2.代码：
logspace（2,4,10）ans=
1.0e+004*
3.代码:
D=10*rand（3,5）
结果:
0.1527
9.3181
8.4622
6.7214
6.8128
7.4679
4.6599
5.2515
8.3812
3.7948
4.4510
4.1865
2.0265
0.1964
8.3180
5.代码:
A=magic（5）;e=diag（A）;E=diag（e）《Matlab语言及其在电子信息科学中的应用》实验指导书
结果；
E=
17
0
0
0
0
13
21
0
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:
8.2462
9.0554
7.2111
7.6158
7.0711
7.6158
7.2111
9.0554
8.2462
0.2450
1.4601
0.5880
1.1659
0.7854
0.4049
0.9828
0.1107
1.3258
8.2462
9.0554
7.2111
7.6158
7.0711
7.6158
7.2111
9.0554
8.2462
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.A（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=ans=
369
369
369
369
369
369
369
369
3699．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：
《Matlab语言及其在电子信息科学中的应用》实验指导书
T1=
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。
[7x1+14x2-9x3—2x4+5卷=100
I3右-15x2-13x3-6X4-4x5=200
!
-11x,—9X2—2X3+5x4+7x5=300j5x1中7X2中14x3+16X4—2卷=400
L-2x1+5X2+12X3—11X4—4卷=500
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。
「6人+9爲+14x3-11X4+5x568
Xj+14x2-7X3-15x4-6忑=294
I-2X1+X2-7x3+12x4-Xs=-441
[6人+11x2+11X3-9x4-13x5=103
3.
用网孔电流法求如下电路的各支路电流。
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：
-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\B
0.78570.35710.0714
-1.0714
实验五：
函数编写与程序设计
、实验目的
1.掌握函数的编写规则。
2.掌握函数的调用。
3.会用Matlab程序设计实现一些工程算法问题。
二、实验内容
1.编写一个[y,y1,y2]=mwave（f1,m1,f2,m2）函数，实现以下功能，并绘出y1、y2、y在t€[0，2n]区间500个样点的图形。
（其中调用参数2y1Mgsin（2兀H）;
y2=m2sin（2花f2t）;
y=y1+y2
2.程序设计：
相传古代印度国王要褒奖他的聪明能干的宰相达依尔（国际象棋发明者），问他要什么？
达依尔回答：
“陛下只要在国际象棋棋盘的第一个格子上放一粒麦子，第二个格子上放二粒麦子，以后每个格子的麦子数都按前一格的两倍计算。
如果陛下按此法给我64格的麦子，就感激不尽，其他什么也不要了。
”国王想：
“这还不容易！
”让人扛了一袋麦子，但很快用光了，再扛出一袋还不够，请你为国王算一下共要给达依尔多少小麦？
（1袋小麦约1.4X108粒）。
3.程序设计：
公元前五世纪我国古代数学家张丘建在《算经》一书中提出了“百鸡问题”：
鸡翁一值钱五，鸡母一值钱三，鸡雏三值钱一。
百钱买百鸡，问鸡翁、母、雏各几何？
三、设计提示
1.函数名和函数文件名应相同；对调用参数的取值范围要检验是否符合要求，如不符合要求，应给出出错信息（用if和error函数实现）。
2.程序设计一一“百鸡问题”答案不唯一。
提示：
设x:
鸡翁数，则x的范围：
0〜19;y:
鸡母数，则y的范围：
0〜33;z:
鸡雏数，则z的范围：
0〜100。
四、实验报告要求
1.编写实现第二节实验内容
（1）所使用的函数文件。
2.程序设计用M文件编写，并记录执行结果。
“百鸡问题”答案不唯一，要给出所有答案。
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1题：
function[y,y1,y2]=mwave（f1,m1,f2,m2）
'）,return,end'）,return,end'）,return,end'）,return,end
%根据给定的频率和幅值计算标准正弦函数y1、y2及其叠加y的波形。
if（f1<2）|（f1>20）error（'f1超出范围！
if（f2<2）|（f1>20）error（'f2超出范围！
if（m1<0.5）|（m1>2）error（'m1超出范围！
if（m2<0.5）|（m2>2）error（'m2超出范围！
%
t=0:
2*pi/（500-1）:
2*pi;y1=m1*sin（2*pi*f1*t）;y2=m2*sin（2*pi*f2*t）;
波形'）;
波形'）;
波形'）;
y=y1+y2;figuresubplot（311）;plot（t,y1）;title（'y1subplot（312）;plot（t,y2）;title（'y2subplot（313）;plot（t,y）;title（'y=y1+y2%=====================================
第2题：
a=1;
s=0
fori=1:
64
s=s+a;
a=2*a;
end
n=s/1.4/10A8
运行后得：
n=1.3176e+011
第3题：
解设x:
y:
z:
则：
x+y+z=100
5x+3y+z/3=100这是一个欠定方程。
forx=0:
19
fory=0:
33forz=0:
100
if（x+y+z==100）&（5*x+3*y+z/3==100）d=[x,y,z]
endendendend运行后得结果：
d=02575
鸡翁数，则鸡母数，则鸡雏数，则
的范围：
的范围：
的范围：
0〜19
0〜33
0〜100
d=
4
18
78
d=
8
11
81
d=
12
4
84
实验六：
二维图形和三维图形的创建
、实验目的
1.掌握二维图形的绘制。
2.掌握图形的标注
3•了解三维曲线和曲面图形的绘制。
二、实验内容
1.生成1X10维的随机数向量a,分别用红、黄、蓝、绿色绘出其连线图、脉冲图、阶梯图和条形图，并分别标出标题“连线图”、“脉冲图”、“阶梯图”、“条形图”。
x
2.在同一个图形窗口中，绘制两条曲线y1=2x、y2=（1/2）;并分别在靠近相应的曲线处标注其函数表达式。
3•编写一个mcircle（r）函数，调用该函数时，根据给定的半径r,以原点为圆心画一个如图所示的红色空心圆。
（图例半径r=5）
4.
（1）绘一个圆柱螺旋线（形似弹簧）图。
圆柱截面直径为10，高度为5,每圈
上升高度为1。
如左图所示。
（2）利用
（1）的结果，对程序做少许修改，得到如右图所示图形。
三、设计提示
1.Matlab允许在一个图形中画多条曲线：
plot（x1,y1,x2,y2,……）指令绘制丫1=fi（xi）,y2=f2（X2）等多条曲线。
Matlab自动给这些曲线以不同颜色。
标注可用text函数。
2.绘图时可以考虑极坐标和直角坐标的转换。
3.三维曲线绘图函数为plots0
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，并对二-2记录相应的生成结果。
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。
五、参考答案
第一题
t=rand（1,10）;figure（l）subplot（221）;plot（t,'r'）;title（'连线图'）subplot（222）;stem（t,'y'）;title（'脉冲图'）;subplot（223）;stairs（t,'b'）;title（'阶梯图'）;subplot（224）;bar（t,'g'）;title（'条形图'）;
1
1
0.8
0.8
0.6
1■r
■11■
1
0.6
0.4
1
0.4
0.2
0.2
0
'll
0
10
0
5
10
1
HL
0.5
5
10
第二题:
x=1:
1:
50;
y1=2.Ax;
y2=（1/2）.Ax;
figure（l）
pIot（x,y1,'r',x,y2,'g'）;gtextCy1=2.Ax'）;gtext（'y2=（1/2）.^x'）;
14
x10
12
10
[I
y1=2.
y2
=（1/2）.x
0IIIJIIItIIIL
05101520253035404550
第3题：
function[y,t]=mcircle（r）
%根据给定的半径r，以原点为圆心画一个红色空心圆。
t=0:
2*pi/64:
2*pi;
y=r*ones（size（t））;
subplot（121）,polar（t,y,'*r'）
[X,Y]=pol2cart（t,y）;
%或者采用如下方法转换
%X=r*cos（t）;
%Y=r*sin（t）;
subplot（122）,plot（X,Y,'*r'）
axisequal;
axissquare;
第4题：
t=0:
pi/180:
2*pi*5;
r1=10/2;x1=r1*cos（t）;y1=r1*sin（t）;z=t/（2*pi）;
subplot（121）,pIot3（x1,y1,z）
gridon
«Matlab语言及其在电子信息科学中的应用》实验指导书
%
r2=linspace（5,0,length（t））;x2=r2.*cos（t）;
y2=r2.*sin（t）;
subplot（122）,plot3（x2,y2,z）gridon
实验七：
Matlab多项式和符号运算
、实验目的
1.掌握Matlab多项式的运算。
2.了解符号运算。
二、实验内容（边做实验，边将生成结果和图形拷贝到Word文档中）
1将多项式P（x）=（x-2）（x+3）（x-7）（x+1）化为x的降幕排列。
2.求一元高次方程的根。
-5x8-30x7+150X6+273x5-1365x4-820x3+4100x2+576x-2880=0
3.求一元高次方程的根，并画出左边多项式函数在X引-2,2]区间内的曲线。
x4-2x2+1=0
3232
4.
求多项式fi（x）=x+3x+5x+7和f2（x）=8x-6x+4x-2的乘积f（x）；并求
5.求y=x5+tan（4x2）+3的符号导数。
6.用符号运算求实验内容4中的f（x）的表达式。
三、设计提示
1.关于多项式运算的函数有Poly、roots等。
2.多项式做加减运算时要注意等长度。
3.符号表达式的输入可以用字符串方式，也可以用sym函数。
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文件，并记录相应的生成结果和图形。
2.对于多项式的结果应以多项式向量和多项式表达式两种方式记录。
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1题：
P=poly（[2,-3,7,-1]）结果：
P=
1-5-192942
即：
P（X）=x4-5x3-19x2+29x+42
第2题：
P仁[1-5-30150273-1365-8204100576-2880];x1=roots（P1）
结果：
x1=
5.0000
-4.0000
4.0000
-3.0000
3.0000
-2.0000
-1.0000
2.0000
1.0000
第3题：
P2=[10-201];x2=roots（P2）n=1;
forx=-2:
0.01:
2
y（n）=sum（P2.*（xA[（length（P2）-1）:
-1:
0]））;%或者y（n）=xA4-2*xA2+1;
n=n+1;
endx=-2:
0.01:
2;Plot（x,y）结果：
（有重根！
）x2=
1.0000+0.0000i
1.0000-0.0000i
-1.0000+0.0000i
-1.0000-0.0000i
第4题：
f1=[1357];f2=[8-64-2];
f=conv（f1,f2）
f11=[zeros（1,length（f）-length（f1））,f1]
[q,r]=deconv（f-f11,f2）
结果：
f=
8
即：
f11=
0
q=
%补0，与f同维
36-2818-14
1826
f（X）=8x6+18x5+26x4+36x3-28x2+18x-14
1.00003.00005.00006.8750
r=
0000-3.7500-4.5000-7.2500
第5题：
y='xA5+tan（4*xA2）+3';
diff（y）结果：
ans=
5*xM+8*（1+tan（4*xA2）A2）*x
第6题：
f1=sym（'x^3+3*x^2+5*x+7'）;
f2=sym（'8*x^3-6*x^2+4*x-2'）;
f=f1*f2
collect（f）
（f-f1）/f2
collect（ans）
结果：
f=
（x^3+3*x^2+5*x+7）*（8*x^3-6*x^2+4*x-2）
f=
8*x^6+18*x^5+26*x^4+36*x^3-28*x^2+18*x-14
h=（-21+8*x^6+18*x^5+26*x^4+35*x^3-31*x^2+13*x）/（8*x^3-6*x^2+4
*x-2）
h=（-21+8*x^6+18*x^5+26*x^4+35*x^3-31*x^2+13*x）/（8*x^3-6*x^2+4
*x-2）
实验八：
线性时不变系统的时域响应
、实验目的
1•掌握线性时不变系统的三种描述形式一一传递函数描述法、零极点增
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