Matlab实验指导书含答案.docx
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Matlab实验指导书含答案
实验一：
Matlab操作环境熟悉
一、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）^3*（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）^2+cos（x）^2;
（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=x^2通过参数的选择去观察下列函数的图形变化
（1）y1=（x+1）^2
（2）y2=（x+2）^2
（3）y3=2*x^2
（4）y4=x^2+2
（5）y5=x^4
（6）y6=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）;
（2）x/（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（x^2）
（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
一、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。
%
t=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
一、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
1．“：
”号的用法。
用“：
”号生成行向量a=[12345678910]、b=[531-1-3-5]；
2．用线性等分命令linspace重新生成上述的a和b向量。
3．在100和10000之间用对数等分命令logspace生成10维的向量c。
4．生成范围在[0，10]、均值为5的3×5维的均匀分布随机数矩阵D。
5．利用magic函数生成5×5维的魔方矩阵，取其对角向量e，并根据向量e生成一个对角矩阵E。
（所谓魔方矩阵就是各行、各列、各对角线元素之和相等。
）
6．另AA是3×3维魔方矩阵，BB是由A旋转180°得到。
CC是一个复数矩阵，其实部为AA，虚部为BB。
DD是CC的转置，EE是CC的共轭。
分别计算CC和EE的模和幅角。
7．ｆ是一个首项为20，公比为的10维等比数列；g是一个首项为1，公差为3的10维等差数列。
试计算向量f和g的内积s。
8．生成一个9×9维的魔方矩阵，提取其中心的3×3维子矩阵M，利用sum函数检验其各行和各列的和是否相等。
9．已知，利用函数生成左上三角矩阵。
三、设计提示
1．等比数列可利用首项和公比的元素群的幂乘积生成。
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2×2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
a=
12345678910
b=
531-1-3-5
1.代码:
linspace（1,10,10）
linspace（5,-5,6）
ans=
12345678910
ans=
531-1-3-5
2.代码：
logspace（2,4,10）
ans=
+004*
3.代码:
D=10*rand（3,5）
结果:
D=
5.代码:
A=magic（5）;
e=diag（A）;
E=diag（e）
结果；
E=
170000
05000
001300
000210
00009
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:
A=
B=
C=
D=
7.代码:
f=20*.^（0:
9）;
g=1:
3:
28;
s=dot（f,g）
结果:
s=
8.代码：
A=magic（9）;
M=A（4:
6,4:
6）;
sum（A,1）
sum（A,2）
结果：
ans=
369369369369369369369369369
ans=
369
369
369
369
369
369
369
369
369
9．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：
T=
1234
2345
3456
4567
T1=
1234
2340
3400
4000
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。
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。
3．用网孔电流法求如下电路的各支路电流。
4．用结点电压法求如下电路的结点电压un1、un2。
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=
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：
X=
0
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
X=
实验五：
函数编写与程序设计
一、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∈[0，2π]区间500个样点的图形。
（其中调用参数2≤f1、f2≤20Hz；≤m1、m2≤2）
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×108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
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