实验三MATLAB的基本语法二.docx
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实验三MATLAB的基本语法二
实验三：
MATLAB的基本语法实验
（二）
一、实验目的
1、掌握基本绘图方法；
2、掌握M文件的编写；
二、实验仪器
1、计算机
2、MATLAB软件环境
三、实验内容
1、画出课本图2-4至2-7、图2-10、2-12至2-14；练习例题2-6-1/2-6-2以及函数文件mean.m/logspace.m/humps.m；
2、利用plot（）将函数：
y=x,y=sin（x）,y=x+sin（x）画在同一画面上；
3、画函数y=sin（x）图。
要求：
用subplot（）将画面分成四个，并且绘制的形式不同；
4、利用plot3（）画空间曲线：
x=sin（t）,y=cos（t）,z=cos（2t）;
5、分别用mesh和surf画空间曲面：
z=x*exp（-x*x-y*y）;
6、编写主程序文件：
计算1+2+…+n<2000时的最大n值；
7、编写函数文件：
计算数列的和、均值。
四、实验过程
1、画出课本图2-4至2-7、图2-10、2-12至2-14；练习例题2-6-1/2-6-2以及函数文件mean.m/logspace.m/humps.m；
课本2-4过程及图示：
输入如下指令：
>>clear
>>t=0:
0.5:
4*pi
t=
Columns1through12
00.50001.00001.50002.00002.50003.00003.50004.00004.50005.00005.5000
Columns13through24
6.00006.50007.00007.50008.00008.50009.00009.500010.000010.500011.000011.5000
Columns25through26
12.000012.5000
>>y=exp（-0.1*t）.*sin（t）;
>>y1=exp（-0.1*t）.*sin（t+1）;
>>plot（t,y）,holdon
>>plot（t,y1,':
'）,holdon
>>
得到的图形窗口为：
图2-4两根曲线画在同一图上
课本2-5过程及图示：
程序如下
>>clear
>>t=0:
.2:
2*pi;
>>y=exp（-0.1*t）.*sin（t）;
>>y2=exp（-0.5*t）.*sin（5*t+1）;
>>plot（t,y,'+g',t,y2,':
r'）
>>title（'线型、点型和颜色'）
>>xlabel（'时间'）,ylabel（'Y'）
>>
图2-5两组长度不同的【t,y】画在同一图上
课本2-6过程及图示：
程序如下
>>clear
>>t=0:
.5:
4*pi;
>>t2=0:
.2:
2*pi;
>>y=exp（-0.1*t）.*sin（t）;
>>y2=exp（-0.5*t2）.*sin（5*t2+1）;
>>y3=5*y2;
>>plotyy（t,y,t2,y3）
>>grid
>>gtext（'t,t2'）
>>gtext（'y'）,gtext（'y3'）
>>
>>
图2-6双纵坐标绘图
课本2-7过程及图示：
程序如下
>>clear
>>t=0:
.5:
4*pi;
>>y=exp（-0.1*t）.*sin（t）;
>>subplot（2,2,1）,stem（t,y）
>>title（'stem（t,y）'）,pause
>>subplot（2,2,2）,stairs（t,y）
>>title（'stairs（t,y）'）,pause
>>subplot（2,2,3）,bar（t,y）
>>title（'bar（t,y）'）,pause
>>subplot（2,2,4）,fill（t,y,'r'）
>>title（'fill（t,y,''r''）'）
图2-7同一函数的几种不同的绘制形式
课本2-10过程及图示：
程序如下
>>clear
>>z=0:
0.1:
4*pi;
>>x=cos（z）;
>>y=sin（z）;
>>plot3（x,y,z）
>>
图2-10空间螺旋线
课本2-12、13过程及图示：
程序如下
>>clear
>>x=-8:
0.5:
8;
>>y=x';
>>X=ones（size（y））*x;Y=y*ones（size（x））;
>>R=sqrt（X.*Y+Y.*X）;
>>z=sin（R）./R;
Warning:
Dividebyzero.
（Type"warningoffMATLAB:
divideByZero"tosuppressthiswarning.）
>>mesh（z）,pause
>>R=sqrt（X.*X+Y.*Y）+eps;z=sin（R）./R;figure
（1）,mesh（z）
>>R=abs（X）+abs（Y）+eps;z1=sin（R）./R;figure
（2）,surf（z1）
>>
图2-12z=sin（R）./（R）的三维曲面图
图2-13当R取一范数时z=sin（R）./（R）的三维曲面图
课本2-14过程及图示：
程序如下
>>clear
>>[X,Y]=meshgrid（-8:
0.5:
8,-8:
0.5:
8）;
>>subplot（2,2,1）,R=sqrt（X.^2+Y.*Y）;z=sin（R）./（R）;meshc（z）,pause
Warning:
Dividebyzero.
（Type"warningoffMATLAB:
divideByZero"tosuppressthiswarning.）
>>title（'meshc（z）,shadingflat'）,shadingflat
>>subplot（2,2,2）,R=sqrt（X.^2+Y.*Y）+eps;z=sin（R）./（R）;meshz（z）,pause
>>title（'meshz（z）,shadinginterp'）,shadinginterp
>>subplot（2,2,3）,R=abs（X）+abs（Y）+eps;z1=sin（R）./（R）;surfc（z1）,pause
>>title（'meshc（z1）,shadingflat'）,shadingflat,%colormap（gray）
>>subplot（2,2,4）,surfl（z1）,view（20,0）
>>title（'surfl（z1）,view（20,0）'）
>>
图2-14mesh和surf命令的其它形式
课本2-6-1及2-6-2程序：
程序如下
%求fibonacci.m文件的程序
clear,closeall
R=input（'输入fibonacci数的最大范围R='）,f=[11];i=1;
whilef（i）+f（i+1）end
f,plot（f）
%求素数prime.m文件的程序
disp（'求素数（primenumber）的程序'）,pause
N=input（'输入素数的最大范围N='）,x=2:
N;
foru=2:
sqrt（N）
n=find（rem（x,u）==0&x~=u）;
x（n）=[];
end,x
panse,x=rand（4,4）,
pause,mean（x）
>>
%mean.m文件的程序
functiony=mean（x,dim）%函数定义行
ifnargin==1,%函数主体
dim=min（find（size（x）~=1））;
ifisempty（dim）,dim=1;end
y=sum（x）/size（x,dim）;
else
y=sum（x,dim）/size（x,dim）;
end
>>
%logspace.m文件的程序
functiony=logspace（a1,a2,n）
%logspace对数的均分数组
%logspace（a1,a2）在10^a1与10^a2之间生成长度为50的对数数组
%如果a2为pi,则这些点在10^a1和pi之间
%logspace（a1,a2,n）的数组长度为n
ifnargin==2%输入变量分析及n的默认值设置
n=50;
end;
ifa2==pi%a2为pi时的设置
a2=log10（pi）;
end
y=（10）.^[a1+（0:
n-2）*（a2-a1）/（n-1）,a2];%将结果返回到输出变量
>>
%humps.m文件的程序
function[out1,out2]=humps（x）
ifnargin==0
x=0:
0.05:
1;
end
y=1./（（x-0.3）.^2+0.1）+1./（（x-0.9）.^2+0.4）-6;
ifnargout==2
out1=x;
out2=y;
else
out1=y;
end
2、利用plot（）将函数：
y=x,y=sin（x）,y=x+sin（x）画在同一画面上的过程如下：
程序如下所示：
>>clear
>>x=0:
0.5:
4*pi;
>>y1=x;y2=sin（x）;y3=x+sin（x）;
>>plot（x,[y1;y2;y3]）
>>title（'y=x,y=sin（x）,y=x+sin（x）的图像'）
>>xlabel（'x'）,ylabel（'Y'）
>>gridon
>>gtext（'y1'）,gtext（'y2'）,gtext（'y3'）
>>
图2y=x,y=sin（x）,y=x+sin（x）在同一个图上面显示
3、画函数y=sin（x）图。
要求：
用subplot（）将画面分成四个，并且绘制的形式不同；
程序如下所示：
>>clear
>>x=0:
0.5:
4*pi;
>>y=sin（x）;
>>subplot（2,2,1）,stem（x,y）
>>title（'抽样图stem（x,y）'）,pause
>>subplot（2,2,2）,stairs（x,y）
>>title（'梯形图stair（x,y）'）,pause
>>subplot（2,2,3）,bar（x,y）
>>title（'条状图bar（x,y）'）,pause
>>subplot（2,2,4）,fill（x,y,'r'）
>>title（'填充图fill（x,y）'）
>>
图3y=sin（x）几种不同形式的图在同一个图上面显示
4、利用plot3（）画空间曲线：
x=sin（t）,y=cos（t）,z=cos（2t）;
程序如下所示：
>>clear
>>t=0:
0.5:
4*pi;
>>x=sin（t）;y=cos（t）;z=cos（2*t）;
>>plot3（x,y,z）
>>
图4画空间曲线x=sin（t）,y=cos（t）,z=cos（2*t）的图像
5、分别用mesh和surf画空间曲面：
z=x*exp（-x*x-y*y）;
程序如下所示：
>>clear
>>x=-10:
0.5:
10;y=x';
>>X=ones（size（y））*x;Y=y*ones（size（x））;
>>z=X.*exp（-X.*X-Y.*Y）;
>>subplot（2,1,1）,mesh（z）
>>title（'mesh（z）网格图'）
>>subplot（2,1,2）,surf（z）
>>title（'surf（z）曲面图'）
>>
图5分别用mesh和surf画z=x*exp（-x*x-y*y）的图像
6、编写主程序文件：
计算1+2+…+n<2000时的最大n值；
写出的函数命名为fsumx.m文件，意思是求求和的逆函数，写好后只要在命令窗口（commandwindows）中输入fsumx（2000）即可得到最大的n值。
程序如下所示：
functionfsumx（q）
n=0;p=0;
whilepn=n+1;
p=p+n;
end
n=n-1
然后再命令窗口中输入以下指令即可得出结果：
>>clear
>>fsumx（2000）
n=
62
>>
7、编写函数文件：
计算数列的和、均值。
等差求和函数如下所示：
命名为shulie_sum.m文件（求等差数列）
说明：
函数中a0是首项，d是公差，n是等差数列的项数。
程序如下所示：
functionshulie_sum（a0,d,n）
p=a0;ax=a0;n=n-1;
whilen>0
n=n-1;
ax=ax+d;
p=p+ax;
end
p
可以试几个例子，知道结果
>>clear
>>shulie_sum（0,1,4）
p=
6
>>shulie_sum（2,3,5）
p=
40
>>
写完求和函数后，很容易就可以写出求均值函数，命名为shulie_junzhi.m
程序如下所示：
functionshulie_junzhi（a0,d,n）
p=a0;ax=a0;m=n;m=m-1;
whilem>0
m=m-1;
ax=ax+d;
p=p+ax;
end
p=p/n
这里很容易验证其正确性，我就不给出运行的实例了。
等比求和函数如下所示：
命名为dengbi_shulie_sum.m文件（求等差数列）
说明：
函数中a0是首项，q是公比，n是等比数列的项数。
程序如下所示：
functiondengbi_shulie_sum（a0,q,n）
p=a0;ax=a0;n=n-1;
whilen>0
n=n-1;
ax=ax*q;
p=p+ax;
end
p
等比数列求平均值函数如下所示：
functiondengbi_shulie_junzhi（a0,q,n）
p=a0;ax=a0;m=n;m=m-1;
whilem>0
m=m-1;
ax=ax*q;
p=p+ax;
end
p=p/n
五、实验的收获、心得、问题、困难和建议
本次实验的题目很适合入门的我们训练，花了大概4、5个小时，终于做完了，感觉就是不很熟练，以后会去多阅读些程序，并且实时运用，多读、多练才能达到融会贯通的境界！
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