matlab試驗(yàn)指導(dǎo)書

1、matlab實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一 MATLAB運(yùn)算基礎(chǔ)及矩陣分析與處理一實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .熟悉啟動(dòng)和退出 MATLAB的方法。2 .熟悉 MATLAB 命令窗口的組成。3 .掌握建立矩陣的方法。4.掌握MATLAB各種表達(dá)式的書寫規(guī)則以及常用函數(shù)的使用。5.掌握生成特殊矩陣的方法。 6.掌握矩陣分析的 方法。7.用矩陣求逆解線性方程組。 二 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備裝有以上計(jì)算機(jī)一臺(tái) 三 實(shí)驗(yàn)原理MATLAB是以復(fù)雜矩陣作為基本編程單元的一種程序設(shè)計(jì)語言。它提供了各種矩陣的運(yùn)算與操作，并有較強(qiáng)的繪圖 功能。 基本規(guī)則一般MATLAB令格式為輸出參數(shù)1，輸出參數(shù)2,=輸出參數(shù)用方括號(hào)，輸入?yún)?shù)用圓括號(hào)如果輸出參數(shù)

2、只有一個(gè)可不使用 括號(hào)。%后面的任意內(nèi)容都將被忽略，而不作為命令執(zhí)行，一 般用于為代碼加注釋?？捎面I來重現(xiàn)已輸入的數(shù)據(jù)或命令。用鍵來移動(dòng)光標(biāo)進(jìn)行修改。所有MATLAB令都用小寫字母。大寫字母和小寫字母分別表示不同的變量。常用預(yù)定義變量，如 pi 、Inf、NaN ans矩陣的輸入要一行一行的進(jìn)行，每行各元素用空格或“，”分開，每行用“；”分開。如123 A456789MATLAB 書寫格式為 A=1 2 3 ； 45 6 ； 7 8 9在MATLABZ中運(yùn)行如下程序可得到 A矩陣a=1 2 3;4 5 6;7 8 9a =123456789需要顯示命令的計(jì)算結(jié)果時(shí)，則語句后面不加“；” 號(hào)，否

3、則要加“；”號(hào)。運(yùn)行下面兩種格式可以看出它們的區(qū)別：a=1 2 3;4 5 6;7 8 9a=1 2 3;4 5 6;7 8 9; a=1 2 3不顯示結(jié)果4 5 67 89當(dāng)輸入語句過長(zhǎng)需要換行時(shí)，應(yīng)加上“”后再回車， 則可續(xù)行輸入。文件管理常用命令幫助命令MATLAB有很多命令，因此很不容易記憶。使用HELP命令可以得到有關(guān)命令的屏幕幫助信息。如在MATLAB環(huán)境下直接運(yùn)行 HELP命令就會(huì)在屏幕上給出MATLAB的基本命令以及相關(guān)的工具箱軟件命令。而下面的格式可以得到指定命令的幫助信息，和詳細(xì)說明。 help 命令名 save 命令該命令存儲(chǔ)定義的變量或演算結(jié)果，也可以用來存儲(chǔ)指 定的變

4、量。命令格式為save文件名變量名表-append -asciiwhat命令該命令可以在當(dāng)目錄下顯示MATLAB文件和MAT數(shù)據(jù)文件 dir 命令顯示當(dāng)前目錄下的所有文件.clear 命令如果輸入calear a b c，則表示清除工作空間中指定變量a,b,c ；如果僅僅輸入calear命令，則清除整個(gè)工作 空間。矩陣運(yùn)算MATLAB具有強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算功能，這里我們只作簡(jiǎn)單介紹.而列矢量的輸如在MATLAB中表示一個(gè)矢量要用方括號(hào)，入只需在行矢量輸入格式基礎(chǔ)上加轉(zhuǎn)置符“”即可（x=1 2 3;4 5 6x =123456而x=1 2 3;4 5 6'（加轉(zhuǎn)置符）x =142536下面三

5、條命令可以產(chǎn)生一個(gè)行矢量1 a=linspace（x,y,n）2 a=x:n:y第一條命令可以在線性空間產(chǎn)生一個(gè)值在x至y之間間隔點(diǎn)數(shù)為n的行矢量（一組數(shù)據(jù)）。其行矢量的起始值是x,終 值為y,點(diǎn)數(shù)為n。第二條命令可以在對(duì)數(shù)空間產(chǎn)生一個(gè)值在10x至10y之間等間隔的行矢量（一組數(shù)據(jù)）。第三條命令產(chǎn)生x至y步長(zhǎng)為n的行矢量。但是，三個(gè)命令之間存在差別，下面的例子可以說明這一點(diǎn)。例1 x=logspace(0,5,6)x =110 100100010000100000例2x=linspace(0,10,11)x =012345678910例3x=0:1:10x =012345678910通過上面三

6、個(gè)例子可以看出例一,例二中n代表選取的點(diǎn)數(shù)。而在例三中n則表示步長(zhǎng).注意它們的區(qū)別。矩陣的加，減，乘，除等，和其它語言書寫一樣。但要注意的是在運(yùn)算符前面加有“.”則表示是數(shù)組運(yùn)算，為對(duì)應(yīng)元素的相應(yīng)操作。 例4請(qǐng)注意下面的不同情況a=1 2;3 4;b=2 2;2 2;c=a*bc=a.*bc =c =66 24141468c=a/bc=a./bc =c =+015 *-常見數(shù)學(xué)函數(shù)函數(shù)名 abs acos acosh asin asinh atan atan2 atanh ceil conj cos cosh exp fix數(shù)學(xué)計(jì) 算功能 實(shí)數(shù)的絕對(duì)值或復(fù)數(shù)的幅值反余弦arcsinx 反雙曲余

7、弦arccoshx反正弦 arcsinx 反雙曲正弦 arcsinhx 反正切 arctanx 在四 象限內(nèi)求反正切反雙曲正切arctanhx 對(duì)x朝方向取整求復(fù)數(shù)x的共軛復(fù)數(shù) 余弦cosx雙曲余弦coshx指數(shù)函數(shù) ex對(duì)x朝原點(diǎn)方向取整函數(shù)名floor imag log log10real round sign sin sinh sqrt tan tanh數(shù)學(xué) 計(jì)算功能 對(duì)x朝-a方向取整 求復(fù)數(shù)x的虛部 自然對(duì)數(shù) 常用對(duì) 數(shù) 求復(fù)數(shù)x的實(shí)部 對(duì)x四舍五入到最接近的整數(shù)符號(hào)函數(shù)：求出x的符號(hào)正弦sinx反雙曲正弦sinhx求實(shí)數(shù)x 的平方根：x正切tanx 雙曲正切tanhx gcd 求正

8、整數(shù) m和 n的最大公約數(shù) angle 在四象限內(nèi)求復(fù)數(shù)x的相角lcm求正整數(shù) m和n的最小公倍數(shù)rem 求正整數(shù) m和n的m/n之余數(shù)例5：輸入x=-，貝ceil(x)=:-4-2 0 257 fix(x) = -4-20 146 floor(x)=:-5-3-1146round(x) = -5-20157關(guān)系及邏輯運(yùn)算關(guān)系運(yùn)算允許常量（或矩陣中的元素與元素）之間的比較.如果比較結(jié)果為真，則答案為1,否則為0.常用的關(guān)系運(yùn)算符如下 大于 ，= 等于 =大于等于，= 不等于對(duì)于復(fù)數(shù)”=”和”=”既比較實(shí)部也比較虛部，而 其它運(yùn)算僅比較實(shí)部。例 6 比較 a=5:1:15 與 b=12 8 8

9、7 10 12 11 1314 15中的對(duì)應(yīng)元素是否相同，則運(yùn)行下面程序a=5:1:15;b=1 2 8 8 7 10 12 11 13 14 15; y=a= =by =0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1MATLAB有三個(gè)邏輯運(yùn)算符.& 邏輯與 | 邏輯或 邏輯非在矩陣運(yùn)算中，以上命令是將兩個(gè)矩陣中的對(duì)應(yīng)元素進(jìn)行運(yùn)算，得到的結(jié) 果是具有同樣元素的矩陣。例7別對(duì)下面兩個(gè)矩陣進(jìn)行邏輯運(yùn)算.X=0 1;1 0;丫=0 0;1 0;X&Y ans =0010 X|Yans =0110X ans =1001 MATLAB在進(jìn)行混合運(yùn)算時(shí)，其順序?yàn)椋?算術(shù)運(yùn)算-關(guān)系比較-邏輯運(yùn)算

10、例8 計(jì)算x&y+x>y時(shí)，程序首先執(zhí)行x+y運(yùn)算，然 后將相加結(jié)果與y比較，最后將比較結(jié)果和x作與運(yùn)算，運(yùn)行結(jié)果如下。x=0 1;1 0;y=0 0;1 0;x&y+x>yans=0110四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟熟悉MATLAB語言編程環(huán)境。在這一環(huán)境中，系統(tǒng)提供 了許多編寫，調(diào)試和執(zhí)行MATLAB程序的便利工具。熟悉變量、MATLABK本數(shù)學(xué)函數(shù)使用，矩陣操作練習(xí)，主要包括矩 陣的建立，算數(shù)運(yùn)算，邏輯運(yùn)算和關(guān)系運(yùn)算。1、先求下列表達(dá)式的值，然后顯示MATLAB工作空間的使用情況并保存全部變量。2sin85z11e21z2lnx1x22 ，其中12i2x5easinaln

11、,a, z3221234413132，已知A34787, B203273657求下列表達(dá)式的值：A+6*B和A B+l(其中I為單位矩陣)A*B 和A.*B AA3 和 A.A3 A/B 和 BAA,B和A(1,3,:);BA2123467893, 設(shè)有矩陣 A 和 B ,A111213141617181921222324 求它們的乘積 G5301617691015 , B0234 209702541311 將矩陣 C 的右下角3X 2子矩陣賦給Do查看MATLABT作空間的使用情況。4. 求100,999之間能被21整除的數(shù)的個(gè)數(shù)。提示：先利用冒號(hào)表達(dá)式，再利用find和length函數(shù)。5

12、. 下面是一個(gè)線性方程組：1/2 1/3 1/4;1/31/4 1/5;1/41/5 1/6x1 x2 x3'='o 求方程的解。將方程右邊向量元素b3改為，再求解，并比較 b3的變化和解的相對(duì)變化。A=1/2 1/3 1/4;1/3 1/4 1/5;1/4 1/51/6; >> b= ' >> x=inv(A)*b x =>> b2='>> x2=inv(A)*b2 x2 =五寫出實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告實(shí)驗(yàn)二選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握建立和執(zhí)行M文件的方法2. 掌握利用if語句實(shí)現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)的方法。3. 掌握利用

13、switch語句實(shí)現(xiàn)多分支選擇結(jié)構(gòu)的方法。二、實(shí)驗(yàn)環(huán)境1. 計(jì)算機(jī)2. 裝有以上計(jì)算機(jī)一臺(tái)三實(shí)驗(yàn)原理1) if-else-then 語句if-else-then語句的常使用三種形式為：(1) if邏輯表達(dá)式(3) if邏輯表達(dá)式1 語句體 語句體1end elseif邏輯表達(dá)式2 語句體2 (2) if 邏輯表達(dá)式 1 elseif邏輯表達(dá)式 3 語句體 1else else語句體2 語句體n endend2) switch分支語句：switch 表達(dá)式 case 值1語句體1 case 值2語句體2otherwise 語句體 n end說明：當(dāng)表達(dá)式不是“ case ”所列值時(shí)，執(zhí)行othe

14、rwise 語句體。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 求下列分段函數(shù)的值。x2x6,yx25x6,x2x1x0 且 x30x10,x2 且 x3 其他要求：用if語句實(shí)現(xiàn)，分別輸出 x=-,-,時(shí)的y值。 提示：x的值從鍵盤輸入，可以是向量。2. 輸入一個(gè)百分制成績(jī)，要求輸出成績(jī)等級(jí) A,B,C,D,E 。其中90100分為A, 8089分為B, 7079 分為C, 6069分為D, 60分以下為 E。要求：分別用if語句和switch語句實(shí)現(xiàn)。3. 硅谷公司員工的工資計(jì)算方法如下：工作時(shí)數(shù)超過120小時(shí)者，超過部分加發(fā)15% 工作 時(shí)數(shù)低于60小時(shí)者，扣發(fā)700元。其余按每小時(shí)84元計(jì)發(fā)。試編程按輸入的工號(hào)

15、和該號(hào)員工的工時(shí)數(shù)，計(jì)算應(yīng)發(fā)工資。五寫出實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告實(shí)驗(yàn)三循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握利用for語句實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)的方法。2.掌握利用while語句實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)的方法。3.熟悉利用向量運(yùn)算來代替循環(huán)操作的方法。二、實(shí)驗(yàn)環(huán)境1.計(jì)算機(jī)2. 裝有以上計(jì)算機(jī)一臺(tái)三實(shí)驗(yàn)原理1).無條件循環(huán)當(dāng)需要無條件重復(fù)執(zhí)行某些命令時(shí)， 可以使用for循環(huán): for 循環(huán)變量t=表達(dá)式1 :達(dá)式2 :表達(dá)式3 語句體 end說明：表達(dá)式1為循環(huán)初值，表達(dá)式 2為步長(zhǎng)，表達(dá)式 3為循環(huán)終值；當(dāng)表達(dá)式2省略時(shí)則默認(rèn)步長(zhǎng)為 1； for語句 允許嵌套。例1 :例2:矩陣輸入程序 生成3X4階的Hiltber矩陣。m

16、=input( 矩陣行數(shù)：m=);for i=1 : 3n=input(矩陣列數(shù)：n=');for j=1 : 4fori=1:mH=1/;for j=1:nenddisp(輸入第,num2str(i),'行，第,num2str(j), ' end列兀素')A(i, j) = i叩ut ('')endend2) while 循環(huán)語句while循環(huán)的一般使用形式為：while 表達(dá)式語句體end例3：用迭代法計(jì)算多項(xiàng)式方程x32x5= 0的一個(gè)實(shí)根。解:x0=3;r=1;n=0;while r > 1e-5x1=x0;x0=3+5/x142;

17、r=abs(xO-x1);n=n+1;end,xO,n運(yùn)行結(jié)果為：x0 =n =9四 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟驗(yàn)證例題中的操作。完成以下各題，將答案寫入實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并在機(jī)器上運(yùn)行結(jié)果驗(yàn)證。1 .編寫程序，計(jì)算 1+3+5+7+(2n+1)的值。2.根據(jù)261111，求的近似值。當(dāng) n分別取100、1 000、10 000 時(shí)，122232n2結(jié)果是多少？要求：分別用循環(huán)結(jié)構(gòu)和向量運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)。3.根據(jù).y1111，求：352n1y六角形 五角星 右三角11、三維圖形 繪制函數(shù)plot3函數(shù)與plot函數(shù)的用法類似。還可以用mesh函數(shù)繪制三維網(wǎng)格圖；用 surf函數(shù)繪制 三維曲面圖。MATLAB提供了豐富的

18、三維繪圖函數(shù)，可以通過help命令查看。xsin(t)(0t20)例 6 繪 制三維 曲線：ycos(t)ztsin(t)cos(t)t=0:pi/100:20*pi;x=sin(t) ;y=cos(t);z=t.*sin(t).*cos(t); plot3(x,y,z);title( line in 3-D space ');xlabel( X' ) ;ylabel( Y' );zlabel( z' ); gridon運(yùn)行結(jié)果如下：四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1.設(shè)y=3sinxcosx,在x=2 n區(qū)間取101點(diǎn)，繪制函數(shù)的 曲線.21x2.已知y1x,y2cos(2x

19、),y3y1y2,完成下列操作：2在同一坐標(biāo)系下用不同的顏色和線性繪制三條曲線。 以子圖形式繪制三條曲線。分別用條形圖、階梯圖、桿圖和填充圖繪制三條曲線。x,x023 已知 e1ln(x12),x0x2 在-5x5區(qū)間繪制函數(shù)曲線。4. 繪制曲面圖形，并進(jìn)行插值著色處理。xcosscost3 ycosssint0s,0t22zsins五寫出實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告實(shí)驗(yàn)一 MATLAB運(yùn)算基礎(chǔ)及矩陣分析與處理一實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .熟悉啟動(dòng)和退出MATLAB的方法。2 .熟悉 MATLAB命令窗口的組成。3 .掌握建立矩陣的方法。4. 掌握MATLAB各種表達(dá)式的書寫規(guī)則以及常用函數(shù)的使用。5.掌握生成特殊矩陣的方

20、法。6.掌握矩陣分析的方法。7.用矩陣求逆解線性方程組。二 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備裝有以上計(jì)算機(jī)一臺(tái) 三 實(shí)驗(yàn)原理MATLAB是以復(fù)雜矩陣作為基本編程單元的一種程序設(shè) 計(jì)語言。它提供了各種矩陣的運(yùn)算與操作，并有較強(qiáng)的繪圖 功能。 基本規(guī)則一般MATLAB令格式為輸出參數(shù)1，輸出參數(shù)2,=輸出參數(shù)用方括號(hào)，輸入?yún)?shù)用圓括號(hào)如果輸出參數(shù)只有一個(gè)可不使用 括號(hào)。%后面的任意內(nèi)容都將被忽略，而不作為命令執(zhí)行，一 般用于為代碼加注釋。可用鍵來重現(xiàn)已輸入的數(shù)據(jù)或命令。用 鍵來移動(dòng)光標(biāo)進(jìn)行修改。所有MATLAB令都用小寫字母。大寫字母和小寫字母分別表示不同的變量。常用預(yù)定義變量，如 pi 、Inf、NaN ans矩

21、陣的輸入要一行一行的進(jìn)行，每行各元素用空格或“，”分開，每行用“；”分開。如123 A456789 MATLAB 書寫格式為 A=1 2 3; 45 6; 7 8 9在MATLABZ中運(yùn)行如下程序可得到A矩陣a=1 2 3;4 5 6;7 8 9123456789需要顯示命令的計(jì)算結(jié)果時(shí)，則語句后面不加“；”號(hào)，否則要加“；”號(hào)。運(yùn)行下面兩種格式可以看出它們的區(qū)別：a=1 2 3;4 5 6;7 8 9a=1 2 3;4 5 6;7 8 9; a=1 2 3不顯示結(jié)果4 5 67 89當(dāng)輸入語句過長(zhǎng)需要換行時(shí)，應(yīng)加上“”后再回車，則可續(xù)行輸入。文件管理常用命令幫助命令MATLAB有很多命令，因

22、此很不容易記憶。使用HELP命令可以得到有關(guān)命令的屏幕幫助信息。如在MATLAB環(huán)境下直接運(yùn)行 HELP命令就會(huì)在屏幕上 給出MATLAB勺基本命令以及相關(guān)的工具箱軟件命令。而下面的格式可以得到指定命令的幫助信息，和詳細(xì)說明。 help 命令名 save 命令該命令存儲(chǔ)定義的變量或演算結(jié)果，也可以用來存儲(chǔ)指定的變量。命令格式為save文件名變量名表-append -asciiwhat命令該命令可以在當(dāng)目錄下顯示MATLAB文件和MAT數(shù)據(jù)文件 dir 命令顯示當(dāng)前目錄下的所有文件.clear 命令如果輸入calear a b c，則表示清除工作空間中指定變量a,b,c ；如果僅僅輸入calea

23、r命令，則清除整個(gè)工作 空間。矩陣運(yùn)算MATLAB具有強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算功能，這里我們只作簡(jiǎn)單介 紹.在MATLAB表示一個(gè)矢量要用方括號(hào)，而列矢量的輸入只需在行矢量輸入格式基礎(chǔ)上加轉(zhuǎn)置符“'”即可。x=1 2 3;4 5 6x=123456而x=1 2 3;4 5 6'（加轉(zhuǎn)置符）x =142536F面三條命令可以產(chǎn)生一個(gè)行矢量1 a=linspace（x,y,n）2 a=x:n:y第一條命令可以在線性空間產(chǎn)生一個(gè)值在x至y之間間隔點(diǎn)數(shù)為n的行矢量（一組數(shù)據(jù)）。其行矢量的起始值是x,終 值為y,點(diǎn)數(shù)為n。第二條命令可以在對(duì)數(shù)空間產(chǎn)生一個(gè)值在10x至10y之間等間隔的行矢量（一組數(shù)

24、據(jù)）。第三條命令產(chǎn)生x至y步長(zhǎng)為n的行矢量。但是，三個(gè)命令之間存在差別，下面的例子可以說明這一點(diǎn)。例1 x=logspace(0,5,6)x =110 100100010000100000例2x=linspace(0,10,11)x =012345678910例3x=0:1:10x =012345678910通過上面三個(gè)例子可以看出例一,例二中n代表選取的點(diǎn)數(shù)。而在例三中n則表示步長(zhǎng).注意它們的區(qū)別。矩陣的加，減，乘，除等，和其它語言書寫一樣。但要注意的是在運(yùn)算符前面加有“.”則表示是數(shù)組運(yùn)算，為對(duì)應(yīng)元素的相 應(yīng)操作。 例4請(qǐng)注意下面的不同情況.a=1 2;3 4;b=2 2;2 2;c=a*bc=a.*bc =c =6624141468c=a/bc=a./bc =c =+015常見數(shù)學(xué)函數(shù)函數(shù)名 abs acos acosh asin asinh atan atan2 atanhceil conj cos cosh exp fix數(shù)學(xué)計(jì) 算功能 實(shí)數(shù)的絕對(duì)值或復(fù)數(shù)的幅值反余弦arcsinx 反雙曲余弦arccoshx反正弦 arcsinx反雙曲正弦 arcsinhx 反正切 arctanx 在四象限內(nèi)求反正切反雙曲正切arctanhx