《工程应用软件》上机实验指导书Word文档格式.docx

1、 0 0 0 1思考题：1 量名如何声明，变量名必须遵守什么规则、是否区分大小写答；（1）变量声明：不需要声明 （2）变量名须遵守的规则： 1变量名必须以字母开头，且只能由字母、数字或下划线3类符号组成，不能含有空格和标点符号（如（），。%）等；2变量名区分字母的大小写； 3变量名必须是不含空格的单个词；4关键字（如if、while）不能作为变量名。 （3）需要区分大小写试说明分号、逗号、冒号的用法。（1）分号：在语句最后加分号可使命令或语句的运行结果不显示在屏幕上，矩阵的行与行之间用分号； （2）逗号：一条命令行可以输入若干条命令，各命令之间以逗号或者分号分隔 （3）冒号：利用冒号生成向量。

2、用于生成一维数值数组，表示一维数组的全部元素或多维数组的某一维的全部元素。 linspace（ ）称为“线性等分”函数，说明它的用法。可使用help命令，格式如下： help linspace说明函数ones（）、zeros（）、eye（）的用法。（1）ones（）函数：全部元素都为1的常数矩阵； （2）zeros（）函数：全部元素都为0的矩阵； （3）eye（）函数：单位矩阵； （4）linspace（）函数：如a=linspace（n1,n2,n3）,表示在线性空 间上，行矢量的值从n1到n2 （2）工作空间窗口（Workspace）单击工作窗口右上角的按钮，将其从MATLAB主界面分出来

3、。在工作空间查看各个变量，或在命令窗口用who,whos（注意大小写）查看各个变量。在工作空间双击变量，弹出Array Editor 窗口（数据编辑器窗口），即可修改变量。使用save命令把工作空间的全部变量保存为my_var.mat文件。save my_var.mat输入下列命令 clear all %清除工作空间的所有的变量。观察工作空间的变量是否被清空，使用load命令把刚才保存的变量载入工作空间。 load my_var.mat清除命令窗口命令： clc（3）历史命令窗口打开历史命令窗口可以看到每次运行MATLAB的时间和曾在命令窗口输入过的命令，练习以下几种利用历史命令窗口重复执行输

4、入过的命令的方法。在历史命令窗口选中要重复执行的一行或几行命令，右击，出现快捷菜单，选择copy然后再paste到命令窗口。在历史命令窗口双击要重复执行的一行，或者选中要重复执行的一行或几行命令，用鼠标将其拖到命令窗口中执行。在历史命令窗口选中要重复执行的一行或几行命令，右击，出现快捷菜单，选择Evaulate Selection，也可以执行。或者在命令窗口使用方向键的上下键得到以前输入的命令，使用方向键的左右键可以移动光标。（4）、当前目录命令窗口MATLAB的当前目录即是系统默认的实施打开，装载，编辑和保存文件等操作时的文件夹。（5）帮助窗口单击工具栏的？图标，或选择菜单ViewHelp，

5、或者选择菜单helpMATLAB Help都能启动帮助窗口。 通过Index选项卡查找log2（） 函数的用法，在Search index for栏中输入需要查找的词汇“ log2”，在左下侧就列出与之最匹配的词汇条目，选择“ log21”，右侧的窗口就会显示相应的内容。 也可以通过Search选项卡查找log2（）函数的用法。Search选项卡与 Index 选项卡不同，Index只在专用术语表中查找，而 Search搜素的是整个 HTML帮助文件。2.MATLAB的数值显示格式设置频幕显示方式有紧凑（compact）和松散（loose）两种其中loose为默认方式。 a=ones（1,30

6、） format compact a数字显示格式有short、long、short e、long e等，参照教材的列表练习。 format long pi format short format + -pi3.变量的搜索顺序 sin（pi）; exist（pi） pi=0; clear pi3次执行的结果exist（pi）的结果一样吗？如果不一样，试解释为什么？圆周率pi是系统的默认常量，为什么会被改变为0？实验二 MATAB语言基础基本掌握MATLAB向量、矩阵、数组、的生成及其基本运算（区别数组运算和矩阵运算）、常用的数学函数。了解字符串的操作。二、实验内容（1）向量的生成和运算。（2）矩

7、阵的创建、引用和运算。（3）多维数组的创建和运算。（4）字符串的操作。1向量的生成和运算1）向量的生成直接输入法： A=2,3,4,5,6 %生成行向量 B=1;2;3;4;5; %生成列向量冒号表达输入法： A=1:10,B=1:10,C=10:-1:1函数法Linspace（）是线性等分函数，logspace（）是对数等分函数。 A=linspace（1,10）,B=linspace（1,30,10） A=logspace（0,4,5）练习：使用logspace（）创建14的有10个元素的行向量。2）向量的运算维数相同的行向量之间可以相加减，维数相同的列向量之间也可以相加减，标量可以与向量

8、相乘出。 A=1 2 3 4 5,B=3:7, AT=A,BT=B, E1=A+B,E2=A-B F=AT-BT, G1=3*A,G2=B/3,向量的点积与叉积的运算。 A=ones（1,10）;B=（1:10）;BT=B; E1=dot（A,B） E2=A*BT clear3,B=3:5, E=cross（A,B）2.矩阵的创建、引用和运算1）矩阵的创建和引用矩阵是由mn元素构成的矩形结构，行向量和列向量是矩阵的特殊情况形式。 A=1 2 3;4 5 6 B=1 4 7 2 5 83 6 9 A（1） A（4:end） B（:,1） B（5）抽取法： A=1 2 3 4;5 6 7 8;9

9、10 11 12;13 14 15 16 B=A（1:3,2:3） C=A（1 3,2 4） D=A（1 3;2 4）函数法： A=ones（3,4） B=zeros（3） C=eye（3,2） D=magic（3）拼接法： C=eye（4） D=A B F=A;C拼接函数和变形函数法： A=0 1;1 1 B=2*ones（2） cat（1,A,B,A） cat（2,A,B,A） repmat（A,2,2） repmat（A,2）使用函数法、拼接法、拼接函数法和变形函数法，按照要求创建以下矩阵：A为34的全1矩阵、B为33的0矩阵、C为33的单位矩阵、D为33的魔方阵、E由C和D纵向拼接而成

10、、F抽取E的25行元素生成、G由F经变形为34的矩阵而得、以G为子矩阵用复制函数（repmat）生成68的大矩阵H。2）矩阵的运算矩阵加减、数乘和乘法已知矩阵： A=1 2;3 -1,B=-1 0;1 2求 A+B，2A，2A-3B，4B矩阵的逆矩阵 format rat;A=1 0 1;2 1 2;0 4 6 A1=inv（A） A*A1矩阵的除法 a=1 2 1;3 1 4;2 2 1,b=1 1 2,d=b c1=b*inv（a）,c2=b/a c3=inv（a）*d,c4=ad观察结果C1是否等于C2，C3是否等于C4？如何取出记忆左除和右除？斜杠向左边倾斜就是左除，向右边倾斜就是右除

11、。左除就是左边的数或矩阵作分母，右除就是右边的数或矩阵作分母。用矩阵除法求下列方程组的解x=x1;x2;x3；3.多维数组的创建及运算1）多维数组的创建 A1=1,2,3;4,5,6;7,8,9;A2=reshape（10:18,3,3） T1（:,:,1）=ones（3）;T1（:,2）=zeros（3） T2=ones（3,3,2） T3=cat（3,A1,A2）,T4=repmat（A1,1,1,2）2）多维数组的运算数组运算用小圆点加在运算符的前面表示，以区别矩阵的运算。特点是两个数组相对应的元素进行运算。 A=1:6;B=ones（1,6）; C1=A+B,C2=A-B C3=A.*

12、B,C4=B./A,C5=A.B关系运算或逻辑运算的结果都是逻辑值。 I=A3,C6=A（I） A1=A-3,I2=A1&A I3=I创建三维数组A，第一页为，第二页为，第三页为，然后用rashape函数重排为数组B，B为3行、2列、2页。4.字符串的操作1）字符串的创建 S1=I like MATLAB S2=Im a student. %注意这里用两个连续的单引号输出一个单引号 S3=S2,adn,S12）求字符串长度 length（S1） size（S1）3）字符串与一维数组数值数组的相互转换 CS1=abs（S1） CS2=double（S1） char（CS2） setstr（CS2

13、）用char（）和向量生成的办法创建如下字符串AaBbCcXxYyZz提示：A和a的ASC码分别是65,97实验三 MALTAB数值运算掌握MATLAB的数值运算及其运算中所用到的函数，掌握结构数组和细胞数组的操作。1） 多项式运算。2） 多项式插值和拟合。3） 数值为积分。4） 结构数组和细胞数组。1、多项式运算1） 多项式表示。在MATLAB中，多项式表示成向量的形式。如： 在MATLAB中表示为 s=1 3 -5 0 92） 多项式的加减法相当于向量的加减法，但必须注意阶次要相同。如不同，低阶次的要补0。如多项式与多项式相加。 s1=0 0 2 3 11 s2=1 2 -5 4 7 s3

14、=s1+s23） 多项式的乘、除法分别用函数conv和的deconv实现。 s1=2 3 11 s2=1 3 -5 4 7 s3=conv（s1,s2） s4=deconv（s3,s1）4） 多项式求根用函数roots。 s1=2 4 2 roots（s1）5） 多项式求值用函数polyval s1=2 4 1 -3 polyval（s1,3） x=1:10 y=polyval（s1,x）求的“商”及余数。 s1=1 0 1;s2=1 3;s3=1 1; s4=1 0 2 1; q,r=deconv（conv（conv（s1,s2）,s3）,s4）2、多项式插值和拟合有一组实验数据如附表1-1

15、所示。附表1-1X23456789Y163270142260436682101014321960分别用拟合（二阶至三阶）和插值（线性和三次样条）的方法来估算X=9.5时Y的值。以下是实现一阶拟合的语句。 y=16 32 70 142 260 436 682 1010 1342 1960 p1=polyfit（x,y,1） %一阶拟合 y1=polyval（p1,9.5） %计算多项式P1在x=9.5的值3、数值微积分1） 差分使用diff函数实现。 diff（x）2） 可以用因变量和自变量差分的结果相处得到数值微分。 x=linspace（0,2*pi,100）; y=sin（x）; plot

16、（x,y） y1=diff（y）./diff（x）; plot（x（1:end-1）,y1）3） cumsum函数求累计积分，trapz函数用梯形法求定积分，即曲线的面积。 x=ones（1,10） cumsum（x） x=linspace（0,pi,100）; trapz（x,y） p=cumsum（y）; p（100）*pi/（100-1）练习:图A1是瑞士地图，为了算出其国土面积，首先对地图作如下测量：以由西向东方向为X轴，由南向北方向为Y轴，选择方便的原点，并将从最西边界点到最东边界点在X轴上的区间适当划分为若干段，在每个分点的Y方向测出南边界点和北边界点的Y坐标Y1和Y2，这样就得到

17、表1，根据地图比例尺回到18mm相当于40Km，试由测量数据计算瑞士国土近似面积，与其精确值41228比较。地图的数据见附表1-2（单位mm）。附表1-210.51317.53440.544.548566168.576.580.591Y1444547503830364146Y2597293100110117118116续表96101104106.5111.5123.5136.5146150157158433733286555545266681211241228381828685由高等数学的知识，一条曲线的定积分是它与x轴所围成的面积，那么两条曲线所围成的面积可由两条曲线的定积分相减得到。4、结

18、构数组与细胞数组1） 机构数组的创建。 student.number=20050731001 student.name=Jack student（2）.number=20050731002 student（2）.name=Lucy student或者用struct函数创建。 student=struct（number,001,002,name）;2） 机构数组的操作。 student（1）.subject= %添加subject域并赋予空值 student（1）.score= filednames（studeng）fieldnames（studeng）fieldnames（student） g

19、etfield（student,2, student=rmfield（student,subject） %删除subject域 student=setfield（student,1,score,90）; student（2）.score=88; %比较和上一条语句是否效果一样创建一结构数组stusorce，其域为：No，Name，English，Math，Chinese，Total，Average。结构数组的大小为22。3） 细胞数组的创建。 A=How are you!,ones（3）;1 2;3 4,cell; %直接创建 B（1,1）=Hello world; %由各个细胞元素创建 B（

20、1,2）=magic（3）; B（2,1）=1 2 3 4;或者用cell函数先创建空的细胞数组，然后再给各个元素赋值c=cell（1,2）; c（1,1）= c（1,2）=magic（3）; c（1,3）=1 2 3 4;4） 细胞数组的操作。 ans1=A（1,1） ans2=A（1,1） whos ans1 ans2 celldisp（A） a1=A2,1（1,2） a2 a3=deal（A1:2）实验四 MALTAB符号运算 掌握符号变量和符号表达式的创建，掌握MALTAB的symbol工具箱的一些基本运用。1） 符号变量、表达式、方程及函数的表示。2） 符号微积分运算。3） 符号表达

21、式的操作和转换。4） 符号微分方程求解。1、符号运算的引入 在数值运算中如果求，则可以不断让的让x趋近0，一球的表达式趋近什么数，但终究不能令x=0，因为在数值运算中0不是能作除数的。MATLAB的符号运算能解决这内问题。输入如下命令： f=sym（sin（pi*x）/x limit（f,x,0）2、符号常量、符号变量、符号表达式的创建1） 使用sym（）创建输入以下命令，观察Workspace中A、B、f是什么内性的数据，占用多少字节的内存空间。 A=sym（1） %符号常量 B=sym（） %符号变量2*x2+3*x-1） %符号表达式 f1=sym（1+2） %有单引号，表示字符串 f2

22、=sym（1+2） %无单引号 f2=sym（1+2） f4=sym（2*x+3） %为什么出错 x=1 f4=sym（2*x+3）通过看MATLAB的帮助可知，sym（）的参数可以使字符串或是数值类型，无论是哪种类型都会生成符号类型数据。2） 使用syms创建 syms x y z x,y,z f1=x2+2*x+1 f2=exp（y）+exp（z）2 f3=f1+f23、符号矩阵创建 syms a1 a2 a3 a4 A=a1 a2;a3 a4 A（1）,A（3）4、符号算术运算1） 符号向量相乘、相除符号量相成和数值量相乘一样，分成矩阵乘和数组乘。 a=sym（5）;b=sym（7）; c1=a*b c2=a/bB=sym（3 4 5）; C1=a*B,C2=aB syms a b A=5 a;b 3;B=2*a b;2*b a; C1=A*B,C2=A.*B C3=AB,C4=A./B2） 符号数值任意精度控制和运算任意精度的VPA运算可以使用命令digits（设定默认的精度）和vpa（对指定对象以新的精度进行计算）来实现。 a1=sym（2*sqrt（5）+pi a=sym（ b=sym（2*sqrt（5）+pi） di