《MATLAB編程設(shè)計與應(yīng)用》課程設(shè)計

1、 matlab編程設(shè)計與應(yīng)用課程設(shè)計所在學(xué)院： 理學(xué)院 專業(yè)名稱： 應(yīng)用物理學(xué) 所 在 班 級： 物理09-1 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 生 學(xué) 號： 0907120107 2011 年 6 月一，程序的結(jié)構(gòu)和流程控制：用matlab程序的一般語句（循環(huán)語句forend,條件循環(huán)語句whileend和條件轉(zhuǎn)向語句ifelseend）分別求1100的奇數(shù)和。程序一程序二：程序三sum=0;for x=1:1:100; if mod(x,2) sum=sum+x; else continue;endendsumclearx=1;sum=0;while x<101sum=sum+x;x=x+2;e

2、ndsumclearsum=0;for x=1:2:99;sum=sum+x;endsum二，2d繪制、函數(shù)圖形的繪制：1，用plot語句繪制函數(shù)圖形，熟悉分區(qū)繪圖命令（subplot），建立圖形命令（figure），以及用title命令和一些指定的線性、顏色和標(biāo)記對圖形作注釋的功能。x=-pi:pi/20:pi;y1=sin(x);y2=cos(x);figure(1)subplot(2,2,1),plot(x,y1,'+')grid on,title('sin(x)')subplot(2,2,2),plot(x,y2,'k')grid on,

3、title('cos(x)')subplot(2,2,3),plot(x,y1,'b*',x,y2,'g-.')grid on,title('sin(x) and cos(x)')subplot(2,2,4),plot(x,y1,'-',x,y1,'ro')grid on,title('sin(x)')2，用subplot命令將畫圖區(qū)域分為三份，分別用ploy，comet和fplot命令做y=sin（3x+2）的圖像。并用圖形標(biāo)題設(shè)置命令（title），x軸標(biāo)簽設(shè)置命令（xlabel

4、），y軸標(biāo)簽設(shè)置命令（ylabel）對圖形作注釋。程序：x=-2*pi:pi/20:2*pi;y=sin(3*x+2);subplot(3,1,1)plot(x,y)title('y=sin(3x+2)')xlabel('x -2*pi,2*pi')ylabel('y=sin(3x+2)')subplot(3,1,2)comet(x,y,'g')title('y=sin(3x+2)')xlabel('x -2*pi,2*pi')ylabel('y=sin(3x+2)')subplot

5、(3,1,3)fplot('sin(3*x+2)',-2*pi,2*pi)title('y=sin(3x+2)')xlabel('x -2*pi,2*pi')ylabel('y=sin(3x+2)')用行結(jié)果：,3，練習(xí)使用ezplot命令繪制參數(shù)曲線圖形：參數(shù)方程及程序用行結(jié)果參數(shù)方程：程序：subplot(2,1,1)ezplot('(cos(x)3','(sin(x)3)',-4*pi,4*pi)subplot(2,1,2)ezplot('(x-sin(x)','(1-

6、cos(x)',-4*pi,4*pi參數(shù)方程：程序：subplot(2,1,1)ezplot('x*(cos(x)3','x*(sin(x)3)',-pi,pi)subplot(2,1,2)ezplot('x*(x-sin(x)','x*(1-cos(x)',-pi,pi)4，用polar命令繪制極坐標(biāo)圖形，并熟悉gtext命令，用鼠標(biāo)將文本點擊到圖形相應(yīng)的位置上。在同一坐標(biāo)區(qū)域內(nèi)繪制三葉玫瑰線和四葉玫瑰線。程序：subplot(2,2,1)ezpolar('sin(2*x)',0,2*pi)gtext(&

7、#39;ËÄҶõ¹åÏßr=sin(2x)')subplot(2,2,2)ezpolar('cos(2*x)',0,2*pi)gtext('ËÄҶõ¹åÏßr=cos(2x)')subplot(2,2,3)ezpolar('sin(3*x)',0,2*pi)gtext('ÈýÒ¶

8、5;µ¹åÏßr=sin(3x)')subplot(2,2,4)ezpolar('cos(3*x)',0,2*pi)gtext('ÈýҶõ¹åÏßr=cos(3x)')用行結(jié)果：5，在同一坐標(biāo)系中繪制不同函數(shù)的圖像。函數(shù)表達式及程序用行結(jié)果，程序：x=-2*pi:pi/20:2*pi;y1=sin(x);y2=x-x.3/prod（1：3）;y3=x-x.3/ prod（1：3）+x.5/ prod（1

9、：5）;y4=y3-x.7/( prod（1：7）;plot(x,y1,'r',x,y2,'b',x,y3,'g',x,y4,'k')函數(shù)表達式:程序：x=-1:0.01:1;syms ty=(t2-1)3+1;y1=diff(y,'t');y2=diff(y1,'t');y=subs(y,t,x);y1=subs(y1,t,x);y2=subs(y2,t,x);plot(x,y,'r',x,y1,'g',x,y2,'b')6，課外擴展：分段函數(shù)的表達

10、與繪圖編寫程序計算并畫出在上的曲線。x=-3:0.01:3;y1=zeros(size(x); y2=zeros(size(x);y3=zeros(size(x);n=length(x); for k=1:n if x(k)<-1&x(k)>=-3; y1(k)=(-x(k).2-4*x(k)-3)/2; elseif x(k)>=-1&x(k)<1 ; y2(k)=-x(k).2+1; else x(k)<=3&x(k)>=1 ; y3(k)=(-x(k).2+4*x(k)-3)/2; endendy=y1+y2+y3; plot(

11、x,y)三，符號運算與數(shù)值運算綜合練習(xí).已知函數(shù)的表達式為編寫一個函數(shù)文件，定義函數(shù)在處的一階泰勒多項式。函數(shù)文件myfun.m調(diào)用語句用行結(jié)果function y=myfun(x)syms t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7x0=0.1 0.3 0.1 0.1 1.5 16 0.75;u(1)=174.42*(t1/t5)*(t3/(t2-t1)0.85*sqrt(1-2.62*(1-0.36*(t4/t2)(-0.56)1.5*(t4/t2)1.16)/(t6*t7)u(2)=diff(u(1),'t1');u(3)=diff(u(1),'t2');u

12、(4)=diff(u(1),'t3');u(5)=diff(u(1),'t4');u(6)=diff(u(1),'t5');u(7)=diff(u(1),'t6');u(8)=diff(u(1),'t7');u=subs(u,'t1','t2','t3','t4','t5','t6','t7',x0)y=u*1,x-x0'>> x=1:7; y=myfun(x)u =8721/50*t

13、1/t5*(t3/(t2-t1)(17/20)*(1-131/50*(1-9/25/(t4/t2)(14/25)(3/2)*(t4/t2)(29/25)/t6/t7)(1/2)u = columns 1 through 6 1.7256 24.5896 -5.9911 14.6675 -4.0281 -1.1504 columns 7 through 8 -0.0539 -1.1504y = 29.820y = 29.8206注意事項：保存時須要以函數(shù)名命名，負(fù)責(zé)不能調(diào)用函數(shù)。說明:用行結(jié)果沒有完全按給出的形式，其中空行被去掉了2.編輯一個函數(shù)文件，實現(xiàn)如下功能：對輸入的矩陣a，若a是方陣，計

14、算其特征值與特征向量，并求出最大特征值及其對應(yīng)的特征向量。若a不是方陣，計算a的轉(zhuǎn)置與a的乘積的特征值與特征向量，并求出最大特征值及其對應(yīng)的特征向量。函數(shù)文件myfun.m調(diào)用語句用行結(jié)果function emax,dmax=myfun(x)n=size(x);if n(1)=n(2); b=x;else b=x'*x;ende,d=eig(b)dmax=d(1,1);k=1;for i=2:n(2) if (dmax<d(i,i) dmax=d(i,i) k=i; endendemax=e(:,k)dmax=dmax>> a=1,2,3,21;1,4,4,12;1,

15、2,43,12;4,2,3,5;>> myfun(a)e = -0.1182 -0.7264 0.8795 0.3798 -0.1272 -0.5119 0.3012 -0.9188 -0.9804 0.2202 0.0579 0.0040 -0.0928 -0.4022 -0.3638 0.1079d = 44.5164 0 0 0 0 13.1276 0 0 0 0 -6.8039 0 0 0 0 2.1599emax = -0.1182 -0.1272 -0.9804 -0.0928dmax = 44.5164四、優(yōu)化工具箱試驗1，非線性不等式約束最優(yōu)化問題求解 約束條件：，

16、實驗步驟用行結(jié)果一，目標(biāo)函數(shù)文件：function f=objfun(x)f=exp(x(1)*(4*x(1)2+2*x(2)2+4*x(1)*x(2)+2*x(2)+1);optimization terminated: first-order optimality measure less than options.tolfun and maximum constraint violation is less than options.tolcon.active inequalities (to within options.tolcon = 1e-006): lower upper in

17、eqlin ineqnonlin 1 2x = -9.5474 1.0474fval = 0.0236二，約束函數(shù)文件：function c,ceq=confun(x)c=1.5+x(1)*x(2)-x(1)-x(2); -x(1)*x(2)-10;ceq=;三，初始化調(diào)用函數(shù)：>> x0=-1,1;>> options=optimset('largescale','off');>> x,fval=fmincon(objfun,x0,confun,options)2，線性規(guī)劃求解下述問題：根據(jù)函數(shù)linprog函數(shù)的功能，可知

18、此問題可用linprog函數(shù)求解：函數(shù)程序為：f=-3,-2,-1'a=1,2,4;-2,1,-1;4,-1,-2;-4,1,2;b=5,-35,40,-30'aeq=1,2,3;beq=30;lb=0,-50100000,5'ub=20,4,2010000'options=optimset('disp','iter');x,fval=linprog(f,a,b,aeq,beq,lb,ub)用行結(jié)果如下：exiting: one or more of the residuals, duality gap, or total rel

19、ative error has stalled: the primal appears to be infeasible and the dual unbounded since the dual objective > 1e+10 and the primal objective > -1e+6.x = 11.7483 8.8882 5.0003fval = -58.0216五，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：兩種蠓af和apf已由生物學(xué)家w.l.grogan和w.w.wirth根據(jù)它們的觸角長度和翼長加以區(qū)分。已知9種af蠓、6只apf蠓的觸角長度和翼長的數(shù)據(jù)為種類apfapfapfapfapfap

20、fafafafafafafafafaf觸角長1.141.201.181.261.281.301.241.361.381.381.381.401.481.541.56翼長1.781.861.962.002.001.961.721.741.641.821.901.701.821.822.08據(jù)此識別出給定的觸角長度和翼長的一只標(biāo)本是af還是apf是重要的。（1） 給定一只af或apf族的蠓，如何正確地區(qū)分它屬于哪一族？（2） 將你的方法用于觸角長和翼長分別為（1.24,1.80）、（1.28,1.84）、（1.40，2.04）的三個標(biāo)本。解：第一步 確定分類問題的輸入、理想輸出p=1.14,1.2

21、0,1.18,1.26,1.28,1.30,1.24,1.36,1.38,1.38,1.38,1.40,1.48,1.54,1.56;1.78,1.86,1.96,2,2,1.96,1.72,1.74,1.64,1.82,1.90,1.70,1.82,1.82,2.08;t=-1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,1,1,1,1,1,1,1;第二步 創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)，并初始化參數(shù)net=newff(minmax(p),3 1,'tansig' 'purelin','traingdm');net_1.trainparam.show = 50; net_1.trainparam.lr = 0.05; net_1.trainparam.mc = 0.9; net_1.trainparam.epochs = 10000; net_1.trainparam.goal = 1e-3;第三步 訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò) net,tr=train(net,p,t);第四步