完整word版matlab实验指导答案详解非常详细正确.docx
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完整word版matlab实验指导答案详解非常详细正确
实验一MATLAB工作环境熟悉及简单命令的执行
一、实验目的：
熟悉MATLAB的工作环境，学会使用MATLAB进行一些简单的运算。
二、实验内容：
MATLAB的启动和退出，熟悉MATLAB的桌面（Desktop），包括菜单（Menu）、工具条（Toolbar）、命令窗口（CommandWindow）、历史命令窗口、工作空间（Workspace）等；完成一些基本的矩阵操作；学习使用在线帮助系统。
三、实验步骤：
1、启动MATLAB，熟悉MATLAB的桌面。
2、在命令窗口执行命令完成以下运算，观察workspace的变化，记录运算结果。
（1）（365-522-70）3
>>（365-52*2-70）/3
ans=63.6667
（2）>>area=pi*2.5^2
area=19.6350
（3）已知x=3，y=4，在MATLAB中求z：
>>x=3
>>y=4
>>z=x^2*y^3/（x-y）^2
z=576
（4）将下面的矩阵赋值给变量m1,在workspace中察看m1在内存中占用的字节数。
m1=
执行以下命令
>>m1=[162313;511108;97612;414151]
>>m1（2,3）
ans=10
>>m1（11）
ans=6
>>m1（:
3）
ans=3
10
6
15
>>m1（2:
3,1:
3）
ans=51110
976
>>m1（1,4）+m1（2,3）+m1（3,2）+m1（4,1）
ans=34
（5）执行命令>>helpabs
查看函数abs的用法及用途，计算abs（3+4i）
（6）执行命令
>>x=0:
0.1:
6*pi;
>>y=5*sin（x）;
>>plot（x,y）
（6）运行MATLAB的演示程序，>>demo，以便对MATLAB有一个总体了解。
四、思考题
1、以下变量名是否合法？
为什么？
（1）x2合法
（2）3col不合法，首字符是数字
（3）_row不合法，首字符必须是字母
（4）for不合法，for为MATLAB的保留关键字
2、求以下变量的值，并在MATLAB中验证。
（1）a=1:
2:
5;
a=135
（2）b=[a'a'a'];
b=111
333
555
（3）c=a+b（2,:
）
c=468
实验二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
不合法，两矩阵的内阶不相等。
（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
不合法，两矩阵的维数不相等，点乘相求两矩阵的维数相同。
（9）result9=a.\b
（10）result10=a.^2
（11）result11=a^2
不合法，a矩阵不是方阵，方阵才能取平方。
（12）result12=2.^a
以上运算的关键不是结果是多少，而是结果怎么得来的，比如result5=[b;c']*d，要学会将其分解后去理解，可在命令窗口输入以下语句：
>>c'
>>t=[b;c']
>>r5=t*d
2、用MATLAB求下面的的方程组。
（1）
A=[7,2,1,-2;9,15,3,-2;-2,-2,11,5;1,3,2,13]
b=[4;7;-1;0]
x=A\b
x=0.4979
0.1445
0.0629
-0.0813
（2）
A=[1,1,1,0;1,2,1,-1;2,-1,0,-3;3,3,5,-6]
b=[1;8;3;5]
xyzw=inv（A）*b
xyzw=1.0000
5.0000
-5.0000
-2.0000
3、已知
A=[7,2,1,-2;9,15,3,-2;-2,-2,11,5;1,3,2,13]
（1）求矩阵A的秩（rank）
>>rank（A）
（2）求矩阵A的行列式（determinant）
>>det（A）
（3）求矩阵A的逆（inverse）
>>inv（A）
（4）求矩阵A的特征值及特征向量（eigenvalueandeigenvector）
>>[v,d]=eig（A）
该题目要求大家学会使用MATLAT的帮助系统，一是知道函数名，怎样查函数用法，二是不知道函数名，怎样查函数名及其用法。
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
r1=1，r2=0，r3=1，r4=0
三、思考题
求y=？
（用formatlongg查看y的值）
方法一：
n=-10:
1:
10
formatlongg
x=2.^n
y=sum（x）
方法二：
y=0;
fort=-10:
10
y=y+2^t;
end
y
方法三
y=0;t=-10
whilet<=10
y=y+2^t;
t=t+1;
end
y
实验三选择结构程序设计及调试
一、实验目的：
掌握利用if、switch语句编写选择结构程序，学会MATLAB程序编辑、运行及调试方法。
二、实验内容：
1、求分段函数的值。
用if语句实现，算出下列表中x对应的y值。
X
-5
0
2
5
8
y
14
6
0
19
55
clc
clear
x=-5%x=input（'请输入x的值'）
ifx<0
y=x^2+x-6;
elseifx>=0&x<5
y=x^2-5*x+6;
else
y=x^2-x-1;
end
y
2、分别用if和swith语句实现，将百分制成绩转换为成绩等级A、B、C、D、E。
其中[90~100]分为A，[80~90）分为B，[70~80）分为C，[60~70）分为D，60分以下为E。
对超出百分制范围的成绩，给出错误提示信息。
clc
clear
s=input（'请输入百分制成绩:
'）;
ifs<0|s>100
g='ERROR';
elseifs>=90&s<=100
g='A';
elseifs>=80&s<90
g='B';
elseifs>=70&s<80
g='C';
elseifs>=60&s<70
g='D';
else
g='E';
end
g
clc
clear
s=input（'请输入百分制成绩:
'）;
switchfloor（s/10）
case9
g='A';
case8
g='B';
case7
g='C';
case6
g='D';
casenum2cell（0:
5）
g='E';
otherwise
ifs==100
g='A';
else
g='ERROR';
end
end
g
3、程序的调试（参考P77）：
在以上编写的程序中设置断点，控制程序单步运行，观察程序的执行及变量值的变化情况。
三、思考题
设计程序，产生两个两位随机整数，再输入一个运算符号，完成成两位数的加、减、乘、除四则运算，并显示相应的结果。
clc
clear
x1=10+floor（90*rand
（1））
x2=10+floor（90*rand
（1））
p=input（'输入+-*/运算符:
','s'）;
switchp
case'+'
y=x1+x2;
case'-'
y=x1-x2;
case'*'
y=x1*x2;
case'/'
y=x1/x2;
otherwise
y='error';
end
y
实验四循环结构程序设计及调试
一、实验目的：
掌握MATLAB程序编辑、运行及调试方法。
二、实验内容：
1、启动MATLAB后，点击File|New|M-File，启动MATLAB的程序编辑及调试器（Editor/Debugger），编辑以下程序，点击File|Save保存程序，注意文件名最好用英文字符。
点击Debug|Run运行程序，在命令窗口查看运行结果，程序如有错误则改正。
注：
数论中一个有趣的题目：
任意一个正整数，若为偶数，则用2除之，若为奇数，则与3相乘再加上1。
重复此过程，最终得到的结果为1。
如：
21
3105168421
63105168421
运行下面的程序，按程序提示输入n=1,2,3,5,7等数来验证这一结论。
%classic"3n+1"problemfromnumbertheory.
n=1%n等于1,2,3,5,7等数
a=n;
whilen>1
ifrem（n,2）==0
n=n/2;
else
n=3*n+1;
end
a=[a,n];
end
a
2、根据
，当n分别取100、1000、10000时，求x的值分别是多少？
clc
clear
y=0;
n=100
fork=1:
n
y=y+1/k^2;
end
x=sqrt（6*y）
3、编程求满足
的最小m值。
以下是三种方法及结果验证方法。
clc
clear
sum_x=0;
n=0;
whilesum_x<=1e4
n=n+1;
x=2^n;
sum_x=sum_x+x;
end
re1=n
sum_x=0;
n=1;
whilesum_x<=1e4
x=2^n;
sum_x=sum_x+x;
n=n+1;
end
re2=n-1
sum_x=0;
n=1;
while1
x=2^n;
sum_x=sum_x+x;
ifsum_x>1e4
break;
end
n=n+1;
end
re3=n
echoon
sum（2.^[1:
12]）
sum（2.^[1:
13]）
echooff
三、思考题
已知y和t的函数关系：
求下面表格中与t对应的y值
t
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
y
clc
clear
y=1
t=1;
f=1;
forn=1:
20
f=f*n;
y=y+t^n/f
end
y
实验五函数的编写及调试
一、实验目的：
掌握MATLAB函数的编写及调试方法。
二、实验内容：
1、编写一个函数，计算下面函数的值，给出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。
function[y]=myfun1（x）
ifx<=0
y=sin（x）;
elseifx<=3
y=x;
else
y=-x+6;
end
2、编写一个函数求向量中元素的平均值、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。
function[m_x,max_x,min_x,rms_x]=myfun2（x）
%m_x=mean（x）;
%max_x=max（x）;
%min_x=min（x）;
%rms_x=sqrt（sum（x.^2）/length（x））;
N=length（x）;
sum_x=0;
sum_x2=0;
max_x=x
（1）;
min_x=x
（1）;
fork=1:
N
sum_x=sum_x+x（k）;
sum_x2=sum_x2+x（k）^2;
ifx（k）>max_x
max_x=x（k）;
end
ifx（k）min_x=x（k）;
end
end
m_x=sum_x/N;
rms_x=sqrt（sum_x2/N）;
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。
function[v]=myvander（x）
N=length（x）;
fork=1:
N
v（k,:
）=x.^（k-1）;
end
三、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。
clc
clear
a=input（'请输入a='）;
x0=1;
forn=1:
100
x1=x0/2+a/（2*x0）;
if（abs（x1-x0）<=1e-5）
break
end
x0=x1;
end
disp（'sqrt（a）数值解为:
'）
x1
disp（'迭代次数:
'）
n
disp（'sqrt（a）的准确解为:
'）
sqrt（a）
请输入a=3
sqrt（a）数值解为:
x1=
1.7321
迭代次数:
5
sqrt（a）的准确解为:
ans=
1.7321
实验六MATLAB的绘图
1、在同一坐标系下绘制下面三个函数在t[0，4]的图象。
t=0:
1e-2:
4*pi;
y1=t;
y2=sqrt（t）;
y3=4*pi*exp（-0.1*t）.*sin（t）;
plot（t,y1,'r',t,y2,'g',t,y3,'b'）;
grid
xlabel（'t/s'）
ylabel（'y1y2y3'）
legend（'t','sqrt（t）','4*pi*exp（-0.1*t）.*sin（t）'）;
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。
x=-6:
0.1:
6;%设定自变量x的取值范围
leng=length（x）;%计算向量x的长度
form=1:
leng%计算函数值
y（m）=myfun1（x（m））;
end
plot（x,y）,grid%绘制函数曲线
xlabel（'x'）,ylabel（'y'）
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]。
[x,y]=meshgrid（-3:
0.5:
3）
z=-x.*x/10+y.*y/10;
mesh（x,y,z）;
figure
surfc（x,y,z）;
附:
画抛物面
theta=linspace（0,2*pi,60）
R=linspace（0,5,20）;
X1=R'*cos（theta）;
Y1=R'*sin（theta）;
Z1=X1.*X1/10+Y1.*Y1/10;
mesh（X1,Y1,Z1）
axissquare
三、思考题
用对分法求解方程
在[0，1]内的解，并验证，在程序中统计出对分次数。
提示：
先将原方程转化成
的形式。
对分法的基本思想是：
一个一元方程f（x）=0，若f（x1）*f（x2）<0，则在[x1,x2]区间内有实数解。
取该区间的中点xm=（x1+x2）/2，判定f（x1）和f（x2）二者中哪一个与f（xm）异号，若f（x1）*f（xm）<0，则解存在的区间缩小为[x1,xm]，否则解存在的区间缩小为[xm,x2]。
重复这样的步骤，直到区间的长度小于一个可以接受的小数（比如1e-10）,则认为中点即是原方程的解。
clc
clear
x1=0;x2=1;
len=x2-x1;
n=0;
whilelen>1e-10
y1=2*exp（-x1）-sin（x1）;
y2=2*exp（-x2）-sin（x2）;
xm=（x1+x2）/2;
ym=2*exp（-xm）-sin（xm）;
ify1*ym<0
x2=xm;
elseify2*ym<0
x1=xm;
end
len=x2-x1;
n=n+1;
end
formatlong
xm,ym,n
实验七MATLAB数值运算
一、实验目的：
掌握MATLAB常用的数值运算函数。
二、实验内容：
1、求代数方程
的5个根，并将其用星号（*）标记在复平面图上。
（用roots和plot函数）。
p=[3472912];
r=roots（p）
plot（r,'*'）;
grid
xlabel（'RealAxis'）
ylabel（'ImagAxis'）
r=
-0.8612+1.4377i
-0.8612-1.4377i
0.6737+1.0159i
0.6737-1.0159i
-0.9583
2、求代数方程
的5个根，并将其用星号（*）标记在复平面图上。
（用roots和plot函数）。
p=[10000-1];
r=roots（p）
plot（r,'*'）;
axisequal
grid
3、求下面函数在[0.5,4]区间内的过零点。
（用fzero函）
fplot（'x^3-2*x^2*sin（x）+5*x*cos（x）+1/x',[0.5,4]）
x1=fzero（'x^3-2*x^2*sin（x）+5*x*cos（x）+1/x',[0.5,2]）
x2=fzero（'x^3-2*x^2*sin（x）+5*x*cos（x）+1/x',[2,4]）
x1=1.5117
x2=2.6095
4、
已知R=50欧姆，U=4V，二极管D正向电流与电压的关系为：
其中：
Ud为二极管正向电压
Is为反向饱合电流，取10-12A
K为玻尔茨曼常数，1.38*10-23
T为绝对温度，取300开尔文（27摄氏度）
q为电子电荷1.6*10-19C
求此电路中的电流Id和二极管正向电压Ud（要求用fsolve函数求解）
R=50;U=4;Is=1e-12;K=1.38e-23;T=300;q=1.6e-19;
%Ud+Id*R-U=0;
%Id-Is*exp（Ud*q/（K*T）-1）=0;
Ud=0:
0.01:
0.7;
Id=Is*exp（Ud*q/（K*T）-1）;
Ud1=0:
0.01:
4;
Id1=（U-Ud1）/R
plot（Ud,1000*Id,'r'）
holdon
plot（Ud1,1000*Id1,'b'）
grid
holdoff
legend（'二极管伏安特性','负载线'）
x=fsolve（@UdId,[10.05]）
functionf=UdId（x）
R=50;U=4;Is=1e-12;K=1.38e-23;T=300;q=1.6e-19;
Ud=x
（1）;Id=x
（2）;
f=[Ud+Id*R-U
Id-Is*exp（Ud*q/（K*T）-1）];
x=
0.67070.0666
UdId
5、实验数据处理：
已知某压力传感器的测试数据如下表
p
0.0
1.1
2.1
2.8
4.2
5.0
6.1
6.9
8.1
9.0
9.9
u
10
11
13
14
17
18
22
24
29
34
39
p为压力值，u为电压值，试用多项式
来拟合其特性函数，求出a,b,c,d，并把拟合曲线和各个测试数据点画在同一幅图上。
p=[0.01.12.12.84.25.06.16.98.19.09.9];
u=[1011131417182224293439];
plot（p,u,'r+'）
abcd=polyfit（p,u,3）
p1=0:
0.1:
10;
u1=polyval（abcd,p1）;
holdon
plot（p1,u1,'b'）;
grid
holdoff
axis（[-111841]）;
xlabel（'p'）;
ylabel（'u'）;
legend（'p-u','u（p）=a*p^3+b*p^2+c*p+d',2）
实验八MATLAB应用
1、用Simulink求解下图所示电路0~100微秒内的响应。
已知R=6*10-4欧，C=1700微法，L=6*10-9享，uc（0）=15kV。
●模块参数设置:
Integrator1的Initialcondition:
15kV
在命令窗口为R,L,C赋值。
●仿真参数设置如下：
Starttime:
0
Stoptime:
100e-6
SolverType:
Variable-step
Solver:
ode45
Maxstepsize:
1e-7
Minstepsize:
auto
Initialstepsize:
auto
Relativetolerance:
1e-3
Absolutetolerance:
1e-6
实验四MATLAB数值运算
一、实验目的：
掌握MATLAB常用的数值运算函数。
二、实验内容：
1、求代数方程
p=[3472912]
roots（p）
ans=
-0.8612+1.4377i
-0.8612-1.4377i
0.6737+1.0159i
0.6737-1.0159i
-0.
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