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数学软件与数学实验报告册

信计

姓名:

学号:

钟培华编

2013年3月

实验一数学软件MATLAB基础知识

一.实验目的

1.熟悉MATLAB向量的生成及其运算;

2.熟悉MATLAB矩阵的生成及其运算;

3.熟悉MATLAB数组的生成及其运算;

4.熟悉稀疏矩阵的生成与操作.

5.熟悉MATLAB向量的生成及其运算;

6.熟悉MATLAB矩阵的生成及其运算;

7.熟悉MATLAB数组的生成及其运算;

8.熟悉稀疏矩阵的生成与操作;

9.熟悉常用快捷键和命令.

二.实验准备

阅读课本MTLAB7.0简介、MATLAB7.0的安装和用户界面、基本使用方法等相关内容.阅读课本的第四数值计算功能、五章单元数组等相关内容.

三.实验内容

1.MATLAB的启动:

双击matlab图标.

2.熟悉界面四个窗口:

命令窗口、命令历史窗口、当前目录窗口、工作间管理窗口、发行说明书窗口.

3.在命令窗口中输入下列命令,观察运行结果,然后填空.

>>dir%功能是:

显示当前目录下的文件;

>>clc%功能是:

清除命令窗口;

>>helpsin%观返回的结果是.

>>lookforsin%观返回的结果是.

“help”的功能是:

显示函数并解释函数的用法

“lookfor+函数”的功能是:

给出与此相关的函数用法

4.写出下列标点符号的功能:

标点符号

功能

标点符号

功能

区分行,不显示结果,

.

小数点

域访问等

区分列,参数分隔

续行符

数组中运用较多

字符串标示符号

()

指定运算优先级

赋值符合

[]

矩阵定义符号

调用操作系统运算

{}

构成单元数组

注释语句标识

 

5.熟悉下列常用快捷键:

6.MATLAB对所使用的变量有哪些规定?

不要对使用的变量进行声明,不用指定类型,直接赋值即可;

变量不超过31个字符;

变量区分大小写;

以字母开头,可含字母、下划线、数字,不能有标点符号。

工作间的同名变量被覆盖。

7.打开记事本,在上面输入“peaks”五个字母,将记事本另存为”test01.m”(选‘所有文件’),并保存在电脑D盘根目录的“newfile”文件夹中,请问如何设置路径并调用”test01.m”,并借助帮助系统写出“peaks”调用格式与的功能.

将matlab保存路径设置为D:

/newfile

在命令窗口输入savetest01;loadtest01

Load加载指定文件的变量

10.在命令窗口中输入:

>>a=[1,2;3,4];b=[10;02];a1=a(1,:

);a2=a(:

2);a3=a*b;a4=a.*b;a5=a^2;

>>a6=~b;a7=b>a;a8=2*a;a9=2+a;a10=a.^2;a11=2.^a;a12=2^a;

>>a13=a/b;a14=a\b;

则在workspace中可见a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、a9、a10、a11、a12各为何值?

a1=[12],a2=[2;4],a3=[14;38],a4=[10;08],a5=[710;1522],a6=[0,1;1,0],

a7=[0,0;0,0],a8=[2,4;6,8],a9=[3,4;5,6],a10=[1,4;9,16],a11=[2,4;8,16].

a12=[10.4827,14.1519;21.2278,31.7106](a13=[1,1;3,2],a14=[-2.0000,2.0000;1.5000,-1.0000])

11.在命令窗口中输入语句:

>>a=[1428;9142;3690;4851];b=[7478;9646;3790;4857];

c=[103.3406.6];a1=find(a>0.5);a2=find(a

>>a3=find(c-floor(c)>0);a4=a&b;a5=a|b;a6=~c;a7=a==b;

则在workspace中可见a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7各为何值?

a1=[1;2;3;4;5;6;7;8;9;10;11;12;13;14;16],a2=[1;6;7;9;14;16],a3=[3,6],a4=[1,1,1,1;1,1,1,1;1,1,1,0;1,1,1,1],a5=[1,1,1,1;1,1,1,1;1,1,1,0;1,1,1,1],

a6=[0,1,0,0,1,0],a7=[0,1,0,1;1,0,1,0;1,0,1,1;1,1,1,0]

12.在命令窗口中输入语句:

>>x=[0:

0.2*pi:

pi];y=sin(x)+1;x1=linspace(0,1,51);x2=[x(1:

2:

5)101];

>>x3=zeros(size(x));x4=exp(x.^2);x5=x./y;x6=x.^3-2*x.^2+x-6.3;

>>x(:

2)=[];x(:

[14])=[];

能写出x1,x2,…,x6的值么?

x1=[00.02000.04000.06000.08000.10000.12000.14000.16000.18000.20000.22000.24000.26000.28000.30000.32000.34000.36000.38000.40000.42000.44000.46000.48000.50000.52000.54000.56000.58000.60000.62000.64000.66000.68000.70000.72000.74000.76000.78000.80000.82000.84000.86000.88000.90000.92000.94000.96000.98001.0000],x2=[01.25662.51331.000001.0000],x3=[0,0,0,0,0,0],x4=1.0e+004*

[0.00010.00010.00050.00350.05541.9334]

X5=[00.39570.64410.96611.58293.1416],x6=[-6.3000-6.2132-6.2172-4.8238-0.54468.1087]

1.在命令窗口中输入语句:

>>a=4*[1428;9142;3690;4851]-2;b=a

(2);c=a(2:

6);d=a([13975])

写出a,b,c,d的值.

a[2,14,6,30;34,2,14,6;10,22,34,-2;14,30,18,2],b=34,c=[34,10,14,14,2],d=[2,10,6,22,14]

13.在命令窗口中输入语句:

>>a=[1010;1300;0301];b=[1234;0120;0001];ab=a&b

>>ahb=a|b;fa=~a;c=a.^b;d=a.^3;e=3.^a写出a,b,ab,ahb,e,d,fa的值.

a=[1010;1300;0301],b=[1234;0120;0001],ab=[1,0,1,0;0,1,0,0;0,0,0,1]

ahb=[1,1,1,1;1,1,1,0;0,1,0,1],e=[3,1,3,1;3,27,1,1;1,27,1,3],d=[1,0,1,0;1,27,0,0;0,27,0,1],fa=[0,1,0,1;0,0,1,1;1,0,1,0]

14..通过帮助文件了解函数“eig”的功能及其调用格式,运行命令“>>a=[123;406;078];>>x=eig(a);[y,z]=eig(a);”并指出a的特征值和特征向量.

x=[-3.7530;0.4775;12.2755],y=[0.0385,0.7427,0.3044;-0.8585,0.4902,0.4965;0.5113,-0.4561,0.8129],z=[-3.7530,0,0;0,0.4775,0;0,0,12.2755]

15.通过帮助文件了解函数“null”的功能及其调用格式,并求方程

的基础解系,其中

.A=[1,0,0,0;1,1,0,0;0,0,1,0;2,1,0,],y=null(A)

 

实验二MATLAB单元数组、结构变量和字符串生成与操作、文件操作

一.实验目的

1.熟悉MATLAB单元数组和结构变量的生成及其操作;

2.熟悉MATLAB字符串的生成及其操作.

3.文件操作

二.实验准备

阅读课本的单元数组和字符串.文件操作等相关内容.

三.实验内容:

1.>>a={[12;34],’love’;100+i,[123;234;345]};x=a{1}(3);y=a{4}(4);

>>student.name=’lihua’;student.test=[60708090];student

(2).name=’liping’;student

(2).test=[50408070];z=sum(student

(2).test)/length(student

(2).test);

t=student

(2).test(3);写出x,y,t,z的值.

x=2,y=2,t=80,z=60

 

2.写出在命令窗口中分别用单元数组和结构变量保存你的入校年月、所在院系、姓名、和学号的命令.

student={2012,’xinji’;’caodan’,20123209}

3.在命令窗口中输入语句:

>>s1='Thisisastring!

Itcanbeusedeasily!

'

>>s2='Thisagirle!

'

>>s3=s1(6);s4=s1(10:

16);s5=s1(16:

-1:

10);s6=strcmp(s1,s2);

>>s7=strcmp(s1,s1);s8=strncmp(s1,s2,5);s9=strncmp(s1,s2,5);

>>s10=strncmp(s1,s2,5);s11=strncmp(s1,s2,6);s12=findstr(s1,'a');>>a13=findstr(s2,'girl')

利用帮助文件弄清楚上面所有语句的功能;能写出s1,s2,…,s12的值么?

S1=Thisisastring!

Itcanbeusedeasily!

S2=Thisagirle!

S3=I,s4=string,s5=gnirts,s6=0,s7=1,s8=1,s9=1,s10=1,s11=0,s12=[9,22,34],

4.举例说明如何添加和删除成员变量和调用成员变量.

>>student.test=[9998979695];>>student.name=‘huangling’;

>>Student.weight=50;>>student.tel=‘3813574’;

写出在结构变量中加成员变量‘age’和‘height’的命令

>>student.age=20,student.height=180

写出在结构变量中删除成员变量‘student.tel’命令:

>>student=rmfield(student,’tel’)

5.在命令窗口中输入下列命令:

>>a='Thisisanexample.’;ascii_a=double(a)

>>a14=a(1:

4);ra=a(end:

-1:

1);char(ascii_a)

>>w=find(a>=‘a’&a<=‘z’);ascii_a(w)=ascii_a(w)-32

>>tt=char(ascii_a)

则a14,ra,w,tt的值是什么?

a14=This,ra=.elpmaxenasisihTw=[2346791012131415161718],tt=THISISANEXAMPLE.

6.通过帮助查询下列函数的功能,说明函数“strcmp”的用法并举例.

>>word1='situate',word2='situp';n=strcmp(word1,word2);

>>y1=strncmp(word1,word2,3);y2=strncmp(word1,word2,4);

>>y3=strncmp(word1,word2,5);写出y1,y2,y3的值.

y1=1,y2=1,y3=0

7.写出下列语句的运行结果.

>>forn=3:

5

>>eval([‘M’,num2str(n),‘=magic(n)’])

>>end

M3=[8,1,6;3,5,7;4,9,2],M4=[16,2,3,13;5,11,10,8;9,7,6,12;4.14,15,1],M5=[17,24,1,8,15;23,5,7,14,16;4,6,13,20,22;10,12,19,21,3;11,18,25,2,9]

 

8.如果要将工作间的变量a=1;b=2;c=3;d=[1,2;3,4];保存存到‘work’目录下的‘file.mat’文件中,然后用‘clear’命令清除工作间,再用‘load’命令加载上述变量.请写出完成上述操作的命令.

savefile

loadfile

9.如果要先建立文件data.txt写入矩阵a(a=magic(5)),关闭文件后重新打开文件data.txt将b(b=rand(5))写入文件末尾关闭文件后,将a,b调入工作空间,并把a赋值给c,b赋值给d.请写出完成上述操作的m文件.

a=b=c=a,d=b

 

实验三MATLAB的程序设计

一.实验目的

1.熟悉脚本文件和函数文件的特点与区别;

2.掌握MATLAB函数的种类和编写方法;

3.掌握变量的种类和作用域;

4.掌握函数文件的编写方法,会编写简单的程序.

二.实验准备

阅读课本的第十章MATLAB7.0程序设计等相关内容.

三.实验内容:

1.请问脚本文件和函数文件的区别是什么?

函数文件相对于脚本文件而言,函数文件是较为复杂的,函数文件需要给定输入参数,并能够对输入参数进行若干操作,实现特定的功能,最后给出结果或图形等,其操作对象为函数的输入变量和函数内的变量等。

脚本文件不需要输入参数,不需要给出输出变量来接受处理结果,,脚本文件对变量的一切操作均会被保留在哦内存中。

 

2.函数文件有几种类型?

一个函数文件又包含几个部分?

试举例说明.

(1)函数声明

(2)h1行(3)帮助信息(4)函数体(5)注释部分

 

3.编程函数文件‘sushu.m’,使得在命令窗口调用‘y=sushu(n)’求小于n的所有素数,即函数返回值y是一个矩阵,它的每个元素都是小于n的素数.

functiony=sushu(n)

y=2;

fori=3:

2:

n

flag=1;

forj=2:

sqrt(i)

ifrem(i,j)==0

flag=0;

end

end

ifflag==1;

y=[y,i]

end

end

4.编函数文件‘myfun1.m’调用格式为‘[x,y]=myfun1(m,n)’,用于求m和n的最大公约数x最小公倍数y.

[x,y]=myfunction(m,n)

x=gcd(m,n);

y=lcm(m,n);

5.编写函数文件计算

.

s=0;t=1;

fork=1:

10

t=t*k;s=s+t;

end

s

6.编求任意n阶可逆方阵A的逆矩阵的函数y=ni(A),要求按高等代数的初等行变换求逆矩阵来编写,如果调用时A是奇异阵,给出提示‘对不起,A不可逆!

’.

functiony=qiuni(A)

%若A不可逆,返回字符串”A不可逆“给y;

%若A可逆,返回逆矩阵给y;

[m,n]=size(A);

ifabs(det(A))<0.000001

y='A不可逆';

y=[];

return

end

b=[A,eye(n)];

fori=1:

n

ifabs(b(i,i))<0.00001

forj=i+1:

n

ifabs(b(j,i))>0.00001

t=b(i,:

);

b(i,:

)=b(j,:

);

break

end

end

end

b(i,:

)=b(i,:

)/b(i,i);

forj=i+1:

n

b(j,:

)=b(j,:

)-b(i,:

)*b(j,i);

end

end

fori=n:

-1:

2

forj=1:

i-1

b(j,:

)=b(j,:

)-b(i,:

)*b(j,i);

end

end

y=b(:

n+1:

2*n);

7.编写m文件,用冒泡法将任意输入的向量

按从小到大的次序排序.

functiony=maopao(a)

y=[];

n=length(a);

fori=1:

n

forj=1:

n-i

ifa(j)>a(j+1)

t=a(j);a(j)=a(j+1);a(j+1)=t;

end

end

end

y=a

实验四特殊函数与图形

一实验目的:

1.掌握二维函数图形的画法;

2.掌握三维图形的画法

二实验的准备:

阅读课本的相关内容

三实验的内容:

1.运行下列命令观察得到的结果:

x=0:

pi/100:

2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);

plot(x,y1,'go',x,y2,'b-.')

2.在一个图形窗口中同时绘制正弦、余弦、正切、余切曲线,运行下列程序,把观察到的图形贴上来,并填空.

x=linspace(0,2*pi,60);

y=sin(x);

z=cos(x);

t=sin(x)./(cos(x)+eps);%eps为系统内部常数等于2.2204-e016

ct=cos(x)./(sin(x)+eps);

subplot(2,2,1);%该语句的功能是画出2行2列的第一个图象

plot(x,y);

title('sin(x)');

axis([02*pi-11]);

subplot(2,2,2);

plot(x,z);

title('cos(x)');

axis([02*pi-11]);

subplot(2,2,3);

plot(x,t);

title('tangent(x)');%该语句的功能是在图像上标上标题tangent(x)

axis([02*pi-4040]);%该语句的功能是xy的范围分别给出

subplot(2,2,4);

plot(x,ct);

title('cotangent(x)');

axis([02*pi-4040])

3.写出绘制螺旋曲线

的命令.

clear,clc,clf

ezplot3('cos(t)','sin(t)','t',[0,10*pi])

 

4.写出完成下列各题的命令:

(1)用函数mesh画出

表示的图形;

clf

x=-10:

0.1:

10;y=-10:

0.1:

10;

[X,Y]=meshgrid(x,y);

Z=X.*Y

mesh(X,Y,Z)

view(35,40)

(2)用函数surf画出

表示的图形;

clf

x=-10:

0.01:

10;y=-10:

0.01:

10;

[x,y]=meshgrid(x,y);

z=x.^2+2*y.^2;

surf(x,y,z)

(3)用函数meshc画出

表示的图形;

clf

x=-10:

0.1:

10;y=-10:

0.1:

10;

[x,y]=meshgrid(x,y);

z=x.^2-2*y.^2;

meshc(x,y,z)

(4)绘制

的三维网格(mesh)和带等高线的三维曲面图(surfc),x,y的变化范围均为[0,2π].

clf

x=0:

0.1:

2*pi;y=0:

0.1:

2*pi;

[x,y]=meshgrid(x,y);

z=sin(x).*cos(y);

mesh(x,y,z)

clf

x=0:

0.1:

2*pi;y=0:

0.1:

2*pi;

[x,y]=meshgrid(x,y);

z=sin(x).*cos(y);

surfc(x,y,z)

实验五定积分的近似计算

一.实验目的

1.掌握定积分近似计算的的方法;

2.掌握MATLAB定积分计算的函数使用方法;

3.掌握函数文件的编写方法,编写用梯形法计算定积分的M文件.

二.实验准备

阅读课本的第十章MATLAB7.0程序设计等相关内容.

三.实验内容:

1.写出下列命令运行的结果和数学意义.

symsxztalpha%定义变量xztalpha

INT1=int(-2*x/(1+x^3)^2)%求-2*x/(1+x^3)^2不定积分

INT2=int(x/(1+z^2),z)%求x/(1+z^2)不定积分

INT3=int(INT2,x)%求x/(1+z^2)二重积分

INT4=int(x*log(1+x),0,1)%求(0,1)内x*log(1+x)的定积分

INT5=int(2*x,sin(t),1)%求(sin(t),1)内2*x的定积分

INT6=int([exp(t),exp(alpha*t)])%求1的定积分在(exp(t),exp(alpha*t))内

2.通过帮助了解quad、trapz、dblquad的用法及调用格式,请用它们分别计算

.

F=dbquad(@(x,y)exp(x.^2+y.^2),0,1,0,1)

4.分别用梯形法公式

和抛物线法公式

,编程计算

,并将这两种方法计算的结果分别与quad.trapz直接调用的结果比较.

G=@(x)(sin(x)./x);

G=quad(G,1,5)

x=1:

0.1:

5;

y=sin(x);

f=trapz(x,y)

实验六求代数方程的近似根

一.实验目的

5.掌握求方程近似根的二分法.迭代法.牛顿切线法;

6.掌握MATLAB求根的函数使用方法;

7.掌握函数文件的编写方法,编写计算近似根的M文件.

二.实验准备

阅读课本的第十章MATLAB7.0程序设计等相关内容.

三.实验内容:

1.请写出用“roots”命令求

的根的命令.

P=[12-18],

Y=roots(p)y=-3.1337

0.5669+1.4938i

0.5669-1.4938i

2.请写出用“linsolve”命令求解

命令,其中

.

A=[1234;0101;0015;13

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