MATLAB习题参考答案.docx
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MATLAB习题参考答案
第1章MATLAB简介
1、MATLAB的主要特点有：
①语言简洁，编程效率高。
②人机界面友善，交互性好。
③绘图功能强大，便于数据可视化。
④学科众多、领域广泛的MATLAB工具箱。
⑤源程序的开放性。
MATLAB的典型应用领域有：
①自动控制②汽车③电子④仪器仪表⑤生物医学⑥信号处理⑦通信等。
2、填空题
⑴命令窗口、命令历史窗口、当前目录窗口
⑵查阅、保存、编辑
⑶清除图形窗、清除命令窗口中显示内容、清除MATLAB工作空间中保存的变量。
3、如果想查看某一变量具体内容或者对其修改操作，可以在工作空间中双击该变量名称，可以打开数组编辑器，在数组编辑器中可以查看变量的具体内容，也可以对其修改。
如果想删除MATLAB内存中的变量，可以在工作空间中选中该变量，然后利用工作空间窗口的菜单命令或工具条中的快捷图标进行删除。
4、1+2+3+4+5+...（+后面可以直接跟...，也可以在+和...中加一个空格。
）
6+7+8+9
1+2+3+4+5...（5后面必须跟一个空格，不能直接跟...，否则报错，这在预置一个+6+7+8+9大数组时很重要。
）
第2章矩阵与数值数组
1、填空题：
⑴非数、无穷大、机器零阈值，浮点数相对精度,eps=2.2204e-016。
⑵全下标、单下标。
2、阅读程序题：
（本题主要考察数组的寻访、赋值和简单运算，提示：
带；的语句不显示结果）
⑴ans=
237
Sa=
10
20
30
A=
1205309
1046810
⑵A=
13579111315
246810121416
ans=
15913
261014
371115
481216
A=
0057001315
2400101200
⑶ans=
-1-4
64
ans=
30
5-2
ans=
36
912
ans=
36
912
3、A=magic（4）；
L=A<10
L=
0110
1001
1110
1001
4、省略。
第3章字符串、元胞和构架数组
1.直接创建法：
S1=['Wherethereislife,'
'thereishope.']%注意第2行要加入6个空格使其与第一行字符数相等，否则报错。
S2=str2mat（'Wherethereislife,','thereishope.'）
S3=strvcat（'Wherethereislife,','thereishope.'）%后两种方法则不用考虑两行字符的数目
2.填空题：
A（2，3）；A{2，3}
3.阅读程序题：
⑴subch=
ABc12
revch=
4d321cBA
⑵（提示：
本题考察元胞数组两种不同的寻访方法）
A{1,1}=
thisiscell
A{2,1}=
1.0000+2.0000i
A{1,2}{1}=
12
34
A{2,2}=
67
89
4.%Homework3.4
student=cell（2,2）;%利用cell函数预先分配存储空间
student（1,1）={['';'']};
student（2,1）={{'张三';'李小红'}};
student（1,2）={{'数学1''英语1''代数''制图';'数学2''英语2''电路''信号'}};
student（2,2）={{[80906596;92758078];[78698074;50786880]}};
celldisp（student）
5.%Homework3_5.m
student
（1）=struct（'class',{'电子技术'},'name',{'无敌'},'gender',{'男'},'number',{''},...
'course',{{'英语''数学''计算机'}},'score',{[758567]}）
student
（2）=struct（'class',{'电子技术'},'name',{'王思远'},'gender',{'男'},'number',{''},...
'course',{{'英语''数学''计算机'}},'score',{[99780]}）
student（3）=struct（'class',{'通信工程'},'name',{'李蕾'},'gender',{'女'},'number',{''},...
'course',{{'英语''数学''计算机'}},'score',{[807253]}）
student（4）=struct（'class',{'通信工程'},'name',{'王伟'},'gender',{'男'},'number',{''},...
'course',{{'英语''数学''计算机'}},'score',{[978262]}）
第4章数值计算
1．rand（2,3）的含义为生成2×3随机矩阵。
2.应用LU分解和矩阵除法求方程组
的解。
方法一：
A=[2,-3,0;4,-5,1;2,0,4];
[L,U]=lu（A）;
B=[8;15;10];
x=U\（L\B）
方法二：
A=[2,-3,0;4,-5,1;2,0,4];
B=[8;15;10];
A\B
3．求一元非线性方程
的根。
程序：
%计算函数数值
x=[-10:
0.1:
10];
y=x-sin（x）./x;
%绘制函数图形
plot（x,y）;
%锁定当前图形并添加网格线
%holdon;
gridon
%绘制水平线
line（[-1010],[00]）;
%添加坐标名称
xlabel（'x'）;ylabel（'y（x）'）;
[xx,yy]=ginput
（1）%在MATLAB指令窗中运行，用鼠标获2个零点猜测值。
%第三步，计算xx
（1）和xx
（2）的精确零点
y=inline（'x-sin（x）./x','x'）;%构造内联函数求解
[x,y]=fzero（y,xx）
运行结果：
xx=
0.8525
yy=
-0.0219
x=
0.8767
y=
0
4．求f（x）=3x2-5x＋1极小值。
%绘制函数曲线
x=[-5:
0.1:
5];
f=3*x.^2-5.*x+1;
plot（x,f）;
%估计极小值点的坐标。
由图可以看出，在[02]间有极小值
[xx,ff]=ginput
（1）
%编写函数文件，保存文件名为myfun4_4.m
functionf=myfun4_4（x）
f=3*x.^2-5.*x+1;
%求极小值
>>[x,fval]=fminbnd（@myfun4_4,0,2）
x=
0.8333
fval=
-1.0833
5．求积分
Q=dblquad（@（x,y）（x.*cos（x+y^2））,pi,2*pi,0,pi）
7．求常微分方程的数值解。
dsolve（'D2y*（x-1）+2*Dy+y=0','y（0）=1,Dy（0）=1','x'）
第5章符号运算
5.1C
5.2B
5.3C
5.4 symsx;
f=x^4-5*x^3+5*x^2-6;
factor（f）
5.5symsx;
f=cos（x）+sqrt（-sin（x）^2）;
f1=simple（f）
f2=simple（f1）
5.6symsatx;
f=[a*x^2,2*t^4;exp（t）*sin（x）,t*log（x）];
dfdt2=diff（f,t,2）
dfdxdt=diff（diff（f,x）,t）
5.7symsxyz;
f=int（int（int（x^2+y^2+z^2,z,sqrt（x*y）,x^2*y）,y,sqrt（x）,x^2）,x,1,2）
vpa（f）
5.8A=sym（[11/21/2-1;11-11;1-1/4-11;-8-111]）;
B=sym（[0;10;0;1]）;
X=A\B
5.9S=dsolve（'D2x+2*Dy-x=0,Dx+y=0','x（0）=1,y（0）=0'）;
S.x
S.y
5.10symsts;
symsabpositive;%a,b为正
Dt=sym（'Dirac（t）'）;
Ut=sym（'Heaviside（t-a）'）;
T=[Dt,Ut;t^2*sin（2*t）,exp（-a*t）*cos（b*t）];
S=laplace（T,t,s）
第6章MATLAB图形绘制
6.1C
6.2A
6.3D
6.4x=0:
0.01:
6;
y1=sin（2*x）;
y2=x.*cos（x）;
y3=exp（2*cos（x））;
plot（x,y1,'r:
',x,y2,'b-.',x,y3,'g--'）
6.5x=-10:
0.15:
10;
y=sin（x）./x;
plot（x,y）
xlabel（'x'）;
ylabel（'y=sinx/x'）;
title（'门函数的频谱'）
6.6x=[30.5,26.5,21,10,12];
subplot（1,2,1）
pie（x,[11000]）
subplot（1,2,2）
pie3（x,[10100]）
legend（{'1','2','3','4','5'}）
6.7income=[1.021.351.662.01];
x=2005:
2008;
expenses=[0.851.061.211.48];
area（x,income,'facecolor',[0.50.90.6],'edgecolor',...
'b','linewidth',2）%设置填充色、边界色和边界宽度
holdon
area（x,expenses,'facecolor',[0.90.80.7],'edgecolor','r','linewidth',2）
holdoff
set（gca,'xtick',[2005:
2008]）%x轴为2005到2008
xlabel（'年份','fontsize',10）%x轴标注字号为10号
ylabel（'万元','fontsize',10）
gtext（'支出'）%通过光标在图形上添加注释
gtext（'收入'）
gtext（'\rightarrow利润'）
6.8x=[0.51.53];
y=[25641
34522
13821];
bar3（x,y,'detached'）
xlabel（'x轴'）
ylabel（'y轴'）
zlabel（'z轴'）
6.9略.
6.10略.
第7章M文件和MATLAB编程
1.脚本文件的扩展名为m，函数文件的扩展名为m。
2.MATLAB语言支持的3种最基本的控制结构为顺序结构、选择结构和循环结构。
3.在循环结构中跳出当前循环，继续下一次循环的命令为c。
A.breakB.returnC.continueD.keyboard
4.简述使用M文件与在MATLAB命令窗口中直接输入命令有何异同？
有何优缺点？
MATLAB命令窗口中直接输入命令为指令驱动模式。
在MATLABM命令行窗口下用户输入单行指令时，MATLAB立即处理这条指令，并显示结果。
命令行方式程序可读性差，而且不能存储，当处理复杂问题和大量数据时很不方便。
M文件模式是将MATLAB语句构成的程序存储成以m为扩展名的文件，然后再执行该程序文件，这种工作模式称为程序文件模式。
程序文件不能在指令窗口下建立，因为指令窗口只允许一次执行一行上的一个或几个语句。
该工作方式便于文件修改保存，使用方便。
5.编写脚本文件，计算1+3+5+7+…+（2n+1）的和。
clc,clear
sum=0;
n=input（'输入n＝'）;
fori=1:
2:
2*n+1
sum=sum+i;
end
sum
6.编写脚本文件，用magic（6）产生一矩阵，求解其下三角所有元素的和。
clc,clear
a=magic（6）;
sum=0;
fori=1:
6
forj=1:
6
ifi>=j
sum=sum+a（i,j）;
end
end
end
sum
7.编写一个函数文件，利用函数的递归调用，求n！
。
functionf=factor（n）
ifn<=1
f=1;
else
f=factor（n-1）*n;
end
8.编写一个脚本文件，在该文件中调用上题编写的函数文件，求s=1!
+2!
+3!
+4!
+5!
。
s=0;
fori=1:
5
s=s+factor（i）;
end
s
第8章SIMULINK交互式仿真集成环境
1．Simulink环境中创建的模型保存为B文件。
A.mB.mdlC.mexD.fig
2．建立如下图所示的仿真模型并进行仿真，观察波形的变化。
试再建立一个新的仿真模型，并得到同样的仿真结果。
仿真结果为圆。
将sinewave1的phase参数设置为pi/2.
3．使用阶跃信号为输入信号，经过传递函数
的一阶系统，查看输出波形在示波器上的显示。
4．二阶系统的微分方程为
，
，
，
是单位阶跃信号。
用积分模块创建求解该微分方程的模型，仿真时间为
。
5．封装一个子系统，系统方程为
，其中x为输入，y为输出，通过对话框输入a、b、c的值。
a=1,b=2,c=3
6．系统在
时，输出为单位脉冲信号，当
输出为
。
试建立该系统模型，并进行仿真分析。
第9章MATLAB在电路仿真中的应用
1、搭建如图所示的仿真电路，根据题目给出的条件设置各元器件参数,得到仿真结果。
练习题9.1仿真电路图
2、解答：
搭建好的仿真电路如图9.16所示，为了把电容上的三种电压波形画在一张图内，这里选用VoltageMeasurement模块取出电容两端的电压，并送给Sinks下的out模块，这样在仿真时会在MATLAB工作空间中产生2个默认变量，时间变量tout和数据变量yout。
仿真时间设为10S，步长和方法一保持一致，设为0.1S。
仿真过程由以下几个步骤完成：
①如图9.16连接好仿真电路，然后对各元件设置参数。
交流电压源AC的参数为：
Peakamplitude（V）为0，Frequency（Hz）的值由角频率
可算得大约为0.318Hz。
开关Breaker的Initialstate设为0，Switchingtimes（s）设为0.01。
电阻R阻值为2，电容C的Capacitance（F）设为0.5，capacitorinitialvoltage（V）设为5。
参数设置完毕进行仿真，仿真结束后在MATLAB工作空间产生tout和yout，在工作空间中修改yout为yout1（如图9.17所示），yout1为电容电压的零输入响应。
②交流电压源AC的参数Peakamplitude（V）设为10，电路其它参数不变，只把电容C的Settheinitialcapacitorvoltage不选中，即不设置初始电压值，再进行仿真，在工作空间中修改yout为yout2，yout2为电容电压的零状态响应。
③在命令窗口输入：
yout3=yout1+yout1，yout3为电容电压的全响应。
④在命令窗口用绘图指令画出电容上的三种响应波形，如下图所示：
plot（tout,yout1,'-',tout,yout2,':
',tout,yout3,'-.*'）,gridon%把三种数据画在一张图上
legend（'yout1','yout2','yout3'）%用图例标注
练习题9.2波形图
3、这个题的参数也得改动如下：
如图所示电路，已知
A，L1=3H，L2=2H，M=1H，R2=2Ω。
试利用MATLAB中的电力系统模块集和虚拟仪器对电路进行仿真，画出电流i2（t）的波形。
i2（t）
M
i2（t）
练习题3图
解答：
搭建如下图所示的仿真电路，并根据题目给出的条件设定参数（注意交流电源要和一个比较大的电阻并联，然后和互感线圈相连，否则报错）。
练习题9.3仿真电路图
然后进行仿真，得如下波形图：
练习题9.3波形图
第10章MATLAB在信号处理中的应用
10.1在用MATLAB表示离散序列并将其可视化时，要注意什么？
答：
在用MATLAB表示离散序列并将其可视化时，我们要注意以下几点：
第一，与连续时间信号不同，离散时间信号无法用符号运算来表示；第二，由于在MATLAB中，矩阵的元素个数是有限的，因此，MATLAB无法表示无限序列；第三，在绘制离散信号波形时，要使用专门的绘制离散数据的stem命令，而不是plot命令。
10.2已知
的波形如图1所示，用MATLAB画出下列信号的波形。
03
2
（1）
（2）
（3）
（4）
图1
解：
MATLAB程序如下
%ex10_2.m10.2题参考程序
clear
symst
f=sym（'（-2/3*t+2）*（u（t）-u（t-3））'）;
f1=subs（f,t,t+3）;
subplot（221）,ezplot（t,f1,[-4,1,-1,2.2]）,title（'f（t+3）'）
f2=subs（f,t,2*t-2）;
subplot（222）,ezplot（t,f2,[0,3,-1,3]）,title（'f（2t-2）'）
f3=subs（f,t,2-2*t）;
subplot（223）,ezplot（t,f3,[-1,2,-0.2,2.2]）,title（'f（2-2t）'）
f4=subs（f,t,-0.5*t-1）;
subplot（224）,ezplot（t,f4,[-10,-1,-0.2,2.2]）,title（'f（-0.5t-1）'）
运行结果如图2所示。
图2习题10.2的结果
10.3用MATLAB画出下列微分方程所描述系统的冲激响应和阶跃响应。
（1）
（2）
解：
MATLAB程序如下
%ex10_3.m第10.3题参考程序
%第
（1）题
a=[12];b=[3];
figure
（1）
subplot（121）,impulse（b,a）
subplot（122）,step（b,a）
%第
（2）题
a=[132];b=[100];
figure
（2）
subplot（121）,impulse（b,a）
subplot（122）,step（b,a）
运行结果如图3所示。
（a）习题10.3
（1）结果
（b）习题10.3
（2）结果
图3
10.4已知某LTI连续系统的微分方程为
用MATLAB求该系统的频率响应
，并画出其幅频曲线和相频曲线。
解：
MATLAB程序如下
%ex10_4.m10.4题参考程序
b=[2];
a=[13];
w=0:
0.01:
10;
h=freqs（b,a,w）;
H=abs（h）;%求幅频响应
p=angle（h）;%求相频响应
subplot（211）;
plot（w,H）;
grid
xlabel（'w'）;
ylabel（'幅度'）;
title（'H（jw）的幅频特性'）;
subplot（212）;
plot（w,p*180/pi）;
grid
xlabel（'w'）;
ylabel（'相位（度）'）;
title（'H（jw）的相频特性'）;
运行结果如图4所示。
图4习题10.4的结果
10.5已知下列系统函数所表示的系统，分析这些系统是否稳定。
（１）
（２）
（3）
（4）
解：
MATLAB程序如下
%ex10_5.m10.5题参考程序
%
（1）
A1=[141-6];B1=[100];
figure
（1）
[p1,q1]=sjdt（A1,B1）;
%
（2）
A2=[110];B2=[1-2];
figure
（2）
[p2,q2]=sjdt（A2,B2）;
%（3）
A3=[1-0.5-0.0050.3];B3=[121];
figure（3）
[p3,q3]=ljdt（A3,B3）;
%（4）
A4=[552];B4=[102];
figure（4）
[p4,q4]=ljdt（A4,B4）;
运行结果如图5所示。
（a）习题10.5
（1）结果（b）习题10.5
（2）结果
（c）习题10.5
（1）结果（d）习题10.5
（2）结果
图5
由图5（a）可见：
（1）系统函数的极点不全在左半开平面，该连续系统不稳定
（2）系统函数的极点不全在左半开平面，该连续系统不稳定
（3）系统函数的极点均在单位圆内，该离散系统稳定
（4）系统函数的极点均在单位圆内，该离散系统稳定
10.6已知描述某LTI系统的微分方程为
输入
，初始状态
，
。
利用MATLAB在s域求该系统的零状态响应。
解：
MATLAB程序如下
%ex10_6.m10.6题参考程序
symssYzs
a=[156];
b=[003];
F=1/（s+1）;
Sn=[s^2s1];%s的二阶多项式
A=a*Sn';%分母多项式
B=b*Sn';%分子多项式
H=B/A;%计算H（s）
Yzs=H.*F;%计算零状态响应的拉式变换
yzs=ilaplace（Yzs）;%拉式反变换求得零状态响应
disp（'零状态响应'）
pretty（yzs）
运行结果：
零状态响应
3/2exp（-3t）-3exp（-2t）+3/2exp（-t）
10.7考察DFT的长度对双频率信号频谱分析的影响。
设待分析的信号为
令两个长度为16的正余弦序列的数字频率为
及
。
取N为四个不同值16，32，64，128，画出四个DFT幅频图。
分析DFT长度对频谱分辨率的影响。
解：
MATLAB程序如下
%ex10_7.m10.7题参考程序
N=input（'输入谱分析长度N='）
f1=0.22;f2=0.34;
n=0:
N-1;
xn=0.5*sin（2*pi*f1*n）+sin（2*pi*f2*n）;
X=abs（fft（
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